Pola Tanam Analisa Debit Inflow Waduk Keuliling

4.6 Pola Tanam

Pengaturan pola tata tanam adalah kegiatan mengatur awal masa tanam, jenis tanaman dan varitas tanaman dalam suatu tabel perhitungan. Pola tanam yang dipakai yaitu padi-padi-jagung. Tujuan utama dari penyusunan pola tanam adalah untuk mendapatkan besaran kebutuhan air irigasi pada musim kemarau sekecil mungkin. Di dalam penyusunan pola tata tanam dilakukan simulasi penentuan awal tanam. Dari hasil analisa duapuluh empat alternatif kebutuhan air irigasi yang dilakukan selanjutnya dipilih alternatif yang “kebutuhan air irigasi” nya paling rendah , maka didapatkan perencanaan pola tanam dengan kebutuhan air irigasi yang paling rendah yaitu dimulai dari Oktober II. Dari hasil rekapitulasi perhitungan nilai NFR di atas diperoleh bahwa nilai kebutuhan air yang terkecil di dapat pada alternatif-20 yaitu pada awal masa tanam tengah bulan Oktober Periode Oktober II dengan pola tanam padi-padi- jagung. Selanjutnya hasil perhitungan kebutuhan air ini akan dijadikan sebagai kebutuhan air irigasi debit outflow waduk dan akan dibandingkan dengan hasil perhitungan debit inflow Waduk Keuliling. Berdasarkan tabel analisa kebutuhan air diatas, maka didapat perencanaan Pola Tanam seperti pada gambar 4.2 berikut ini : Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des Jan 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Gambar 4.2. Skema Perencanaan Pola Tanam Jagung Padi LP Padi LP Universitas Sumatera Utara

4.7 Analisa Debit Inflow Waduk Keuliling

Debit air yang masuk ke Waduk Keuliling bersumber dari aliran presipitasi yang langsung jatuh ke permukaan Waduk Keuliling dan presipitasi yang jatuh kepermukaan daratan pada catchment area Waduk Keuliling. Dalam studi Keseimbangan Air ini disumsikan bahwa waduk sudah beroperasi sejak tahun 2002 hingga sekarang sesuai dengan data urah hujan yang diperoleh selama 10 tahun. Q inflow = Q 1 + Q 2 ....................................................................................4.1 dimana: Q inflow = debit air air yang masuk ke Waduk Keuliling Q 1 = debit presipitasi yang langsung masuk ke waduk Q 2 = debit presipitasi yang jatuh ke daratan catchment area Waduk Keuliling

4.7.1 Debit Presipitasi yang Langsung Jatuh di Waduk Keuliling

Debit Presipitasi yang langsung ke permukaan Waduk Keuliling adalah merupakan curah hujan yang jatuh ke permukaan bumi dalam hal ini curah hujan langsung masuk ke permukaan waduk dan merupakan aliran langsung ke waduk dan terjadi penambahan volume dapat dihitung sebagai berikut: Q 1 = P x A a …………………………………………………................4.2 dimana : Q 1 =debit presipitasi yang langsung ke Waduk Keuliling m³bulan P = presipitasi rata-rata bulanan mmbulan A a = luas permukaan air Waduk Keuliling km² Dimana analisa presipitasi yang jatuh langsung ke danau berdasarkan peta polygon Thiessen sebagaimana telah dijelaskan pada gambar 4.1, dan ditunjukkan pada lampiran 1 sampai 3. Analisa perhitungan debit presipitasi yang langsung ke permukaan. Luasan Waduk yang dipakai pada perhitungan adalah luas genangan Universitas Sumatera Utara waduk pada saat Muka Air Normal MAN. Debit presipitasi yang langsung ke permukaan dihitung untuk setiap tahunnya pada sepuluh tahun terakhir hingga 2011. Hasil Perhitungan Q 1 untuk tahun 2011 disajikan dalam tabel 4.12. Tabel 4. 12 . Debit Presipitasi yng Langsung Jatuh ke Waduk tahun 2011 Bulan Presipitasi P mmbulan Debit Presipitasi Q 1 =PxA m 3 A=25.994 m 2 Jan 166.93 4339.38 Feb 234.82 6104.08 Maret 283.34 7365.18 April 192.80 5011.80 Mei 138.50 3600.18 Juni 9.4211 244.89 Juli 58.497 1520.58 Agustus 116.67 3032.77 September 129.96 3378.25 Oktober 87.94 2286.11 November 228.26 5933.51 Desember 143.71 3735.76 Sumber : Hasil Perhitungan Universitas Sumatera Utara

4.7.2 Perhitungan Debit Andalan

Hasil perhitungan debit dari tahun 2001 sampai dengan tahun 2011. Untuk keperluan air irigasi akan dicari debit andalan bulanan dengan tingkat keandalan sebesar 80. Dengan demikian diharapkan debit tersebut cukup layak untuk keperluan penyediaan air untuk irigasi. Perhitungan debit bulanan diperoleh dengan metode F.J. Mock. Debit andalan 80 ialah debit dengan kemungkinan terpenuhi 80 atau tidak terpenuhi 20 dari periode waktu tertentu. Untuk menentukan kemungkinan terpenuhi atau tidak terpenuhi, debit yang sudah diamati disusun dengan urutan dari terbesar menuju terkecil. Langkah perhitungan metode DR. F.J. Mock: 1. Hitung Evapotranspirasi Potensial a. Data Curah Hujan b. Evapotranspirasi c. Data Klimatologi d. Faktor Karakteristik Hidrologi, Exposed Surface Exposed surface m ditaksir berdasarkan peta tata guna lahan atau dengan asumsi : m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat, pada akhir musim hujan dan bertambah 10 setiap bulan kering untuk lahan sekunder, m = 10 - 40 untuk lahan yang tererosi, dan m = 20 - 50 untuk lahan pertanian yang diolah. Universitas Sumatera Utara Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan untuk seluruh daerah studi yang merupakan daerah pertanian yang diolah dapat diasumsikan untuk faktor m diambil 20 - 50 . 2. Hitung Limitted Evapotranspirasi ET 3. Hitung Water Balance Water balance adalah presipitasi yang jatuh ke permukaan daratan setelah mengalami penguapan, yaitu nilai Evapotranpirasi Terbatas. 4. Hitung Aliran Dasar baseflow dan Limpasan Langsung direct runoff Nilai baseflow Qg dan runoff Qi tergantung dari kondisi daerah tangkapan air dan keseimbangan airnya. Data-data yang diperlukan untuk menghitung besarnya Qi dan Qg adalah sebagai berikut:  Koefisien Infltrasi i Koefisien Infiltrasi menurut teori DR. R. E. Horton, yang diperkirakan berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan DTA. Batasan koefisien infiltrasi adalah 0-1, yang diperkirakan berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan DPS. Lahan DPS yang poros memiliki koefisien infiltrasi yang besar. Sedangkan daerah yang terjal memiliki koefisien lebih kecil karena air akan sulit terinfiltrasi ke dalam tanah. Batasan koefisien infiltrasi adalah 0-1. Infiltrasi terus terjadi sampai mencapai zona tampungan air tanah groundwater. Universitas Sumatera Utara  Faktor Resesi Aliran k Konstanta resesi aliran bulanan monthly flow recession constant disimbolkan dengan k adalah proporsi dari air tanah bulan lalu yang masih ada bulan sekarang yang dipengaruhi oleh sifat geologi DTA Waduk Keuliling. Dalam perhitungan metode DR. F.J. Mock, besarnya nilai k yaitu proporsi dari air tanah bulan lalu yang masih ada bulan sekarang. Pada bulan hujan nilai k kecenderung lebih besar, ini berarti tiap bulan nilai k ini berbeda-beda. Harga k yang digunakan berdasarkan pengamatan sebelumnya dan disesuaikan dengan kondisi Expose surface. Pada perhitungan k diasumsikan 0,6.  Penyimpanan Air Tanah Menghitung penyimpanan air tanah Ground Water Storage besarnya tergantung pada kondisi geologi setempatdan waktu. Sebagai permulaan simulasi harus ditentukan penyimpanan awal initial storage terlebih dulu Persamaan dalam penyimpanan air tanah adalah sebagai berikut : V n = k x V n – 1 + 0.5 1 + k ...............................................................4.3 V’ n = V n – V n-1 .................................................................................4.4 dimana : V’ n = Volume air tanah bulan ke n k = faktor resesi aliran tanah V n-1 = volume air tanah bulan ke n-1 V n = Perubahan volume air tanah Berikut adalah hasil perhitungan debit bulanan rata-rata untuk tahun 2011 dengan menggunakan metode F.J. Mock. Lihat Tabel 4.13 Universitas Sumatera Utara Tabel 4. 13. Tabel Perhitungan Debit Andalan Metode F.J. Mock Tahun 2011 No. Keterangan Unit januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus september Oktober November Desember I Data Meteorologi 1 Hujan Bulanan Rata-Rata R mm 62.1 92.2 126.5 125.5 145.3 99.3 106.9 77.1 200.4 100.8 130.4 160.9 2 Hari Hujan Rata-Rata N hari 4 4 8 3 5 5 4 5 7 8 6 6 II Evapotranspirasi Potensial ET mmbl 4.5 4.9 4.4 4.2 4.4 4.9 4.6 5.2 5.1 4.6 4.5 4.1 III Limit Evapotranspirasi 3 Exposed Surface M 20 20 30 20 20 20 30 40 50 50 40 30 4 EET = M20 x 18 - N 14.33 13.67 15.50 14.67 13.00 13.33 21.00 26.67 27.50 25.83 24.00 18.50 5 E = Et M20 x 18 - N mm 0.65 0.67 0.68 0.62 0.57 0.66 0.97 1.38 1.41 1.19 1.07 0.76 6 EL = ET - E mm 3.86 4.24 3.69 3.62 3.79 4.28 3.66 3.79 3.70 3.41 3.40 3.34 IV Water Balance 7 Water Surplus R - EL mm 58.21 87.97 122.83 121.86 141.50 94.98 103.22 73.31 196.74 97.36 127.03 157.58 V Run Off Ground Water Storage 8 Infiltrasi i mm 23.28 35.19 49.13 48.75 56.60 37.99 41.29 29.33 78.69 38.95 50.81 63.03 9 0,5 1 + K i --- K = 0,6 mm 18.63 28.15 39.31 39.00 45.28 30.39 33.03 23.46 62.96 31.16 40.65 50.43 10 K Vn - 1 mm - 11.18 23.60 37.74 46.04 54.79 51.11 50.49 44.37 64.39 57.33 58.79 11 Vn mm 18.63 39.33 62.90 76.74 91.32 85.19 84.14 73.95 107.32 95.55 97.98 109.21 12 K Vn - 1 lanjutan mm 65.53 50.49 53.89 70.08 88.09 107.65 115.70 119.91 116.31 134.18 137.84 141.49 13 Vn lanjutan mm 84.15 89.82 116.79 146.81 179.41 192.84 199.85 193.85 223.64 229.73 235.82 250.71 14 K Vn - 1 lanjutan mm 150.42 101.43 84.45 88.41 99.09 114.25 119.66 122.28 117.74 135.04 138.35 141.80 15 Vn lanjutan mm 169.05 140.76 147.36 165.15 190.41 199.44 203.81 196.23 225.06 230.59 236.33 251.01 16 K Vn - 1 lanjutan mm 150.61 101.54 84.52 88.45 99.11 114.26 119.67 122.29 117.74 135.04 138.35 141.80 17 Vn lanjutan mm 169.24 140.87 147.42 165.19 190.44 199.45 203.82 196.24 225.07 230.59 236.34 251.01 18 K Vn - 1 lanjutan mm 150.61 101.54 84.52 88.45 99.11 114.26 119.67 122.29 117.74 135.04 138.35 141.80 19 Vn lanjutan mm 169.24 140.87 147.42 165.19 190.44 199.45 203.82 196.24 225.07 230.59 236.34 251.01 Universitas Sumatera Utara 20 Vn = Vn - Vn - 1 mm 81.78 28.37 6.55 17.77 25.25 9.01 4.36 7.58 28.83 5.52 5.74 14.68 21 Base Flow = i - VN Qg mm 105.06 63.56 42.58 30.98 31.35 28.98 36.93 36.90 49.87 33.42 45.07 48.35 22 Direct Run Off Qi mm 63.04 38.13 25.55 18.59 18.81 17.39 22.16 22.14 29.92 20.05 27.04 29.01 23 Run Off mm 168.10 101.69 68.12 49.56 50.17 46.37 59.08 59.05 79.78 53.47 72.11 77.36 24 Debit Bulanan Rata-Rata m3dt 4.65 3.00 1.88 1.46 1.39 1.37 1.63 1.63 2.35 1.48 2.13 2.14 Sumber : Hasil Perhitungan Universitas Sumatera Utara

4.7.3 Menghitung Debit Daratan Catchment Area Waduk Keuliling

Presipitasi yang jatuh ke permukaan bumi dan tiba di tanah catchment area Waduk Keuliling baik secara langsung maupun melalui penyerapan dari vegetasi yang terdapat di Daerah Tangkapan Air Waduk Keuliling. Dihitung dengan rumus, sebagai berikut: Q 2 = Qi + Qg x A d ……………………………………………………4.5 dimana : Q 2 = debit presipitasi yang jatuh ke daratan DTA Waduk Keuliling Qi = direct run-off Qg = baseflow A d = luas permukaan Air Waduk Keuliling Nilai direct run-off Qi dan baseflow Qg diperoleh dari table perhitungan debit andalan dengan metode F.J. Mock. Selanjutnya nilai Qi dan Qg dijumlahkan kemudian dikalikan dengan luasan catchment area Waduk Keuliling. Data-data yang diperlukan untuk menghitung besarnya Qi dan Qg adalah Koefisien Infltrasi i, Faktor Resesi Aliran k pada perhitungan k diasumsikan 0,6 dan Menghitung penyimpanan air tanah Ground Water Storage yang besarnya tergantung pada kondisi geologi setempat dan waktu. Perhitungan debit presipitasi yang jatuh pada Catchment Area Waduk Keuliling pada tahun 2011 dapat dilihat pada table 4.14. Tabel 4. 14 . Debit Presipitasi yang jatuh di Daratan Catchment Area Waduk Keuliling tahun 2011 Bulan Qg mm Qi mm Qi+Qg m Q 2 =Qi+Qgx A m 3 A=382.000 m 2 Januari 105.06 63.04 0.17 64,214.26 Februari 63.56 63.04 0.13 48,358.66 Universitas Sumatera Utara Maret 42.58 25.55 0.07 26,023.55 April 30.98 18.59 0.05 18,933.15 Mei 31.35 18.81 0.05 19,163.68 Juni 28.98 17.39 0.05 17,712.31 Juli 36.93 22.16 0.06 22,568.86 Agustus 36.90 22.14 0.06 22,556.07 September 49.87 29.92 0.08 30,477.65 Oktober 33.42 20.05 0.05 20,426.99 November 45.07 27.04 0.07 27,545.67 Desember 48.35 29.01 0.08 29,552.68 Sumber : Hasil Perhitungan Total debit inflow tiap bulan pada waduk berasal dari debit presipitasi yang langsung masuk ke waduk dan debit presipitasi yang jatuh ke daratan catchment area Waduk Keuliling Lihat Tabel 4.15. Tabel 4. 15. Perhitungan Total Debit Inflow Waduk Pada 2011 Bulan Q 1 m 3 Q 2 m 3 Q inflow m 3 Jan 4339.38 64214.26 68553.64 Feb 6104.08 48358.66 54462.74 Maret 7365.18 26023.55 33388.73 April 5011.80 18933.15 23944.95 Mei 3600.18 19163.68 22763.87 Juni 244.89 17712.31 17957.21 Juli 1520.58 22568.86 24089.44 Agustus 3032.77 22556.07 25588.84 September 3378.25 30477.65 33855.90 Oktober 2286.11 20426.99 22713.11 November 5933.51 27545.67 33479.17 Desember 3735.76 29552.68 33288.44 Sumber : Hasil Perhitungan Universitas Sumatera Utara Dengan cara yang sama dengan perhitungan pada tabel 4.35 di atas, perhitungan debit masuk ke Waduk keulilng juga dilakukan untuk tahun tahun sebelumnya. Hasil rekapitulasi debit inflow bulanan ke Waduk Keuliling disajikan pada tabel 4.36. Volume andalan ialah volume dengan kemungkinan terpenuhi atau tidak terpenuhi 20 dari periode waktu tertentu. Untuk menentukan kemungkinan terpenuhi atau tidak terpenuhi, volume yang sudah diamati disusun dengan urutan besar ke kecil. Catatan n tahun sehingga nomor tingkatan m debit dengan kemungkinan tak terpenuhi 20. Merangking data volume inflow bulanan dari yang terbesar sampai yang terkecil dari tahun 2002 sampai dengan tahun 2011 kemudian hitung persentase kemungkinan tak terpenuhi: m = 0,20 n = 0,2 x 10 = 2 urutan ke-2 terbawah tak terpenuhi. Data-data volume inflow pada Tabel 4.16 diurutkan dari yang terbesar hingga terkecil, sehingga didapatkan volume andalan tiap bulannya pada sepuluh tahun tersebut yaitu dari tahun 2002 sampai dengan tahun 2011 Lihat Tabel 4.17 Universitas Sumatera Utara Tabel 4. 16 Volume Inflow bulanan Waduk Keuliling Sumber : Hasil Perhitungan Bulan 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Januari 116604,25 107372,37 97205,44 77979,45 73975,44 68553,64 64428,11 60965,32 41086,51 8558,96 Februari 73586,61 72600,83 66976,83 54462,74 52301,79 46731,06 43077,17 37958,46 34087,46 30587,40 Maret 44229,36 42159,90 41209,25 33388,73 31358,73 29241,55 28487,98 26149,70 25660,04 19684,89 April 38143,26 31854,92 27878,55 25814,36 23944,95 18287,49 9954,48 8201,51 7349,26 6498,39 Mei 35081,95 33546,25 25229,10 24924,54 24868,24 22763,87 22071,23 20244,89 13900,17 5425,93 Juni 36925,72 27362,31 23785,17 17957,21 14917,36 13509,26 13129,04 12403,29 11932,40 8180,49 Juli 36090,12 35341,04 27158,07 24089,44 23500,82 21538,65 19085,82 17373,45 17120,06 15263,64 Agustus 40121,06 29656,46 27496,75 26674,93 25588,84 21766,60 20189,77 18590,76 18480,07 15118,39 September 61206,20 37059,13 33855,90 32319,96 31482,07 30323,20 27602,60 24343,18 23954,62 21396,82 Oktober 41857,99 33061,55 27071,02 26751,15 26562,69 26022,28 23299,95 23074,83 22713,11 21616,29 November 45054,85 38124,56 36146,29 34578,48 33479,17 29520,21 26365,61 25438,91 22561,92 18614,41 Desember 47275,71 37767,65 36419,36 36011,96 33461,95 33288,44 30599,38 27453,26 27390,59 26881,26 Universitas Sumatera Utara 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Januari 1166042,496 1073723,7 972054,4 779794,5 739754,4 685536,4 644281,061 609653,167 410865,095 85589,58 Februari 735866,0626 726008,31 669768,3 544627,4 523017,9 467310,6 430771,746 379584,641 340874,611 305874 Maret 442293,6448 421599,01 412092,5 333887,3 313587,3 292415,5 284879,798 261497,003 256600,442 196848,9 April 381432,6349 318549,19 278785,5 258143,6 239449,5 182874,9 99544,8385 82015,1242 73492,5531 64983,89 Mei 350819,5039 335462,46 252291 249245,4 248682,4 227638,7 220712,31 202448,899 139001,707 54259,33 Juni 369257,2245 273623,14 237851,7 179572,1 149173,6 135092,6 131290,351 124032,947 119323,959 81804,86 Juli 360901,1704 353410,41 271580,7 240894,4 235008,2 215386,5 190858,151 173734,463 171200,638 152636,4 Agustus 401210,6281 296564,64 274967,5 266749,3 255888,4 217666 201897,746 185907,611 184800,689 151183,9 September 612062,0186 370591,27 338559 323199,6 314820,7 303232 276026,037 243431,759 239546,193 213968,2 Oktober 418579,9319 330615,52 270710,2 267511,5 265626,9 260222,8 232999,533 230748,336 227131,081 216162,9 November 450548,4746 381245,62 361462,9 345784,8 334791,7 295202,1 263656,08 254389,082 225619,234 186144,1 Desember 472757,0699 377676,5 364193,6 360119,6 334619,5 332884,4 305993,829 274532,58 273905,869 268812,6 Sumber : Hasil Perhitungan Keterangan = Volume Andalan Tabel 4.17. Volume Debit Inflow Bulanan Waduk setelah di rangking m 3 Universitas Sumatera Utara

4.8 Analisa Keseimbangan Air