17
2.3 Analisa Debit Andalan
Debit andalan dependable discharge adalah besarnya debit yang tersedia sepanjang tahun dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan. Dalam studi ini,
penentuan debit andalan menggunakan metode tahun dasar perencanaan basic year dimana debit yang diandalkan adalah debit yang pernah terjadi pada tahun yang lalu.
Tahapan yang digunakan untuk menentukan besarnya debit andalan adalah sebagai berikut:
1. Data debit tahunan rata-rata diurutkan dari besar ke kecil
2. Dari data debit tahunan yang telah diurutkan tersebut, dicari probabilitas
untuk tiap-tiap debit 3.
Dari hasil perhitungan no. 2, kemudian dicari besarnya debit andalan yang dibutuhkan. Debit andalan dihitung berdasarkan data debit yang telah tercatat
dengan periode yang memadai.
2.3.1 Debit Andalan Metode DR. F.J. Mock
Dengan metode Water Balance dari DR.F.J Mock dapat diperoleh suatu estimasi empiris untuk mendapatkan debit andalan. Metode ini didasarkan pada
parameter data hujan, evapotranspirasi dan karakteristik DAS setempat. Untuk mendapatkan debit bulanan, pada pertimbangan hidrologi daerah irigasi digunakan
metode Dr. F.J. Mock dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1.
Hitung Evapotranspirasi Potensial 2.
Hitung Limitted Evapotranspirasi
18 3.
Hitung Water Balance 4.
Hitung Aliran Dasar dan Limpasan Langsung
a. Data Curah Hujan
Data curah hujan digunakan adalah curah hujan efektif bulanan yang berada dalam DPS. Stasiun curah hujan yang dipakai adalah stasiun yang dianggap mewakili
kondisi hujan di daerah tersebut.
b. Evapotranspirasi Terbatas Et
Evapotranspirasi terbatas adalah evapotranspirasi aktual dengan mempertimbangkan kondisi vegetasi dan permukaan tanah serta frekwensi curah
hujan. Untuk menghitung evapotranspirasi terbatas diperlukan data : 1.
Curah hujan tengah bulanan P 2.
Jumlah hari hujan tengah bulanan n 3.
Jumlah permukaan kering setengah bulanan d, dihitung dengan asumsi bahwa tanah dalam suatu hari hanya mampu menahan air 12 mm dan selalu menguap
sebesar 4 mm. Exposed surface m, ditaksir berdasarkan peta tata guna lahan, atau dengan
asumsi. m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat
m = 0 pada akhir musim hujan dan bertambah 10 setiap bulan kering untuk lahan sekunder.
19 m = 10 - 40 untuk lahan yang tererosi
m = 20 - 50 untuk lahan pertanian yang diolah Secara matematis evapotranspirasi terbatas dirumuskan sebagai berikut :
ET = Ep - E E = Epm2018-n
dimana : E
= Beda antara evapotranspirasi potensial dengan evapotranspirasi terbatas mm ET = evapotranspirasi terbatas mm
Ep = evapotranspirasi potensial mm m = singkapan lahan Exposed surface
n = jumlah hari hujan dalam sebulan
c. Faktor Karakteristik Hidrologi
Faktor bukaan lahan
m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat m = 10 – 40 untuk lahan tererosi
m = 30 – 50 untuk lahan pertanian yang diolah Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan untuk seluruh daerah studi yang
merupakan daerah terbuka berbatu dapat diasumsikan untuk faktor m diambil 20 - 40 .
Luas Daerah Pengaliran
Semakin besar daerah pengaliran dari suatu aliran kemungkinan akan semakin besar pula ketersediaan debitnya.
20
Kapasitas Kelembaban Tanah SMC Soil moisture capacity adalah kapasitas kandungan air pada lapisan tanah
permukaan surface soil per m
2
. Besarnya Soil Moisture Capacity untuk perhitungan ketersediaan air ini diperkirakan berdasarkan kondisi posositas lapisan tanah
permukaan dari DPS. Semakin besar porositas tanah, akan semakin besar pula Soil Moisture Capacity yang ada. Dalam perhitungan ini nilai SMC diambil antara 50 mm
sampai dengan 250 mm. Persamaan yang digunakan untuk besarnya kapasitas kelembaban tanah
adalah : SMC
n
= SMC
n-1
+ IS
n
Ws = As - IS
dimana: SMC
= Kelembaban tanah diambil 50mm205mm SMC
n
= Kelembaban tanah bulan ke n SMC
n-1
= Kelembaban tanah bulan ke n - 1 IS
= Tampungan awal initial storage ….. mm As
= Air hujan yang mencapai permukaan tanah
d. Keseimbangan air di permukaan tanah
Keseimbangan air permukaan tanah di permukaan tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut :
- Air hujan
21 - Kandungan air tanah soil storage
- Kapasitas kelembaban tanah soil Moisture Capasity
Air Hujan As Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskan sebagai berikut:
As = P - Et dimana :
As = air hujan mencpai permukaan tanah P = Curah hujan bulanan
Et = Evapotranspirasi
Kandungan air tanah Besar kandungan tanah tergantung dari harga As, bila harga As negatif, maka
kepasitas kelembaban tanah akan berkurang dan bila As positif maka kelembaban tanah akan bertambah.
e. Aliran dan Penyimpangan Air Tanah run off ground water storage
Nilai run off dan ground water tergantung dari kesimbangan air dan kondisi tanahnya. Data-data yang diperlukan untuk menentukan besarnya aliran air tanah
adalah sebagai berikut :
Koefisien Infiltrasi Koefisien nilai infiltrasi diperkirakan berdasarkan kondisi porositas tanah dan
kemiringan DPS. Lahan DPS yang porous memiliki koefisien infiltrasi yang besar.
22 Sedangkan lahan yang terjal memiliki koefisien infiltrasi yang kecil, karena air akan
sulit terinfiltrasi ke dalam tanah. Batasan koefisien infiltrasi adalah 0-1.
Faktor Reresi Aliran Tanah k Faktor resesi adalah perbandingan antara aliran air tanah pada bulan ke-n
dengan aliran air tanah pada awal bulan tersebut. Faktor resesi aliran tanah dipengaruhi oleh sifat geologi DPS. Dalam perhitungan ketersediaan air dengan
metode MOCK, besarnya nilai k didapat dengan cara coba-coba trial, sehingga dapat dihasilkan aliran seperti yang diharapkan.
Initial Storage IS
Initial Storage atau tampungan awal adalah perkiraan besarnya volume air pada awal perhitungan.
Penyimpangan Air Tanah Ground Water Storage
Penyimpangan air tanah besarnya tergantung dari kondisi geologi setempat dan waktu. Sebagai permulaan dari simulasi harus ditentukan penyimpangan awal
initial storage terlebih dahulu. Persamaan yang dipergunakan dalam perhitungan penyimpanan air tanah
adalah sebagai berikut : Vn = k V
n-1
+ 0.5 1 + k ln Vn = Vn - V
n-1
dimana : Vn = Volume air tanah bulan ke n
K = qtqo = faktor resesi aliran tanah
23 qt = aliran air tanah pada waktu bulan ke t
qo = aliran air tanah pada awal bulan bulan ke 0 v
n-1
= volume air tanah bulan ke n-1 vn = Perubahan volume aliran air tanah
f. Aliran Sungai
Aliran Dasar = infiltrasi - Perubahan aliran air dalam tanah
Aliran permukaan = volume air lebih - infiltrasi
Aliran sungai = aliran permukaan + aliran dasar
Debit andalan =
1 bulan dalam detik Air yang mengalir di sungai merupakan jumlah dari aliran lansung direct run
off, aliran dalam tanah interflow, dan aliran tanah base flow. Besarnya masing-masing aliran tersebut adalah :
Interflow = infiltrasi - volume air tanah
Direct run off = water surflus - infiltrasi
Base flow = aliran yang selalu ada sepanjang tahun
Run off = interflow + direct run off + base flow
Dalam perhitungan debit andalan Sungai Nantalu, digunakan data curah hujan wilayah tengah bulanan dari stasiun Sei Kepayang, Perhitungan debit andalan Sei
Kepayang dapat dilihat pada tabel Aliran sungai Luas DAS
24
Tabel 2.1 Pengaruh Suhu Udara pada Panjang Gelombang Radiasi fT Suhu udara
◦C
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
21 22
24 26
28 30
32 34
36
fT = c Ta 4 11,0 11,4 11,7 12,0 12,4 12,7 13,1 13,5 13,8 14,2 14,6 14,8 15,0 15,4 15,9 16,3 16,7 17,2 17,7 18,1
Sumber : Laporan Nota Perencanaan Jaringan Utama dan Tertier CV. Biro Permcanaan Sketsa 1995
Tabel 2.2 Tekanan Uap Jenuh ea, mbar Suhu udara
◦C
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19
fT = c Ta 4
6,1 6,6
7,1 7,6
8,1 8,7
9,3 10,0 10,7 11,5 12,3 13,1 14,0 15,0 16,1 17,0 18,2 19,4 20,6 22,0
Suhu udara ◦C
20 21
22 23
24 25
26 27
28 29
30 31
32 33
34 35
36 37
38 39
fT = c Ta 4 23,4 24,9 26,4 28,1 29,8 31,7 33,6 35,7 37,8 40,1 42,4 44,9 47,6 50,3 53,2 56,2 59,4 62,8 66,3 69,9
Sumber : Laporan Nota Perencanaan Jaringan Utama dan Tertier CV. Biro Permcanaan Sketsa 1995
25
Tabel 2.3 Sudut Tekanan Uap Jenuh D, mbar
Sumber : Direktorat Irigasi, Pedoman dan Kriteria Perencanaan Teknik Irigasi, Volume IV, 1980, Jakarta
Ta 0,0
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8
0,9 13 0,973 0,979 0,985 0,992 0,998 1,004 1,010 1,017 1,023 1,029
14 1,035 1,042 1,048 1,054 1,060 1,067 1,073 1,079 2,085 1,092 15 1,098 1,104 1,110 1,117 1,124 1,130 1,136 1,143 1,149 1,156
16 1,162 1,169 1,175 1,182 1,188 1,195 1,202 1,028 1,215 1,221 17 1,228 1,235 1,242 1,249 1,256 1,236 1,270 1,277 1,284 1,291
18 1,298 1,305 1,313 1,320 1,327 1,335 1,342 1,349 1,356 1,364 19 1,371 1,379 1,386 1,394 1,402 1,410 1,417 1,425 1,433 1,440
20 1,448 1,456 1,464 1,472 1,480 1,488 1,496 1,504 1,512 1,520 21 1,528 1,536 1,545 1,553 1,562 1,570 1,578 1,587 1,595 1,604
22 1,612 1,621 1,629 1,638 1,647 1,656 1,664 1,673 1,682 1,690 23 1,699 1,708 1,717 1,726 1,735 1,745 1,754 1,769 1,772 1,781
24 1,790 1,800 1,809 1,819 1,828 1,838 1,848 1,857 1,867 1,876 25 1,886 1,896 1,906 1,916 1,926 1,936 1,946 1,956 1,966 1,976
26 1,986 1,997 2,007 2,018 2,028 2,039 2,049 2,060 2,070 2,081 27 2,092 2,102 2,113 2,123 2,134 2,144 2,155 2,165 2,176 2,186
28 2,197 2,207 2,218 2,228 2,239 2,249 2,260 2,270 2,281 2,291 29 2,302 2,312 2,323 2,333 2,344 2,354 2,365 2,375 2,386 2,396
30 2,397 2,417 2,428 2,438 2,449 2,495 2,470 2,480 2,491 2,501
26
2.4 Kebutuhan Air Irigasi dan Tanaman