Kajian Koefisien Rembesan pada Saluran Irigasi Tersier di Desa Suka Maju Daerah Irigasi Medan Krio Kecamatan Sunggal Kabupaten Deli Serdang
4
TINJAUAN PUSTAKA
Irigasi
Menurut Pusposutardjo (2001) yang dimaksud dengan irigasi secara umum
yaitu pemberian air kepada tanah dengan maksud untuk memasok lengas esensial
bagi pertumbuhan tanaman. Tujuan umum irigasi kemudian dirinci lebih lanjut,
yaitu menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan
jangka pendek, mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga akrab un tuk
pertumbuhan tanaman, mengurangi bahaya kekeringan, mencuci atau melarutkan
garam dalam tanah dan menunda pertunasan dengan cara pendinginan lewat
evaporasi.
Jaringan Irigasi
Menurut Pasandaran (1991), berdasarkan cara pengaturan, pengukuran air,
dan kelengkapan fasilitas, jaringan irigasi dapat dibedakan kedalam tiga tingkatan
yaitu :
1. Jaringan Irigasi Sederhana
Biasanya jaringan irigasi sederhana mempunyai luasan yang tidak lebih
dari 500 ha. Pada jaringan irigasi sederhana tidak ada pengukuran maupun
pengaturan dalam pembagian debit airnya, air lebih akan mengalir kesaluran
pembuang alami. Persediaan air biasanya berlimpah dan kemiringan berkisar
antara sedang sampai curam. Oleh karena itu hampir tidak diperlukan teknik yang
sulit untuk pembagian air. Walaupun mudah diorganisasi, jaringan irigasi
sederhana memiliki kelemahan-kelemahan yang serius seperti adanya pemborosan
air yang terbuang tidak selalu dapat mencapai daerah rendah yang lebih subur.
4
5
2. Jaringan Irigasi Semi Teknis
Untuk jaringan irigasi semi teknis biasanya memiliki luasan wilayah
mencapai 2000 ha. Jaringan irigasi ini hampir sama dengan jaringan irigasi
sederhana akan tetapi sudah dipergunakan bendung lengkap dengan pengambilan
dan bangunan pengukur dibagian hilirnya. Sistem pembagian air biasanya serupa
dengan jaringan irigasi sederhana, hanya saja pengambilan dipakai untuk mengairi
daerah yang lebih luas daripada daerah layanan jaringan sederhana.Memiliki
organisasi yang lebih rumit dan apabila bangunan tetapnya berupa bangunan
pengambilan dari sungai, maka diperlukan keterlibatan dari pemerintah.
3. Jaringan Irigasi Teknis
Pada
jaringan
teknis
tidak
memiliki
batasan
dalam
luasan
wilayahnya.Salah satu prinsip dalam perencanaan jaringan irigasi teknis adalah
pemisahan antara jaringan irigasi dan jaringan pembuang.Dalam hal ini saluran
irigasi maupun pembuang tetap bekerja sesuai dengan fungsinya. Saluran irigasi
mengalirkan air irigasi kesawah-sawah dan saluran pembuang mengalirkan air
lebih dari sawah-sawah kesaluran pembuang alamiah yang kemudian akan
membuangnya ke laut. Petak tersier menduduki fungsi sentral dari jaringan irigasi
teknis.Jaringan irigasi teknis memungkinkan dilakukannya pengukuran aliran,
pembagian air irigasi dan pembuangan air lebih efisien. Jaringan irigasi adalah
berbagai unsur dari sebuah jaringan irigasi teknis, termasuk di dalamnya adalah
bangunan air, petak primer, petak sekunder, dan petak tersier.
5
6
Efisiensi Penyaluran Air
Efisiensi penyaluran air (water conveyance efficiency) merupakan
perbandingan antara jumlah air yang sampai di petak persawahan terhadap jumlah
air yang dialirkan dari sumber melalui pintu pengambilan utama. Efisiensi
penyaluran air dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut :
1. Kondisi jaringan irigasi, bangunan dan salurannya, kehilangan air banyak
terjadi pada waktu pengaliran baik karena penguapan maupun peresapan.
2. Adanya penyadapan secara liar oleh petani pada saluran sekunder dan
primer guna dialirkan secara langsung kepetak persawahan
(Dumairy, 1992).
Daerah irigasi kerapkali terletak pada jarak yang jauh dari sumber
persedian airnya permukaan, biasanya harus disalurkan lebih jauh daripada yang
diperoleh dari reservoir dibawah tanah.Saluran induk proyek berbeda dari
beberapa kilometer sampai 150 km atau lebih panjangnya. Air irigasi disalurkan
baik dalam saluran terbuka maupun tertutup, secara hidrolika kedua cara itu sama
namun sedikit perbedaan bentuk persamaan terjadi sebab pada aliran didalam pipa
perbedaan-perbedaan tinggi tekanan dan tingkat elevasi biasanya diukur dengan
menentukan hasil aliran, sedangkan di dalam suatu aliran saluran terbuka tinggi
tekanan tidak berubah dan kemiringan permukaan airmerupakan kriteria aliran
(Hansen, dkk., 1992).
Efisiensi saluran pembawa yang diformulasikan untuk mengevaluasi
kehilangan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :
��
Ec = �� x 100 % .................................................................................................. (1)
Dimana :
6
7
Ec = Efisiensi penyaluran air (%)
Wf = jumlah air yang digunakan untuk lahan (l/det)
Wr = jumlah air yang tersedia (l/det)
(Sumadiyono, 2011).
Tekstur Tanah
Tekstur tanah ialah perbandingan relatip (dalam persen) fraksi-fraksi pasir,
debu dan liat. Tekstur tanah penting diketehui, oleh karena komposisi ketiga
fraksi butir-butir tanah tersebut akan menentukan sifat-sifat fisika, fisika kimia
dan kimia tanah (Hakim, dkk., 1986).
Menurut Islami dan Utomo (1995), tekstur tanah adalah bagian padatan
tanah yang terdiri dari bahan anorganik dan bahan organik tanah.Untuk tanahtanah mineral, yang merupakan bagian terbesar tanah pertanian, sebagian besar
bahan anorganik, dan hanya sebagian kecil (pada umumnya
≤ 5 %) merupakan
bahan organik.Untuk keperluan pertanian, berdasarkan ukurannya bahan padatan
tanah digolongkan menjadi 3 partikel atau juga disebut separat penyusun tanah,
yaitu pasir, debu, dan liat.Ketiga parat tanah tersebut masing-masing dinyatakan
dalam persen secara bersama-sama menyusun tanah dan disebut sebagai tekstur
tanah.Tekstur tanah merupakan salah satu sifat tanah yang sangat menentukan
kemampuan tanah untuk menunjang pertumbuhan tanaman. Tekstur tanah akan
mempengaruhi
kemampuan
tanah
menyimpan
dan
menghantarkan
air,
menyimpan dan menyediakan hara tanaman. Tanah berpasir, yaitu tanah dengan
kandungan pasir 70 %, porositasnya rendah (< 40 %), sebagian besar ruang pori
berukuran besar sehingga aerasinya baik, daya hantar air cepat, tetapi kemampuan
menyimpan air dan zat hara rendah. Tanah pasir mudah diolah, sehingga juga
7
8
disebut tanah ringan. Tanah disebut bertekstur liat jika kandungan liatnya > 35 %,
porositasnya relatif tinggi (60 %), tetapi sebagian besar merupakan pori berukuran
kecil. Akibatnya daya hantar air sangat lambat dan sirkulasi udara kurang
lancar.Kemampuan menyimpan air dan hara tanaman tinggi.Air yang diserap
dengan energi yang tinggi, sehingga sulit dilepaskan terutama bila kering,
sehingga juga kurang tersedia untuk tanaman.Tanah liat juga disebut tanah berat
karena sulit diolah.Tanah berlempung, merupakan tanah dengan proporsi pasir,
debu dan liat sedemikan rupa sehingga sifatnya berada diantara tanah berpasir dan
berliat.Jadi aerasi dan tata udara serta air cukup baik, kemampuan menyimpan dan
menyediakan air untuk tanaman tinggi.
Ukuran partikel menentukan susunan tekstur tanah.Partikel-partikel ini
ukurannya berkisar dari kerikil halus sampai lumpur. Partikel yang diameternya
lebih besar dari 1, 00 mm adalah kerikil, partikel dari 0, 05 sampai 1, 00 mm
adalah pasir dan dari 0, 002 saampai 0,05 mm adalah lempung dan yang lebih
kecil dari 0, 002 mm adalah lumpur (Hansen, dkk, 1992).
Kerapatan Massa Tanah (Bulk Density)
Bulk Density merupakan petunjuk kepadatan tanah dimana semakin padat
suatu tanah, maka semakin tinggi bulk density-nya artinya semakin sulit
meneruskan air atau ditembus oleh akar tanaman (Hardjowigeno, 2007).
Bulk Densityjuga merupakan berat suatu massa tanah persatuan volume
tertentu, dimana volume kerapatan tanahtermasuk di dalamnya adalah ruang pori,
yang satuannya adalah g/cm3. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut
yaitu :
Ms
ρb = V ......................................................................................................(2)
t
8
9
Dimana :
ρb = kerapatan massa (bulk density) (g/cm3)
M s = Massa tanah kering (g)
V t = Volume total tanah (volume ring) (cm3)
(Foth, 1951).
Kerapatan Partikel Tanah (Partikel Density)
Partikel Density (PD) adalah berat tanah kering persatuan volume.Partikelpartikel tanah (tidak termasuk volume pori-pori tanah). Secara matematis dapat
dirumuskan sebagai berikut yaitu :
Ms
ρs = V ………………………………………………………………...(3)
s
Dimana :ρs = Kerapatan partikel tanah (g/cm3)
Ms = Massa tanah Kering (g)
Vs = Volume partikel tanah (cm3)
(Foth, 1951).
Pada umumnya kisaran partikel density tanah-tanah mineral adalah 2,62,93 g/cm3. Hal ini disebabkan mineral kwarsa, feldspart dan silikat koloida yang
merupakan komponen tanah sekitar angka tersebut. Jika dalam tanah terdapat
mineral-mineral berat seperti magnetik, garmet, sirkom, tourmaline dan
hornblende, partikel density dapat melebihi 2,75 g/cm3. Besar ukuran dan cara
teraturnya partikel tanah tidak dapat berpengaruh dengan partikel density. Ini
salah satu penyebab tanah lapisan atas mempunyai nilai partikel density yang
lebih rendah dibandingkan dengan lapisan bawahnya karena banyak mengandung
bahan organik (Hakim, dkk., 1986).
9
10
Porositas Tanah
Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat
dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga
merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah yang cukup mempunyai
ruang pori untuk pergerakan air dan udara masuk keluar tanah secara leluasa,
sebaliknya jika tanah tidak poreus porositas. Berdasarkan diameter ruangnya,
pori-pori tanah dipilih menjadi 3 kelas yaitu makropori, (pori-pori makro) apabila
berdiameter > 90 mm, mesopori (90-30 mm), dan mikropori (< 30 mm).
Dalam masalah porositas persatuan volume tanah ini ada tiga fenomena yang
perlu diperhatikan secara seksama, yaitu :
1. Dominasi fraksi pasir akan menyebabkan terbentuknya sedikit pori-pori
makro (dari 5.700 partikel per g tanah terbentuk sekitar 1.400 pori makro),
sehingga luas permukaan yang disentuh bahan menjadi sangat sempit
(hanya 45 cm2 per g tanah), sehingga daya pegangnya terhadap air sangat
lemah. Kondisi ini menyebabkan air dan udara mudah masuk keluar tanah,
hanya sedikit air yang bertahan. Pada kondisi lapangan, sebagian
lapangan, sebagian besar ruang pori terisi oleh udara, sehingga pori-pori
makro disebut juga pori aerasi, atau dari segi kemudahannya dilalui air
(permeabilitas) disebut juga sebagai pori drainase.
2. Dominasi fraksi liat akan menyebabkan terbentuknya banyak pori-pori
mikro (dari 90. 250,853 juta partikel per g tanah terbentuk sekitar 22.500
juta pori mikro) sehingga pada luas sentuhnya menjadi sangat luas. Pada
kondisi lapangan, sebagian besar ruang pori terisi air, sehingga pori-pori
mikro ini disebut juga pori kapiler.
10
11
3. Dominasi fraksi debu akan menyebabkan terbentuknya pori-pori meso
dalam jumlah sedang (dari 5, 776 juta partikel per g tanah terbentuk
sekitar 1.250 pori meso) sehingga luas sentuhannya menjadi cukup luas.
Dilapangan sebagian besar ruang pori terisi oleh udara dan air dalam
jumlah yang seimbang, sehingga pori-pori meso termasuk juga pori-pori
drainase menjadi cukup permiabel (Notohadiprawiro, 1986).
Untuk menghitung persentase ruang pori yaitu dengan membandingkan nilai
kerapatan partikel dengan persamaan :
ρ
n = 100(1- s )…………………………………………………………………(4)
ρb
dimana :
n = persentase ruang pori (%)
ρs = kerapatan partikel tanah (g)
ρb = kerapatan massa tanah (g/cm3)
(Hansen, dkk, 1992).
Bahan Organik Tanah
Bahan organik merupakan bahan penting dalam menciptakan kesuburan
tanah, baik secara fisika, kimia maupun dari segi biologi tanah.Bahan organik
adalah lahan pemantap agregat tanah yang tiada taranya.Sekitar setengah dari
kapasitas tukar kation (KTK) berasal dari bahan organik.Bahan organik
merupakan unsur hara tanaman, disamping itu bahan organik adalah sumber
energi dari sebagian besar organisme tanah.Dalam memainkan peranan tersebut
bahan organik sangat ditentukan oleh sumber dan susunannya, oleh karena
kelancaran dekomposisinya, serta hasil dekomposisi itu sendiri.Sumber primer
bahan organik tanah adalah jaringan tanaman berupa akar, batang, ranting, daun
11
12
bunga dan buah. Jaringan tanaman ini akan mengalami dekomposisi dan akan
terangkut
kelapisan
bawah
serta
di
inkorporasikan
dengan
tanah
(Hakim, dkk 1986).
Peranan bahan organik tanah ada yang bersifat secara langsung terhadap
tanaman, tetapi sebagian besar mempengaruhi tanaman melalui perubahan sifat
dan ciri tanah. Pengaruh langsung bahan organik pada tumbuhan sebetulnya dapat
diabaikan sekiranya kemudian tidak ditemukan bahwa bebebrapa zat tumbuh dan
vitamin dapat diserap langsung dan dapat merangsang pertumbuhan tanaman.
Adapun pengaruh bahan organik pada ciri fisika tanah yaitu kemampuan menahan
air meningkat, warna tanah menjadi cokelat hingga hitam, merangsang granulasi
agregat dan memantapkannya, dan menurunkan plastisitas, kohesi dan sifat buruk
lainnya dari liat (Hakim, dkk 1986).
Tanah tersusun oleh bahan padatan, air dan udara.Bahan padatan ini
meliputi mineral berukuran pasir, debu dan liat serta bahan organik.Bahan organik
biasanya menyusun 5% bobot total tanah.Meskipun hanya sedikit tetapi
memegang kesuburan tanah, baik secara fisik, kimiawi, maupun biologis
tanah.Komponen tanah berfungsi sebagai media tumbuh, maka bahan organik
juga berpengaruh secara langsung terhadap perkembangan dan pertumbuhan
tanaman dan mikroba tanah sebagai sumber energi, hormon, vitamin dan senyawa
perangsang tumbuh lainnya (Hanafiah, 2005).
12
13
Debit Air
Debit adalah suatu koefisien yang menyatakan bnayaknya air yang
mengalir dari suatu sumber per satu-satuan waktu, biasanya diukur dalam satuan
liter per detik. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai macam cara,
antara lain :
1. Pengukuran debit dengan bending
2. Pengukuran berdasarkan kerapatn lautan obat
3. Pengukuran berdasarkan kecepatan aliran dan luas penampang melintang,
dalam hal ini untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau
pengukur arus dengan kincir
4. Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu seperti pengukur arus
magnetis, pengukur arus gelombang supersonis dan sebagainya
(Dumairy, 1992).
Pada dasarnya pengukuran debit adalah pengukuran luas penampang dan
kecepatan aliran. Rumus yang biasa digunakan adalah:
Q = V x A………………………………………………(5)
Di mana :
Q = Debit air (m3/detik)
V = kecepatan aliran air rata-rata (meter/detik)
A = luas penampang aliran (m2).
(Soewarno, 1991).
Untuk sekat ukur segitiga 900 (tipe Thompson) persamaannya adalah;
Q = 0,0138H5/2…………………………… ……………………………………..(6)
13
14
dimana Q adalah debit (liter per detik) dan H adalah tinggi muka air pada sekat
ukur (sentimeter). Sekat ukur segitiga 900 (tipe Thompson) baik digunakan untuk
pengukuran aliran yang tidak lebih dari 112 1/detik atau aliran dengan debit
relative kecil, selain itu sekat ukur segitiga 900 (tipe Thompson) juga sangat
mudah konstruksi dan pengaplikasiannya (Lenka, 1992).
Debit air juga dapat diukur secara langsung dengan menggunakan
sekatukur tipe Cipolleti atau Thompson (segitiga 900). Persamaan Cipolleti yang
menunjukan pengaliran adalah:
Q = 0,0186 LH3/2………………………………………………………………...(7)
Dimana Q merupakan debit dalam liter , merupakan lebar ambang dan H
merupakan tingi muka air pada sekat ukur dalam sentimeter.
Pada alat pengukur tipe Thompson seperti halnya alat pengukur Cipoletti
harus dipasang tegak lurus pada pada sumbu saluran pengukur.Pemasangan alat
pengukur betul-betul mendatar, dengan sudut siku-siku di sebelah bawah
(Soekarto dan Hartoyo, 1991).
Evapotranspirasi
Evapotranspirasi merupakan proses gabungan proses evaporasi dan
transpirasi. Evaporasi adalah peristiwa air menjadi uap naik ke udara dan
berlangsung terus menerus dari permukaan air, permukaan tanah, padang rumput,
persawahan, hutan dan lain-lain, sedangkan trasnpirasi adalah peristiwa
perpindahan air dari tanah ke atmosfer melalui akar, batang dan daun
(Sosrodarsono dan Takeda, 1985).
Perhitungan besarnya transpirasi biasanya juga dinyatakan dalam satuan
mm/hari. Besar kecilnya transpirasi dipengaruhi oleh factor-faktor kadar
14
15
kelembaban tanah dan jenis tanamannya. Evapotranspirasi merupakan faktor dasar
yang
penting
untuk
menentukan
kebutuhan
air
dalam
suatu
rencana
irigasi.Perhitungan evapotranspirasi dapat dilakukan dengan menggunakan suatu
alat Lysimeter.Sedangkan rumus atau metode perhitungannya bermacam-macam,
diantaranya yang dikenal adalah metode Penman, metode Blaney-Criddle dan
lain-lain (Dumairy, 1992).
Menurut Michael (1978) salah satu metode yang digunakan untuk
menentukan nilai kebutuhan air tanaman adalah dengan menggunkan metode
Blaney-Criddle.Blaney dan Criddle meneliti besarnya kebutuhan air tanaman
dengan menghubungkan temperatur bul siang hari bulanan.
Hubungan yang dikembangkan oleh Blaney-Criddle dapat dinyatakan
sebagai berikut::
U=
Kp (45,7t+813)
100
………………………………………………………………...(8)
Dimana: U = Evapotranspirasi bulanan (mm)
K = Koefisien tanaman bulanan
t = suhu rata-rata bulanan (0C)
p = persentase bulanan jam hari-hari terang dalam setahun
(Soemarto, 1995).
Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977 dalam Sunarya, 2009)
K = Kt x Kc
Kt = 0,0311t + 0,240…………………………………………………………….(9)
dimana: Kc = koefisien tanaman
Kt = Koefisien suhu
15
16
Perkolasi
Menurut Dumairy (1992) perkolasi adalah jika curah hujan tiba
dipermukaan tanah, maka senagian akan terserap masuk kedalam tanah dan
sebagian lagi akan bergerak mengalir dipermukaan tanah. Air yang masuk
kedalam tanah sebagian akan segera kembali keluar menjadi aliran intra
(interflow) sedangkan sebagian lainnya masuk lebih dalam mengsisi celah-celah
atau lapisan tanah menjadi air tanah (groundwater). Sementara itu curah hujan
yang tidak masuk kedalam tanah, yang langsung bergerak dipermukaan tanah,
akan menjadi limpasan permukaan (surface runoff). Proses masuknya air yang
lebih dalam kedalam tanah dinamakan perkolasi. Kapasitas atau curah hujan yang
berbeda-beda antara satu tempat dan tempat lain, tergantung pada kondisi
tanahnya. Apabila tanahnya cukup permiabel, cukup mudah ditembus air maka
laju infiltrasinya akan tinggi. Semakin singkat permeabilitas tanah semakin tinggi
pula laju infiltrasinya. Secara terinci faktor-faktor yamg mempengaruhinya adalah
sebagai berikut :
1. Dalamnya genangan diatas permukaan tanah dan tebalnya lapisan jenuh
2. Kelembaban tanah pada lapisan atas (top soil)
3. Pemampatan oleh curah hujan
4. Penyumbatan oleh bahan-bahan halus
5. Pemampatan oleh bahan-bahan halus dan hewan
6. Struktur tanah
7. Tumbuh-tumbuhan
8. Udara yang terdapat di dalam tanah.
16
17
Salah satu cara menentukan laju perkolasi adalah dengan metode silinder.
Pengukuran dengan metode silinder yaitu Dengan membenamkan pipa ketanah
sedalam 30-40 cm, lalu diisi air setinggi 10 cm (H 1 ). Laju perkolasi dihitung
dengan rumus :
P=
Dimana P
ℎ1−ℎ2
�1−�2
��/ℎ���…………………………………………………...(10)
= Laju perkolasi (mm/hari)
h 1 -h 2
= beda tinggi air dalam silinder waktu t 1 dan t 2 (mm)
t 1 -t 2
= Selisih waktu pengamatan tinggi air (hari)
Rembesan
Rembesan air dari saluran irigasi merupakan persoalan yang serius bukan
karena hanya kehilangan air, melainkan juga persoalan yang drainase adalah
kerapkali membebani daerah sekitarnya atau yang lebih rendah. Kadang-kadang
air yang merembes keluar dari suatu saluran masuk kembali kesungai yang
dilembah dimana air ini dapat diarahkan kembali, atau masuk kesuatu aquiefer
yang dipakai lagi. Adalah merupakan kehilangan rembesan air yang tidak dapat
ditampung lagi.Namun persoalan hukum yang serius dapat dilangsungkan dari
suatau hasil dari air rembesan yang dipergunakan kemudian. Pemakai dari suatu
aliran kembali (Return flow) pada sungai boleh jadi mengembangkan peraturan
pengairan sehingga air yang dapat dihemat oleh lapisan suatu saluran yang lebih
tinggi akan masih harus dibagikan pada pemakai yang lebih rendah juga
pertanggung jawaban secara ekonomi dan hukum dapat terjadi dari rembesan air
saluran yang lebih tinggi menyebabkan persoalan drainase pada daerah yang
terletak lebih rendah. Persoalan ekonomi dan hukum yang berhubungan dengan
rembesan dari saluran kerapkali sangat rumit (Hansen, dkk 1992).
17
18
Hansen, dkk (1992) juga menyatakan bahwa beberapa metode yang biasa
digunakan untuk mengukur besarnya rembesan yaitu :
1. Metode inflow-outflow
Terdiri dari pengukuran aliran yang masuk dan aliran keluar dari suatu
penampang saluran. Ketelitian cara ini meningkat dengan perbedaan
banyaknya hasil aliran yang masuk dengan yang keluar.
2. Metode Empang
Terdiri dari pembuatan tanggul di saluran, mengisi air diantara tanggul dan
mengukur penurunan permukaan air tiap jam. Ini merupakan pengukuran yang
ran paling teliti, dengan catatan kebocoran melalui tanggul dijaga maupun
diukur dan diperhitungkan adanya hujan serta penguapan yang terjadi.
3. Meteran Rembesan
Dipakai untuk memperoleh ukuran rembesan dan daerah permukaan saluran
yang relatif kecil.Pengukuran dapat dilaksanakan tanpa mengganggu aliran
dalam saluran kecuali jika kecepannya besar.
Tanah terdiri atas butiran-butiran dengan rongga yang saling berhubungan
di antara butiran tersebut. Oleh karena itu tanah memiliki sifat permeabilitas, yaitu
air dapat mengalir atau merembes melalui butiran, walaupun dengan kecepatan
yang sangat lambat pada jenis tanah berbutir halus (lempung dan liat). Rembesan
terjadi akibat dari perbedaan potensial energi. Konsep ini sama dengan konsep
aliran air di dalam pipa pada mekanika fluida. Hukum Darcy menyatakan bahwa
kecepatan rembesan dalam tanah sebanding dengan gradien hidrolik dan
dituliskan sebagai :
18
19
Volume : q 1 t = kiAt
q 1 = kiA .... ………………………………………………………………...(11)
dimanaq 1 = debit aliran
i= gradien hidrolik
A = luas penampang aliran
k=sifat
fisik
tanah
yang
disebut
koefisien
rembesan
atau
koefisien
permeabilitas. Juga disebut konduktivitas hidrolik.
Gradien hidrolik adalah perbandingan perubahan tinggi hidrolik terhadap jarak
horizontal, yaitu :
h
i=L
dimana h adalah perubahan tinggi hidrolik dan L adalah jarak perubahan tersebut
terjadi.
Gambar 1 Sketsa penampang melintang saluran irigasi Bendungan
19
20
Menurut Hardiyatmo (1992) hukum Darcy dapat juga diterapkan untuk
menghitung debit rembesan yang melalui struktur bendungan (Gambar 1). Dalam
merencanakan sebuah bendungan, perlu diperhatikan stabilitasnya terhadap
bahaya longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui
tubuh bendungannya. Berikut adalah cara untuk menentukan rembesan lewat
bendungan dengan cara Dupuit (1863), dimana besarnya rembesan per satuan
panjang arah tegak lurus bidang gambar yang diberikan oleh Darcy pada
persamaan (5) di atas, adalah menganggap bahwa gradien hidrolis (i) adalah sama
dengan
kemiringan
permukaan
freatis
dan
besarnya
konstan
dengan
kedalamannya, yaitu i = dz/dx. Maka dapat ditulis,
L = dz/dx
��
q = k�� z
�
�1
∫0 � dx = ∫�2 �� ��
�
q = 2� (H 1 2 – H 2 2)
Kalau H 2 = 0
k=0
�
q = 2� H 1 2
k=
� 2�
�12
.................................................................................................................(13)
Dimana :
q 2 = debit rembesan pada bendungan per satuan panjang saluran (m/det)
q 1 = debit rembesan/perkolasi pada dasar saluran (m/det)
L = jarak horizontal (m)
k = koefisien rembesan (mm/hari)
20
21
d = jarak mendatar diukur dari titik kontak permukaan air di hulu bendungan
dengan bidang kemiringan bendung hingga dasar lapisan kedap air di hilir
bendungan (m)
H 1 = tinggi air di hulu bendungan (m)
H 2 = tinggi air di hilir bendungan (m)
(Suprapto, 2003).
Besar rembesan juga dihitung dengan menggunakan rumus:
Rembesan = (Kehilangan Air)-(P+E)…………………………………………..(14)
di mana: Kehilangan Air = Pengurangan debit di hulu dengan debit di hilir
(mm/hari)
P
= Perkolasi (mm/hari)
E
= Evapotranspirasi (mm/hari)
Beberapa nilai koefisien rembesan pada beberapa jenis tanah dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2.koefisien rembesan untuk beberapa jenis tanah
Koefisien Rembesan
Bahan
(m/detik)
Kerikil
≥ 0,01
Pasir kasar
10-2 sampai 10-3
Pasir sedang
10-3 sampai 10-4
Pasir halus
10-5 sampai 10-6
Lanau
10-6 sampai 10-7
Lempung kelanauan
10-7 sampai 10-9
Lempung
10-8 sampai 10-11
(Wesley, 2012).
21
Uraian
Dapar dikeringkan
dengan pemompaan,
yaitu, air akan keluar
dari rongga karena
gravitasi.
Air tidak dapat mengalir
keluar dari rongga
karena gravitasi
Hampir tidak dapat
dirembes air
22
Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Rembesan
Koefisien rembesan tergantung pada beberapa faktor yaitu, kekentalan
cairan, distribusi ukuran butir pori, kekasaran permukaan tanah dan derajat
kejenuhan tanah. Pada tanah berlempung struktur tanah memegang peranan
penting
dalam
menentukan
koefisien
rembesan.
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi sifat rembesan tanah lempung adalah konsentrasi ion dan
ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran lempung (Vidayanti, 2009).
Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran
pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah
yang mengandung butiran-bituran halus memiliki harga k yang lebih rendah
daripada tanah yang memiliki butiran kasar (Craig, 1987).
22
TINJAUAN PUSTAKA
Irigasi
Menurut Pusposutardjo (2001) yang dimaksud dengan irigasi secara umum
yaitu pemberian air kepada tanah dengan maksud untuk memasok lengas esensial
bagi pertumbuhan tanaman. Tujuan umum irigasi kemudian dirinci lebih lanjut,
yaitu menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan
jangka pendek, mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga akrab un tuk
pertumbuhan tanaman, mengurangi bahaya kekeringan, mencuci atau melarutkan
garam dalam tanah dan menunda pertunasan dengan cara pendinginan lewat
evaporasi.
Jaringan Irigasi
Menurut Pasandaran (1991), berdasarkan cara pengaturan, pengukuran air,
dan kelengkapan fasilitas, jaringan irigasi dapat dibedakan kedalam tiga tingkatan
yaitu :
1. Jaringan Irigasi Sederhana
Biasanya jaringan irigasi sederhana mempunyai luasan yang tidak lebih
dari 500 ha. Pada jaringan irigasi sederhana tidak ada pengukuran maupun
pengaturan dalam pembagian debit airnya, air lebih akan mengalir kesaluran
pembuang alami. Persediaan air biasanya berlimpah dan kemiringan berkisar
antara sedang sampai curam. Oleh karena itu hampir tidak diperlukan teknik yang
sulit untuk pembagian air. Walaupun mudah diorganisasi, jaringan irigasi
sederhana memiliki kelemahan-kelemahan yang serius seperti adanya pemborosan
air yang terbuang tidak selalu dapat mencapai daerah rendah yang lebih subur.
4
5
2. Jaringan Irigasi Semi Teknis
Untuk jaringan irigasi semi teknis biasanya memiliki luasan wilayah
mencapai 2000 ha. Jaringan irigasi ini hampir sama dengan jaringan irigasi
sederhana akan tetapi sudah dipergunakan bendung lengkap dengan pengambilan
dan bangunan pengukur dibagian hilirnya. Sistem pembagian air biasanya serupa
dengan jaringan irigasi sederhana, hanya saja pengambilan dipakai untuk mengairi
daerah yang lebih luas daripada daerah layanan jaringan sederhana.Memiliki
organisasi yang lebih rumit dan apabila bangunan tetapnya berupa bangunan
pengambilan dari sungai, maka diperlukan keterlibatan dari pemerintah.
3. Jaringan Irigasi Teknis
Pada
jaringan
teknis
tidak
memiliki
batasan
dalam
luasan
wilayahnya.Salah satu prinsip dalam perencanaan jaringan irigasi teknis adalah
pemisahan antara jaringan irigasi dan jaringan pembuang.Dalam hal ini saluran
irigasi maupun pembuang tetap bekerja sesuai dengan fungsinya. Saluran irigasi
mengalirkan air irigasi kesawah-sawah dan saluran pembuang mengalirkan air
lebih dari sawah-sawah kesaluran pembuang alamiah yang kemudian akan
membuangnya ke laut. Petak tersier menduduki fungsi sentral dari jaringan irigasi
teknis.Jaringan irigasi teknis memungkinkan dilakukannya pengukuran aliran,
pembagian air irigasi dan pembuangan air lebih efisien. Jaringan irigasi adalah
berbagai unsur dari sebuah jaringan irigasi teknis, termasuk di dalamnya adalah
bangunan air, petak primer, petak sekunder, dan petak tersier.
5
6
Efisiensi Penyaluran Air
Efisiensi penyaluran air (water conveyance efficiency) merupakan
perbandingan antara jumlah air yang sampai di petak persawahan terhadap jumlah
air yang dialirkan dari sumber melalui pintu pengambilan utama. Efisiensi
penyaluran air dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut :
1. Kondisi jaringan irigasi, bangunan dan salurannya, kehilangan air banyak
terjadi pada waktu pengaliran baik karena penguapan maupun peresapan.
2. Adanya penyadapan secara liar oleh petani pada saluran sekunder dan
primer guna dialirkan secara langsung kepetak persawahan
(Dumairy, 1992).
Daerah irigasi kerapkali terletak pada jarak yang jauh dari sumber
persedian airnya permukaan, biasanya harus disalurkan lebih jauh daripada yang
diperoleh dari reservoir dibawah tanah.Saluran induk proyek berbeda dari
beberapa kilometer sampai 150 km atau lebih panjangnya. Air irigasi disalurkan
baik dalam saluran terbuka maupun tertutup, secara hidrolika kedua cara itu sama
namun sedikit perbedaan bentuk persamaan terjadi sebab pada aliran didalam pipa
perbedaan-perbedaan tinggi tekanan dan tingkat elevasi biasanya diukur dengan
menentukan hasil aliran, sedangkan di dalam suatu aliran saluran terbuka tinggi
tekanan tidak berubah dan kemiringan permukaan airmerupakan kriteria aliran
(Hansen, dkk., 1992).
Efisiensi saluran pembawa yang diformulasikan untuk mengevaluasi
kehilangan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :
��
Ec = �� x 100 % .................................................................................................. (1)
Dimana :
6
7
Ec = Efisiensi penyaluran air (%)
Wf = jumlah air yang digunakan untuk lahan (l/det)
Wr = jumlah air yang tersedia (l/det)
(Sumadiyono, 2011).
Tekstur Tanah
Tekstur tanah ialah perbandingan relatip (dalam persen) fraksi-fraksi pasir,
debu dan liat. Tekstur tanah penting diketehui, oleh karena komposisi ketiga
fraksi butir-butir tanah tersebut akan menentukan sifat-sifat fisika, fisika kimia
dan kimia tanah (Hakim, dkk., 1986).
Menurut Islami dan Utomo (1995), tekstur tanah adalah bagian padatan
tanah yang terdiri dari bahan anorganik dan bahan organik tanah.Untuk tanahtanah mineral, yang merupakan bagian terbesar tanah pertanian, sebagian besar
bahan anorganik, dan hanya sebagian kecil (pada umumnya
≤ 5 %) merupakan
bahan organik.Untuk keperluan pertanian, berdasarkan ukurannya bahan padatan
tanah digolongkan menjadi 3 partikel atau juga disebut separat penyusun tanah,
yaitu pasir, debu, dan liat.Ketiga parat tanah tersebut masing-masing dinyatakan
dalam persen secara bersama-sama menyusun tanah dan disebut sebagai tekstur
tanah.Tekstur tanah merupakan salah satu sifat tanah yang sangat menentukan
kemampuan tanah untuk menunjang pertumbuhan tanaman. Tekstur tanah akan
mempengaruhi
kemampuan
tanah
menyimpan
dan
menghantarkan
air,
menyimpan dan menyediakan hara tanaman. Tanah berpasir, yaitu tanah dengan
kandungan pasir 70 %, porositasnya rendah (< 40 %), sebagian besar ruang pori
berukuran besar sehingga aerasinya baik, daya hantar air cepat, tetapi kemampuan
menyimpan air dan zat hara rendah. Tanah pasir mudah diolah, sehingga juga
7
8
disebut tanah ringan. Tanah disebut bertekstur liat jika kandungan liatnya > 35 %,
porositasnya relatif tinggi (60 %), tetapi sebagian besar merupakan pori berukuran
kecil. Akibatnya daya hantar air sangat lambat dan sirkulasi udara kurang
lancar.Kemampuan menyimpan air dan hara tanaman tinggi.Air yang diserap
dengan energi yang tinggi, sehingga sulit dilepaskan terutama bila kering,
sehingga juga kurang tersedia untuk tanaman.Tanah liat juga disebut tanah berat
karena sulit diolah.Tanah berlempung, merupakan tanah dengan proporsi pasir,
debu dan liat sedemikan rupa sehingga sifatnya berada diantara tanah berpasir dan
berliat.Jadi aerasi dan tata udara serta air cukup baik, kemampuan menyimpan dan
menyediakan air untuk tanaman tinggi.
Ukuran partikel menentukan susunan tekstur tanah.Partikel-partikel ini
ukurannya berkisar dari kerikil halus sampai lumpur. Partikel yang diameternya
lebih besar dari 1, 00 mm adalah kerikil, partikel dari 0, 05 sampai 1, 00 mm
adalah pasir dan dari 0, 002 saampai 0,05 mm adalah lempung dan yang lebih
kecil dari 0, 002 mm adalah lumpur (Hansen, dkk, 1992).
Kerapatan Massa Tanah (Bulk Density)
Bulk Density merupakan petunjuk kepadatan tanah dimana semakin padat
suatu tanah, maka semakin tinggi bulk density-nya artinya semakin sulit
meneruskan air atau ditembus oleh akar tanaman (Hardjowigeno, 2007).
Bulk Densityjuga merupakan berat suatu massa tanah persatuan volume
tertentu, dimana volume kerapatan tanahtermasuk di dalamnya adalah ruang pori,
yang satuannya adalah g/cm3. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut
yaitu :
Ms
ρb = V ......................................................................................................(2)
t
8
9
Dimana :
ρb = kerapatan massa (bulk density) (g/cm3)
M s = Massa tanah kering (g)
V t = Volume total tanah (volume ring) (cm3)
(Foth, 1951).
Kerapatan Partikel Tanah (Partikel Density)
Partikel Density (PD) adalah berat tanah kering persatuan volume.Partikelpartikel tanah (tidak termasuk volume pori-pori tanah). Secara matematis dapat
dirumuskan sebagai berikut yaitu :
Ms
ρs = V ………………………………………………………………...(3)
s
Dimana :ρs = Kerapatan partikel tanah (g/cm3)
Ms = Massa tanah Kering (g)
Vs = Volume partikel tanah (cm3)
(Foth, 1951).
Pada umumnya kisaran partikel density tanah-tanah mineral adalah 2,62,93 g/cm3. Hal ini disebabkan mineral kwarsa, feldspart dan silikat koloida yang
merupakan komponen tanah sekitar angka tersebut. Jika dalam tanah terdapat
mineral-mineral berat seperti magnetik, garmet, sirkom, tourmaline dan
hornblende, partikel density dapat melebihi 2,75 g/cm3. Besar ukuran dan cara
teraturnya partikel tanah tidak dapat berpengaruh dengan partikel density. Ini
salah satu penyebab tanah lapisan atas mempunyai nilai partikel density yang
lebih rendah dibandingkan dengan lapisan bawahnya karena banyak mengandung
bahan organik (Hakim, dkk., 1986).
9
10
Porositas Tanah
Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat
dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga
merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah yang cukup mempunyai
ruang pori untuk pergerakan air dan udara masuk keluar tanah secara leluasa,
sebaliknya jika tanah tidak poreus porositas. Berdasarkan diameter ruangnya,
pori-pori tanah dipilih menjadi 3 kelas yaitu makropori, (pori-pori makro) apabila
berdiameter > 90 mm, mesopori (90-30 mm), dan mikropori (< 30 mm).
Dalam masalah porositas persatuan volume tanah ini ada tiga fenomena yang
perlu diperhatikan secara seksama, yaitu :
1. Dominasi fraksi pasir akan menyebabkan terbentuknya sedikit pori-pori
makro (dari 5.700 partikel per g tanah terbentuk sekitar 1.400 pori makro),
sehingga luas permukaan yang disentuh bahan menjadi sangat sempit
(hanya 45 cm2 per g tanah), sehingga daya pegangnya terhadap air sangat
lemah. Kondisi ini menyebabkan air dan udara mudah masuk keluar tanah,
hanya sedikit air yang bertahan. Pada kondisi lapangan, sebagian
lapangan, sebagian besar ruang pori terisi oleh udara, sehingga pori-pori
makro disebut juga pori aerasi, atau dari segi kemudahannya dilalui air
(permeabilitas) disebut juga sebagai pori drainase.
2. Dominasi fraksi liat akan menyebabkan terbentuknya banyak pori-pori
mikro (dari 90. 250,853 juta partikel per g tanah terbentuk sekitar 22.500
juta pori mikro) sehingga pada luas sentuhnya menjadi sangat luas. Pada
kondisi lapangan, sebagian besar ruang pori terisi air, sehingga pori-pori
mikro ini disebut juga pori kapiler.
10
11
3. Dominasi fraksi debu akan menyebabkan terbentuknya pori-pori meso
dalam jumlah sedang (dari 5, 776 juta partikel per g tanah terbentuk
sekitar 1.250 pori meso) sehingga luas sentuhannya menjadi cukup luas.
Dilapangan sebagian besar ruang pori terisi oleh udara dan air dalam
jumlah yang seimbang, sehingga pori-pori meso termasuk juga pori-pori
drainase menjadi cukup permiabel (Notohadiprawiro, 1986).
Untuk menghitung persentase ruang pori yaitu dengan membandingkan nilai
kerapatan partikel dengan persamaan :
ρ
n = 100(1- s )…………………………………………………………………(4)
ρb
dimana :
n = persentase ruang pori (%)
ρs = kerapatan partikel tanah (g)
ρb = kerapatan massa tanah (g/cm3)
(Hansen, dkk, 1992).
Bahan Organik Tanah
Bahan organik merupakan bahan penting dalam menciptakan kesuburan
tanah, baik secara fisika, kimia maupun dari segi biologi tanah.Bahan organik
adalah lahan pemantap agregat tanah yang tiada taranya.Sekitar setengah dari
kapasitas tukar kation (KTK) berasal dari bahan organik.Bahan organik
merupakan unsur hara tanaman, disamping itu bahan organik adalah sumber
energi dari sebagian besar organisme tanah.Dalam memainkan peranan tersebut
bahan organik sangat ditentukan oleh sumber dan susunannya, oleh karena
kelancaran dekomposisinya, serta hasil dekomposisi itu sendiri.Sumber primer
bahan organik tanah adalah jaringan tanaman berupa akar, batang, ranting, daun
11
12
bunga dan buah. Jaringan tanaman ini akan mengalami dekomposisi dan akan
terangkut
kelapisan
bawah
serta
di
inkorporasikan
dengan
tanah
(Hakim, dkk 1986).
Peranan bahan organik tanah ada yang bersifat secara langsung terhadap
tanaman, tetapi sebagian besar mempengaruhi tanaman melalui perubahan sifat
dan ciri tanah. Pengaruh langsung bahan organik pada tumbuhan sebetulnya dapat
diabaikan sekiranya kemudian tidak ditemukan bahwa bebebrapa zat tumbuh dan
vitamin dapat diserap langsung dan dapat merangsang pertumbuhan tanaman.
Adapun pengaruh bahan organik pada ciri fisika tanah yaitu kemampuan menahan
air meningkat, warna tanah menjadi cokelat hingga hitam, merangsang granulasi
agregat dan memantapkannya, dan menurunkan plastisitas, kohesi dan sifat buruk
lainnya dari liat (Hakim, dkk 1986).
Tanah tersusun oleh bahan padatan, air dan udara.Bahan padatan ini
meliputi mineral berukuran pasir, debu dan liat serta bahan organik.Bahan organik
biasanya menyusun 5% bobot total tanah.Meskipun hanya sedikit tetapi
memegang kesuburan tanah, baik secara fisik, kimiawi, maupun biologis
tanah.Komponen tanah berfungsi sebagai media tumbuh, maka bahan organik
juga berpengaruh secara langsung terhadap perkembangan dan pertumbuhan
tanaman dan mikroba tanah sebagai sumber energi, hormon, vitamin dan senyawa
perangsang tumbuh lainnya (Hanafiah, 2005).
12
13
Debit Air
Debit adalah suatu koefisien yang menyatakan bnayaknya air yang
mengalir dari suatu sumber per satu-satuan waktu, biasanya diukur dalam satuan
liter per detik. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai macam cara,
antara lain :
1. Pengukuran debit dengan bending
2. Pengukuran berdasarkan kerapatn lautan obat
3. Pengukuran berdasarkan kecepatan aliran dan luas penampang melintang,
dalam hal ini untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau
pengukur arus dengan kincir
4. Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu seperti pengukur arus
magnetis, pengukur arus gelombang supersonis dan sebagainya
(Dumairy, 1992).
Pada dasarnya pengukuran debit adalah pengukuran luas penampang dan
kecepatan aliran. Rumus yang biasa digunakan adalah:
Q = V x A………………………………………………(5)
Di mana :
Q = Debit air (m3/detik)
V = kecepatan aliran air rata-rata (meter/detik)
A = luas penampang aliran (m2).
(Soewarno, 1991).
Untuk sekat ukur segitiga 900 (tipe Thompson) persamaannya adalah;
Q = 0,0138H5/2…………………………… ……………………………………..(6)
13
14
dimana Q adalah debit (liter per detik) dan H adalah tinggi muka air pada sekat
ukur (sentimeter). Sekat ukur segitiga 900 (tipe Thompson) baik digunakan untuk
pengukuran aliran yang tidak lebih dari 112 1/detik atau aliran dengan debit
relative kecil, selain itu sekat ukur segitiga 900 (tipe Thompson) juga sangat
mudah konstruksi dan pengaplikasiannya (Lenka, 1992).
Debit air juga dapat diukur secara langsung dengan menggunakan
sekatukur tipe Cipolleti atau Thompson (segitiga 900). Persamaan Cipolleti yang
menunjukan pengaliran adalah:
Q = 0,0186 LH3/2………………………………………………………………...(7)
Dimana Q merupakan debit dalam liter , merupakan lebar ambang dan H
merupakan tingi muka air pada sekat ukur dalam sentimeter.
Pada alat pengukur tipe Thompson seperti halnya alat pengukur Cipoletti
harus dipasang tegak lurus pada pada sumbu saluran pengukur.Pemasangan alat
pengukur betul-betul mendatar, dengan sudut siku-siku di sebelah bawah
(Soekarto dan Hartoyo, 1991).
Evapotranspirasi
Evapotranspirasi merupakan proses gabungan proses evaporasi dan
transpirasi. Evaporasi adalah peristiwa air menjadi uap naik ke udara dan
berlangsung terus menerus dari permukaan air, permukaan tanah, padang rumput,
persawahan, hutan dan lain-lain, sedangkan trasnpirasi adalah peristiwa
perpindahan air dari tanah ke atmosfer melalui akar, batang dan daun
(Sosrodarsono dan Takeda, 1985).
Perhitungan besarnya transpirasi biasanya juga dinyatakan dalam satuan
mm/hari. Besar kecilnya transpirasi dipengaruhi oleh factor-faktor kadar
14
15
kelembaban tanah dan jenis tanamannya. Evapotranspirasi merupakan faktor dasar
yang
penting
untuk
menentukan
kebutuhan
air
dalam
suatu
rencana
irigasi.Perhitungan evapotranspirasi dapat dilakukan dengan menggunakan suatu
alat Lysimeter.Sedangkan rumus atau metode perhitungannya bermacam-macam,
diantaranya yang dikenal adalah metode Penman, metode Blaney-Criddle dan
lain-lain (Dumairy, 1992).
Menurut Michael (1978) salah satu metode yang digunakan untuk
menentukan nilai kebutuhan air tanaman adalah dengan menggunkan metode
Blaney-Criddle.Blaney dan Criddle meneliti besarnya kebutuhan air tanaman
dengan menghubungkan temperatur bul siang hari bulanan.
Hubungan yang dikembangkan oleh Blaney-Criddle dapat dinyatakan
sebagai berikut::
U=
Kp (45,7t+813)
100
………………………………………………………………...(8)
Dimana: U = Evapotranspirasi bulanan (mm)
K = Koefisien tanaman bulanan
t = suhu rata-rata bulanan (0C)
p = persentase bulanan jam hari-hari terang dalam setahun
(Soemarto, 1995).
Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977 dalam Sunarya, 2009)
K = Kt x Kc
Kt = 0,0311t + 0,240…………………………………………………………….(9)
dimana: Kc = koefisien tanaman
Kt = Koefisien suhu
15
16
Perkolasi
Menurut Dumairy (1992) perkolasi adalah jika curah hujan tiba
dipermukaan tanah, maka senagian akan terserap masuk kedalam tanah dan
sebagian lagi akan bergerak mengalir dipermukaan tanah. Air yang masuk
kedalam tanah sebagian akan segera kembali keluar menjadi aliran intra
(interflow) sedangkan sebagian lainnya masuk lebih dalam mengsisi celah-celah
atau lapisan tanah menjadi air tanah (groundwater). Sementara itu curah hujan
yang tidak masuk kedalam tanah, yang langsung bergerak dipermukaan tanah,
akan menjadi limpasan permukaan (surface runoff). Proses masuknya air yang
lebih dalam kedalam tanah dinamakan perkolasi. Kapasitas atau curah hujan yang
berbeda-beda antara satu tempat dan tempat lain, tergantung pada kondisi
tanahnya. Apabila tanahnya cukup permiabel, cukup mudah ditembus air maka
laju infiltrasinya akan tinggi. Semakin singkat permeabilitas tanah semakin tinggi
pula laju infiltrasinya. Secara terinci faktor-faktor yamg mempengaruhinya adalah
sebagai berikut :
1. Dalamnya genangan diatas permukaan tanah dan tebalnya lapisan jenuh
2. Kelembaban tanah pada lapisan atas (top soil)
3. Pemampatan oleh curah hujan
4. Penyumbatan oleh bahan-bahan halus
5. Pemampatan oleh bahan-bahan halus dan hewan
6. Struktur tanah
7. Tumbuh-tumbuhan
8. Udara yang terdapat di dalam tanah.
16
17
Salah satu cara menentukan laju perkolasi adalah dengan metode silinder.
Pengukuran dengan metode silinder yaitu Dengan membenamkan pipa ketanah
sedalam 30-40 cm, lalu diisi air setinggi 10 cm (H 1 ). Laju perkolasi dihitung
dengan rumus :
P=
Dimana P
ℎ1−ℎ2
�1−�2
��/ℎ���…………………………………………………...(10)
= Laju perkolasi (mm/hari)
h 1 -h 2
= beda tinggi air dalam silinder waktu t 1 dan t 2 (mm)
t 1 -t 2
= Selisih waktu pengamatan tinggi air (hari)
Rembesan
Rembesan air dari saluran irigasi merupakan persoalan yang serius bukan
karena hanya kehilangan air, melainkan juga persoalan yang drainase adalah
kerapkali membebani daerah sekitarnya atau yang lebih rendah. Kadang-kadang
air yang merembes keluar dari suatu saluran masuk kembali kesungai yang
dilembah dimana air ini dapat diarahkan kembali, atau masuk kesuatu aquiefer
yang dipakai lagi. Adalah merupakan kehilangan rembesan air yang tidak dapat
ditampung lagi.Namun persoalan hukum yang serius dapat dilangsungkan dari
suatau hasil dari air rembesan yang dipergunakan kemudian. Pemakai dari suatu
aliran kembali (Return flow) pada sungai boleh jadi mengembangkan peraturan
pengairan sehingga air yang dapat dihemat oleh lapisan suatu saluran yang lebih
tinggi akan masih harus dibagikan pada pemakai yang lebih rendah juga
pertanggung jawaban secara ekonomi dan hukum dapat terjadi dari rembesan air
saluran yang lebih tinggi menyebabkan persoalan drainase pada daerah yang
terletak lebih rendah. Persoalan ekonomi dan hukum yang berhubungan dengan
rembesan dari saluran kerapkali sangat rumit (Hansen, dkk 1992).
17
18
Hansen, dkk (1992) juga menyatakan bahwa beberapa metode yang biasa
digunakan untuk mengukur besarnya rembesan yaitu :
1. Metode inflow-outflow
Terdiri dari pengukuran aliran yang masuk dan aliran keluar dari suatu
penampang saluran. Ketelitian cara ini meningkat dengan perbedaan
banyaknya hasil aliran yang masuk dengan yang keluar.
2. Metode Empang
Terdiri dari pembuatan tanggul di saluran, mengisi air diantara tanggul dan
mengukur penurunan permukaan air tiap jam. Ini merupakan pengukuran yang
ran paling teliti, dengan catatan kebocoran melalui tanggul dijaga maupun
diukur dan diperhitungkan adanya hujan serta penguapan yang terjadi.
3. Meteran Rembesan
Dipakai untuk memperoleh ukuran rembesan dan daerah permukaan saluran
yang relatif kecil.Pengukuran dapat dilaksanakan tanpa mengganggu aliran
dalam saluran kecuali jika kecepannya besar.
Tanah terdiri atas butiran-butiran dengan rongga yang saling berhubungan
di antara butiran tersebut. Oleh karena itu tanah memiliki sifat permeabilitas, yaitu
air dapat mengalir atau merembes melalui butiran, walaupun dengan kecepatan
yang sangat lambat pada jenis tanah berbutir halus (lempung dan liat). Rembesan
terjadi akibat dari perbedaan potensial energi. Konsep ini sama dengan konsep
aliran air di dalam pipa pada mekanika fluida. Hukum Darcy menyatakan bahwa
kecepatan rembesan dalam tanah sebanding dengan gradien hidrolik dan
dituliskan sebagai :
18
19
Volume : q 1 t = kiAt
q 1 = kiA .... ………………………………………………………………...(11)
dimanaq 1 = debit aliran
i= gradien hidrolik
A = luas penampang aliran
k=sifat
fisik
tanah
yang
disebut
koefisien
rembesan
atau
koefisien
permeabilitas. Juga disebut konduktivitas hidrolik.
Gradien hidrolik adalah perbandingan perubahan tinggi hidrolik terhadap jarak
horizontal, yaitu :
h
i=L
dimana h adalah perubahan tinggi hidrolik dan L adalah jarak perubahan tersebut
terjadi.
Gambar 1 Sketsa penampang melintang saluran irigasi Bendungan
19
20
Menurut Hardiyatmo (1992) hukum Darcy dapat juga diterapkan untuk
menghitung debit rembesan yang melalui struktur bendungan (Gambar 1). Dalam
merencanakan sebuah bendungan, perlu diperhatikan stabilitasnya terhadap
bahaya longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui
tubuh bendungannya. Berikut adalah cara untuk menentukan rembesan lewat
bendungan dengan cara Dupuit (1863), dimana besarnya rembesan per satuan
panjang arah tegak lurus bidang gambar yang diberikan oleh Darcy pada
persamaan (5) di atas, adalah menganggap bahwa gradien hidrolis (i) adalah sama
dengan
kemiringan
permukaan
freatis
dan
besarnya
konstan
dengan
kedalamannya, yaitu i = dz/dx. Maka dapat ditulis,
L = dz/dx
��
q = k�� z
�
�1
∫0 � dx = ∫�2 �� ��
�
q = 2� (H 1 2 – H 2 2)
Kalau H 2 = 0
k=0
�
q = 2� H 1 2
k=
� 2�
�12
.................................................................................................................(13)
Dimana :
q 2 = debit rembesan pada bendungan per satuan panjang saluran (m/det)
q 1 = debit rembesan/perkolasi pada dasar saluran (m/det)
L = jarak horizontal (m)
k = koefisien rembesan (mm/hari)
20
21
d = jarak mendatar diukur dari titik kontak permukaan air di hulu bendungan
dengan bidang kemiringan bendung hingga dasar lapisan kedap air di hilir
bendungan (m)
H 1 = tinggi air di hulu bendungan (m)
H 2 = tinggi air di hilir bendungan (m)
(Suprapto, 2003).
Besar rembesan juga dihitung dengan menggunakan rumus:
Rembesan = (Kehilangan Air)-(P+E)…………………………………………..(14)
di mana: Kehilangan Air = Pengurangan debit di hulu dengan debit di hilir
(mm/hari)
P
= Perkolasi (mm/hari)
E
= Evapotranspirasi (mm/hari)
Beberapa nilai koefisien rembesan pada beberapa jenis tanah dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2.koefisien rembesan untuk beberapa jenis tanah
Koefisien Rembesan
Bahan
(m/detik)
Kerikil
≥ 0,01
Pasir kasar
10-2 sampai 10-3
Pasir sedang
10-3 sampai 10-4
Pasir halus
10-5 sampai 10-6
Lanau
10-6 sampai 10-7
Lempung kelanauan
10-7 sampai 10-9
Lempung
10-8 sampai 10-11
(Wesley, 2012).
21
Uraian
Dapar dikeringkan
dengan pemompaan,
yaitu, air akan keluar
dari rongga karena
gravitasi.
Air tidak dapat mengalir
keluar dari rongga
karena gravitasi
Hampir tidak dapat
dirembes air
22
Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Rembesan
Koefisien rembesan tergantung pada beberapa faktor yaitu, kekentalan
cairan, distribusi ukuran butir pori, kekasaran permukaan tanah dan derajat
kejenuhan tanah. Pada tanah berlempung struktur tanah memegang peranan
penting
dalam
menentukan
koefisien
rembesan.
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi sifat rembesan tanah lempung adalah konsentrasi ion dan
ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran lempung (Vidayanti, 2009).
Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran
pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah
yang mengandung butiran-bituran halus memiliki harga k yang lebih rendah
daripada tanah yang memiliki butiran kasar (Craig, 1987).
22