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