![Laporan Tugas Besar Irigasi Dan Drainase [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-tugas-besar-irigasi-dan-drainase.jpg)
12 0 15 MB
LAPORAN TUGAS BESAR SI-3131 IRIGASI DAN DRAINASE
PERENCANAAN DAERAH IRIGASI SUNGAI CITARUM Diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah SI-3131 Irigasi dan Drainase
Dosen: Dr. Ir. Yadi Suryadi, MT.
Asisten: M. Arfian Farizi
15012056
Asrini Chrysanti
15012121
James Ian Christanto
15012154
Disusun oleh: Muhammad Arief Rachman
15012159
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015
1
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Irigasi dan Bangunan Air ini telah diperiksa dan disetujui serta memenuhi ketentuan layak untuk dikumpulkan guna kelulusan mata kuliah SI-3131 Irigasi dan Drainase pada tahun ajaran 2015/2016.
Bandung, Desember 2015 Mengetahui dan menyetujui,
Asisten,
M. Arfian Farizi 15012056
1
KATA PENGANTAR
Pertama – tama penulis mengucapkan segala puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, karena berkat izin-Nya tugas besar SI – 3131 Irigasi dan Drainase ini dapat disusun. Tugas ini dibuat dalam rangka memenuhi tugas besar Irigasi dan Drainase pada semester 5 (lima) tahun ajaran 2015/2016. Adapun tujuan dari diberikannya tugas besar ini adalah untuk lebih memahami dan mengetahui penerapan dari mata kuliah Irigasi dan Drainase. Tugas ini merupakan perencaanaan sistem jaringan Irigasi dari merencanakan pola tanam sampai merencanakan dimensi saluran serta tinggi muka air di saluran irigasi dan saluran drainase. Tak lupa penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak – pihak yang telah banyak membantu terselesaikannya tugas besar ini, yaitu : 1. Bapak Dr. Ir. Yadi Suryadi, MT, M.Eng selaku dosen Mata Kuliah SI-3131 Irigasi dan Drainase. 2. M. Arfian Farizi, Asrini Chrysanti, James Ian Christanto, selaku asisten. 3. Teman – teman dan pihak-pihak lainnya yang telah membantu terselesaikannya tugas ini. Tugas ini pun masih banyak memiliki banyak kekurangan dan kelemahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak agar tugas ini menjadi contoh yang lebih baik di masa yang akan datang. Semoga tugas besar ini dapat berguna dan bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Akhir kata saya ucapkan selamat membaca dan terima kasih telah meluangkan waktunya untuk membaca laporan ini. Bandung,Desember 2015
Penulis
2
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN..................................................................................................................i KATA PENGANTAR..........................................................................................................................ii DAFTAR ISI.......................................................................................................................................iii DAFTAR TABEL.................................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR...........................................................................................................................vi DAFTAR GRAFIK.............................................................................................................................vi BAB I....................................................................................................................................................1 PENDAHULUAN................................................................................................................................1 1.1.
Latar Belakang.............................................................................1
1.2.
Tujuan......................................................................................1
1.3.
Ruang Lingkup.............................................................................2
1.4.
Metodologi..................................................................................2
1.5.
Sistematika Penulisan......................................................................4
BAB II..................................................................................................................................................5 DATA DAN LOKASI STUDI.............................................................................................................5 2.1.
Lokasi Studi................................................................................5
2.2.
Data Lokasi Studi..........................................................................5
BAB III.................................................................................................................................................8 ANALISIS AIR....................................................................................................................................8 3.1.
Preliminary Design Petak..................................................................8
3.1.1.
Perencanaan Petak....................................................................8
3.1.2.
Perencanaan Saluran.................................................................9
3.1.3.
Perencanaan Bangunan Air.........................................................11
3.2.
Analisis Kebutuhan Air..................................................................14
3.2.1.
Curah Hujan Efektif...................................................................14
3.2.2.
Evapotranspirasi Potensial............................................................19
3.2.3.
Pola Tanam dan Penggunaan Konsumtif Tanaman..................................27
3.2.4.
Penggantian Lapisan Air..............................................................28
3.2.5.
Perkolasi................................................................................29
3.2.6.
Kebutuhan Air pada Masa Penyiapan Lahan........................................29
3.2.7.
Kebutuhan Air pada Masa Penanaman..............................................30
3.2.8.
Penggolongan Petak Kuarter dan Alternatif Kebutuhan Air........................35
3.3.
Analisis Ketersediaan Air................................................................36 3
3.3.1.
Rata-rata Curah Hujan.............................................................36
3.3.2.
Menghitung Debit dengan Metoda FJ Mock......................................40
3.3.3.
Debit Andalan.......................................................................49
3.3.4.
Perhitungan Ketersediaan Air......................................................51
3.3.5.
Nomenclature........................................................................54
BAB IV...............................................................................................................................................56 PERENCANAAN SALURAN BERI................................................................................................56 4.1.
Saluran Tersier...........................................................................56
4.2.
Perencanaan Saluran Sekunder.........................................................60
4.2.1.
Penentuan Elevasi Air pada Bangunan Bagi.......................................60
4.2.2.
Perencanaan Debit pada Saluran Sekunder.......................................61
4.2.3.
Perencanaan Dimensi Saluran Sekunder..........................................63
4.3.
Perencanaan Saluran Primer............................................................63
BAB V.................................................................................................................................................66 PERENCANAAN SALURAN BUANG...........................................................................................66 5.1.
Modulus Drainase........................................................................66
5.2.
Perencanaan Saluran Buang.............................................................69
LAMPIRAN.......................................................................................................................................74
DAFTAR TABE Tabel 2. 1 Data Curah Hujan Stasiun Pagongan...............................................................................6 4
Tabel 2. 2 Data Curah Hujan Stasiun Warurejo...............................................................................6 Tabel 2. 3 Data Curah Hujan Stasiun Sungapan............................................................................7Y Tabel 3. 1 Tabel Klasifikasi Jaringan Irigasi – Standar Perencanaan Irigasi KP - 01....................8 Tabel 3. 2 Tabel Curah Hujan Rata-rata 3 Stasiun.........................................................................15 Tabel 3. 3 Data Sekitar Probabilitas pada Curah Hujan Rata -rata..............................................15 Tabel 3. 4 Data Curah Hujan dengan Probabilitas 80%................................................................16 Tabel 3. 5 Data Curah Hujan dengan Probabilitas 50%................................................................16 Tabel 3. 6 Tabel Data Curah Hujan Efektif Probabilitas 80%.......................................................17 Tabel 3. 7 Tabel Data Curah Hujan Efektif Probabilitas 50%.......................................................18 Tabel 3. 8 Tabel Suhu Udara Rata-rata............................................................................................23 Tabel 3. 9 Tabel Kelembaban Udara................................................................................................23 Tabel 3. 10 Tabel Kecepatan Angin..................................................................................................24 Tabel 3. 11 Tabel Presentase Penyinaran Matahari........................................................................24 Tabel 3. 12 Tabel Lampiran A...........................................................................................................25 Tabel 3. 13 Tabel Lampiran B...........................................................................................................26 Tabel 3. 14 Tabel Hasil Perhitungan Evapotranspirasi...................................................................27 Tabel 3. 15 Tabel Koefisien Tanaman Padi......................................................................................28 Tabel 3. 16 Tabel Land Preparation.................................................................................................30 Tabel 3. 17Alternatif Penanaman Tepat Waktu..............................................................................32 Tabel 3. 18 Alternatif Penanaman Setengah Bulan Setelah Musim Hujan...................................33 Tabel 3. 19 Alternatif Penanaman Satu Bulan Setelah Musim Hujan...........................................34 Tabel 3. 20 Tabel Penggolongan........................................................................................................35 Tabel 3. 21 Tabel Pengisian Data yang Hilang Tahun 1981............................................................36 Tabel 3. 22 Tabel Pengisian Data yang Hilang Tahun 1982............................................................36 Tabel 3. 23 Tabel Hasil Pencarian Data yang Hilang......................................................................37 Tabel 3. 24 Hasil Pengolahan Luas Daerah Poligon Thiessen........................................................38 Tabel 3. 25 Tabel Curah Hujan Rata-rata Tahunan – Tahun 1978................................................38 Tabel 3. 26 Tabel Akumulasi Error pada Kedua Metode................................................................39 Tabel 3. 27 Curah Hujan Regional...................................................................................................39 Tabel 3. 28 Meteorogical Data...........................................................................................................40 Tabel 3. 29 Tabel Pengaruh Bulan dan Derajat Lintang terhadap nilai R....................................40 Tabel 3. 30Tabel Pengaruh Temperatur terhadap nilai A, B, dan ea..............................................41 Tabel 3. 31 Tabel Hasil Perhitungan Potential Evapotranspiration.................................................44 Tabel 3. 32 Tabel Hasil Perhitungan Limited Evapotranspiration...................................................45 Tabel 3. 33 Tabel Hasil Perhitungan Water Surplus.........................................................................46 Tabel 3. 34 Tabel Hasil Perhitungan Total Run Off.........................................................................48 Tabel 3. 35 Tabel Debit FJ Mock......................................................................................................49 Tabel 3. 36 Tabel Data Debit 10 Tahunan........................................................................................49 Tabel 3. 37 Tabel Probabilitas Debit.................................................................................................50 Tabel 3. 38 Tabel Debit Andalan.......................................................................................................50 Tabel 3. 39 Tabel Hasil Perhitungan Luas Layanan........................................................................51 Tabel 3. 40 Tabel Perhitungan Luas Layanan – Langkah 1...........................................................52 Tabel 3. 41 Tabel Luas dan Debit Petak Irigasi 5 Tabel 4. 1 Tabel Nilai m, n, dan k Berdasarkan Nilai Debit (Q).....................................................56 Tabel 4. 2 Nilai Freeboard dan Korelasinya dengan Debit..............................................................59 Tabel 4. 3 Tabel Perhitungan Dimensi Saluran Tersier...................................................................60 5
Tabel 4. 4 Perhitungan Elevasi pada Bangunan Air........................................................................61 Tabel 4. 5 Tabel Perhitungan Debit dan Kemiringan Saluran Sekunder......................................62 Tabel 4. 6 Perhitungan Dimensi Saluran Sekunder........................................................................63 Tabel 4. 7 Perhitungan Debit dan Kemiringan Saluran Primer.....................................................64 Tabel 4. 8 Perhitungan Dimensi Saluran Primer 6 Tabel 5. 1 Tabel Pengurutan Curah Hujan Beserta Probabilitasnya.............................................66 Tabel 5. 2 Tabel Perhitungan Periode Ulang....................................................................................67 Tabel 5. 3 Tabel Curah Hujan Periode 5 Tahun..............................................................................67 Tabel 5. 4 Nilai Evapotranspirasi.....................................................................................................68 Tabel 5. 5 Hasil Perhitungan Dn.......................................................................................................68 Tabel 5. 6 Tabel Nilai m, n, dan k Berdasarkan Nilai Debit (Q).....................................................70 Tabel 5. 7 Tabel Perhitungan Saluran Buang..................................................................................73 Tabel 5. 8 Tabel Dimensi Saluran Buang.........................................................................................73
DAFTAR GAMBA Gambar 2. 1 Daerah Aliran Sungai Citarum.....................................................................................5 Gambar 2. 2 Delineasi DAS Bodri, Software WMS 8.1...................................................................7Y Gambar 3. 1 Gambar Jaringan Irigasi Teknis...................................................................................9 Gambar 3. 2 Gambar Saluran Primer dan Sekunder.....................................................................10 Gambar 3. 3 Gambar Bendung Tetap..............................................................................................11 Gambar 3. 4 Gambar Bendung Gerak.............................................................................................11 Gambar 3. 5 Gambar Bendung Karet..............................................................................................12 Gambar 3. 6 Gambar Teknis Pengoperasian Bendung Karet........................................................12 Gambar 3. 7 Gambar Pengambilan Air dari Waduk......................................................................13 Gambar 3. 8 Gambar Stasiun Pompa..............................................................................................14 Gambar 3. 9 Evapotranspirasi..........................................................................................................20 Gambar 3. 10 Pengolahan Daerah Poligon Thiessen – Langkah 1................................................37 Gambar 3. 11 Pengolahan Daerah Poligon Thiessen – Langkah 2.................................................38 Gambar 3. 12 Pengolahan Daerah Poligon Thiessen – Langkah 3................................................38 Gambar 3. 13 Nomenclature..............................................................................................................54
DAFTAR GRAFI Grafik 3. 1 Grafik Curah Hujan Efektif Probabilitas 80%............................................................18 Grafik 3. 2 Grafik Curah Hujan Efektif Probabilitas 80%............................................................19 Grafik 3. 3 Grafik Debit Andalan..................................................................................................50Y Grafik 4. 1 Grafik I0 VS QT...............................................................................................................63
6
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Indonesia berada pada wilayah khatulistiwa dengan iklim tropis, sebagian penduduknya bermata-pencaharian sebagai petani. Kondisi geografis Indonesia yang mendukung Indonesia sebagai negara agraris. Sumber daya air merupakan faktor utama yang membuat masyarakat Indonesia memilih untuk bertani. Terdapat sebanyak 3,9 miliar m3 pasokan air di Indonesia, ketersediaan air yang berlimpah ini menjadi potensi bagi Indonesia untuk mengembangkan bidang agrikultur dengan menanam berbagai jenis tanaman untuk kebutuhan pangan Indonesia serta meningkatkan kesejahteraan masayarakat melalui bertani. Indonesia memang memiliki ketersediaan air yang melimpah, namun masih terdapat beberapa permasalahan tentang kebutuhan masyarakat akan ketersediaan air ini. Salah satu yang sering terdengar adalah banyaknya wilayah di Indonesia yang masih kesulitan untuk mendapatkan air. Hal ini menyebabkan Indonesia tidak dapat memenuhi kebutuhan pangan. Karenanya diperlukannya rekayasa yang dapat meningkatkan efisiensi dan efektifitas penggunaan air, dalam hal ini adalah ilmu pengolahan sumber daya air khususnya di bidang irigasi. Dengan demikian pemenuhan kebutuhan air di setiap wilayah dapat terpenuhi dan kebutuhan air pada bidang agrikultur pun dapat terpenuhi pula.
1.2. Tujuan Tujuan dari penyusunan laporan ini adalah 1.
Melakukan perencanaan irigasi yang baik pada suatu wilayah di Indonesia
2.
Melakukan perhitungan kebutuhan air untuk agrikultur pada suatu wilayah di Indonesia
1
1.3. Ruang Lingkup Ruang lingkup dalam penyusunan laporan ini adalah perencanaan sistem saluran irigasi dan merencanakan petak sawah sehingga daerah studi berpotensi untuk pertanian. Daerah yang dimaksud yaitu Daerah Aliran Sungai Citarum Teori yang berkaitan dengan hal ini adalah sebagai berikut:
1.
Teori Hidrologi Teori hidrologi digunakan dalam melakukan analisis data hidrologi dan klimatologi wilayah studi, sehingga akan didapatkan debit dalam suatu DAS, aliran air maksimum yang mengalir di sungai tersebut serta hal-hal lain yang berkaitan dengan ketersediaan air di sungai.
2.
Teori Irigasi Teori irigasi digunakan dalam penentuan sistem irigasi secara keseluruhan pada wilayah studi. Teori ini mendapatkan pola tanam yang tepat dan nilai luas maksimum sawah, nilai kebutuhan air, desain dimensi bangunan dan saluran beri maupun buang.
1.4. Metodologi Metodologi yang digunakan dalam laporan ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur Studi yang dilakukan didasarkan pada konsep-konsep Pengembangan Sumber Daya Air yang merupakan bagian dari Jurusan Teknik Sipil. Konsep utama yang digunakan adalah Konsep Hidrologi, Irigasi dan Drainase.
2. Pengumpulan Data Wilayah, Hidrologi, dan Klimatologi Data yang dikumpulkan merupakan data yang dianggap merepresentasikan keadaan wilayah studi. Namun karena keterbatasan data 2
pada wilayah studi, didekati dengan data DAS Bodri yang berlokasi di Kecamatan Gemuh, Kabupaten Kendal, Provinsi Jawa Tengah. Data-data yang digunakan untuk analisis antara lain: a) Data curah hujan untuk menghitung curah hujan efektif regional yang didapat dari 3 stasiun disekitar daerah irigasi, pada tugas ini digunakan data curah hujan yang digunakan pada Tugas Besar Rekayasa Hidrologi b) Peta topografi Daerah Irigasi Sungai Citarum c) Peta DAS Bodri d) Data klimatologi yang mencakup kecepatan angina rata-rata, penyinaran matahari, kelembapan rata-rata, dan temperature udara rata-rata.
3. Analisis Klimatologi, Hidrologi, dan Irigasi Hasil analisis hidrologi dan klimatologi selanjutnya digunakan untuk melakukan analisis irigasi dan bangunan air.Analisis ini merupakan tahap pengolahan data. Data yang sudah dikumpulkan kemudian dianalisis menggunakan konsep hidrologi dan klimatologi untuk mengetahui ketersedian air. Kemudian dilakukan analisis irigasi untuk menentukan kebutuhan air pada daerah irigasi dan digunakan untuk menentukan seluruh bagian dari sistem irigasi pada daerah pertanian wilayah studi. Analisi ini juga merupakan tahap pengolahan data.
4. Desain Saluran dan Bangunan Air Pada bagian ini keseluruhan analisis akan digunakan dalam melakukan desain saluran beri, bangunan air, dan saluran buang air.
3
1.5. Sistematika Penulisan Penulisan laporan ini terbagi menjadi empat bab, yaitu pendahuluan, lokasi studi dan data lokasi, analisis kebutuhan dan ketersediaan air, dan perencanaan saluran beri. Pada bab satu dibahas mengenai latar belakang melakukan studi, tujuan dari studi, ruang lingkup studi, metodologi, dan sistematika penulisan karya tulis. Dalam bab dua akan disajikan tentang lokasi studi dan data lokasi perencanaan petak sawag dan irigasi Kali Madiun. Bagian ini dibagi menjadi dua poin yakni data sawah rencana yang didapat dari data daerah irigasi dan data curah hujan beserta debit pada daerah aliran sungai seperti pada Tugas Besar Rekayasa Hidrologi. Bab tiga berisi tentang analisis kebutuhan dan ketersediaan air. Analisis ini diperinci dengan pleminary design (desain awal), analisis kebutuhan air dari curah hujan efektif, evapotranspirasi potensial, pola tanam dan penggunaan konsumtif tanaman, penggantian lapisan air, perkolasi, kebutuhan air pada masa penyiapan lahan, kebutuhan air pada masa penanaman, penggolongan petak kuarter dan alternative kebutuhan air, dan debit andalan. Selain itu dijelaskan juga tentang luas petak bangunan dan saluran. Bab empat berisi tentang perencanaan saluran beri. Perencanaan ini dimulai dengan perencanaan dimensi saluran tersier, saluran sekunder, dan saluran primer. Bab lima berisi tentang perencanaan saluran buang. Perencanaan ini dimulai dengan perencanaan dimensi saluran tersier dan sekunder. Bab enam berisi tentang kesimpulan dan saran bagi pembaca jika akan melakukan kajian lebih lanjut mengenai irigasi suatu petak sawah rencana.
4
BAB II DATA DAN LOKASI STUDI
2.1. Lokasi Studi Lokasi studi yang dipilih untuk perencanaan irigasi dala tugas ini adalah daerah sekitar Sungai Citarum, Jawa Barat
Gambar 2. 1 Daerah Aliran Sungai Citarum
2.2. Data Lokasi Studi Sungai Citarum merupakan sungai induk yang memiliki beberapa anak sungai, sungai ini berhulu di lereng Gunung Wayang, Kota Bandung, dan bermuara di Ujung Karawang. Sungai Citarum merupakan sumber irigasi bagi masyarakat sekitar wilayah Subang, Karawang, dan Bekasi untuk melakukan kegiatan pertanian dan perkebunan. Karena banyaknya debit air yang mengalir melalui sungai ini, Air dari Sungai Citarum juga dimanfaatkan untuk Pembangkit Tenaga Listrik (PLTA) dengan membangun tiga waduk (danau buatan). Di wilayah hulu terdapat PLTA Saguling, wilayah tengah terdapat PLTA Cirata, dan wilayah hilir terdapat PLTA Ir. H. Djuanda (Jatiluhur). Selain itu Sungai Citarum juga dijadikan objek wisata seperti 5
memancing atau rekreasi keluarga dan juga dijadikan tempat penyelenggaraan Kejuaraan Dunia Selancar Sungai (Riverboarding). 1. Data Sawah Rencana Luas Potensial Sawah Berdasarkan peta biru yang didapat, dikalkulasikan luas potensial yang dapat ditanami oleh padi maupun palawija adalah sekitar 999,5 ha. Luas potensial didapatkan dengan cara menghitung luas semua daerah pada peta dikurangi dengan luas desa, aliran sungai, dan jalan raya Hidrometeorologi Terdapat banyak stasiun pengukur hujan dan beberapa stasiun klimatologi di sekitar Sungai Bodri yang dijadikan representasi wilayah studi, yaitu Sungai Citarum sebagai daerah petak rencana sawah. Dalam perhitungan digunakan data curah hujan 10 tahunan dari tiga stasiun, yaitu Stasiun Pagongan, Warurejo, dan Sungapan.
Tabel 2. 1 Data Curah Hujan Stasiun Pagongan
Tabel 2. 2 Data Curah Hujan Stasiun Warurejo
6
Tabel 2. 3 Data Curah Hujan Stasiun Sungapan
Curah hujan rata-rata di petak sawah rencana didapatkan dengan menggunakan Metode Aritmatik.
2. Data Daerah Aliran Sungai Dengan menggunakan delineasi DAS pada program WMS, didapatkan luas DAS sebesar 551.50 km2.
Gambar 2. 2 Delineasi DAS Bodri, Software WMS 8.1
BAB III 7
ANALISIS AIR
3.1.
Preliminary Design Petak 3.1.1.
Perencanaan Petak
Secara hierarki jaringan irigasi dibagi menjadi jaringan utama dan jaringan tersier. Jaringan utama meliputi bangunan, saluran primer dan saluran sekunder. Sedangkan jaringan tersier terdiri dari bangunan dan saluran yang berada dalam petak tersier. Satu kesatuan wilayah yang mendapatkan air dari suatu jaringan irigasi disebut degan Daerah Irigasi. Tabel 3. 1 Tabel Klasifikasi Jaringan Irigasi – Standar Perencanaan Irigasi KP - 01
Petak Tersier Petak yang menerima air irigasi yang dialirkan dan diukur pada bangunan sadap (off take) tersier. Petak tersier memliki luas sekitar 50 – 100 hektar yang terdiri dari petak kuarter dengan masing-masing luas sekitar 8 – 15 hektar. Pembagian air, eksploitasi dan pemeliharaan di petak tersier yang bersangkutan dibawah bimbingan pemerintah. Petak Sekunder Petak sekunder terdiri dari beberapa petak tersier yang kesemuanya dilayani ileh satu saluran sekunder. Petak sekunder menerima air dari bangunan bagi yang terletak di saluran primer atau sekunder. Batas-batas 8
petak sekunder pada umumnya berupa tanda-tanda topografi yang jelas. Luas petak sekunder bisa berbeda-beda tergantung pada situasi daerah. Saluran sekunder sering terletak di punggung medan mengairi kedua sisi saluran hingga saluran pembuang yang membatasinya. Petak Primer Petak primer terdiri dari beberapa petak sekunder yang mengambil air langsung dari saluran primer. Petak primer dilayani oleh satu saluran primer yang mengambil air langsung dari bangunan penyadap. Daerah di sepanjang saluran primer sering tidak dapat dilayani dengan cara menyadap air dari saluran sekunder. Apabila saluran primer melewati sepanjang garis tinggi daerah saluran primer yang berdekatan harus dilayani langsung dari saluran primer. 3.1.2.
Perencanaan Saluran Bangunan bagi dengan alat pengukur dan pengatur debit
30
29
28
27
26
Saluran irigasi dan dan pembuang terpisah Petak tersier
25
30
Garis ketinggian / kontur Sungai Kampung Bendung permanen dengan pengambilan Saluran irigasi primer atau Sekunder Saluran tersier Bangunan bagi Bangunan sadap Pembuang tersier
Gambar 3. 1 Gambar Jaringan Irigasi Teknis
9
Gambar 3. 2 Gambar Saluran Primer dan Sekunder
Saluran Primer Saluran primer membawa air dari bendung ke saluran sekunder dank e petak-petak tersier yang diairi. Batas ujung saluran primer adalah bangunan bagi yang terakhir. Saluran Sekunder Saluran sekunder membawa air dari saluran primer ke petak-petak tersier yang dilayani oleh saluran sekunder tersebut. Batas ujung saluran ini adalah pada bangunan sadap terakhir. Saluran Tersier Saluran tersier membawa air dari bangunan sadap tersier di jaringan utama ke dalam petak tersier lalu ke saluran kuarter. Batas ujung saluran ini adalah boks bagi kuarter yang terakhir. Saluran Kuarter Saluran kuarter membawa air dari boks bagi kuarter melalui bangunan sadap tersier atau parit sawah ke sawah-sawah. Teknik Sipil hanya merancang saluran pada jaringan utama irigasi, sedangkan sisanya dirancang oleh bidang pertanian.
3.1.3. Perencanaan Bangunan Air Bangunan Utama 10
Bangunan utama (head works) dapat didefinisikan sebagai kompleks bangunan yang direncanakan di dan sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke dalam jaringan saluran agar dapat dipakai untuk keperluan irigasi. Bangunan utama bisa mengurangi kandungan sedimen yang berlebihan, serta mengukur banyaknya air yang masuk. Bangunan utama terdiri dari bendung dengan peredam energi, satu atau dua pengambilan utama pintu bilas kolam olak dan (jika diperlukan) kantong lumpur, tanggul banjir pekerjaan sungai dan bangunan-bangunan pelengkap. Bangunan utama dapat diklasifikasi ke dalam sejumlah kategori, bergantung kepada perencanaannya. Berikut ini akan dijelaskan beberapa kategori. 1. Bendung, Bendung Gerak
Gambar 3. 3 Gambar Bendung Tetap
Gambar 3. 4 Gambar Bendung Gerak
Bendung (weir) atau bendung gerak (barrage) dipakai untuk meninggikan muka air di sungai sampai pada ketinggian yang diperlukan 11
agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier. Ketinggian itu akan menentukan luas daerah yang diairi (command area) Bendung gerak adalah bangunan yang dilengkapi dengan pintu yang dapat dibuka untuk mengalirkan air pada waktu terjadi banjir besar dan ditutup apabila aliran kecil. Di Indonesia, bendung adalah bangunan yang paling umum dipakai untuk membelokkan air sungai untuk keperluan irigasi. 2. Bendung Karet
Gambar 3. 5 Gambar Bendung Karet
Gambar 3. 6 Gambar Teknis Pengoperasian Bendung Karet
Bendung karet memiliki dua bagian pokok yaitu tubuh bendung yang terbuat dari karet dan pondasi beton berbentuk plat beton sebagai dudukan tabung karet serta dilengkapi satu ruang kontrol dengan beberapa 12
perlengkapan (mesin) untuk mengontrol mengembang dan mengempisnya tabung karet. Bendung berfungsi meninggikan muka air dengan cara mengembangkan tubuh bendung dan menurunkan muka air dengan cara mengempiskan tubuh bendung yang terbuat dari tabung karet dapat diisi dengan udara atau air. Proses pengisian udara atau air dari pompa udara atau air dilengkapi dengan instrumen pengontrol udara atau air (manometer).
3. Pengambilan Bebas Pengambilan bebas adalah bangunan yang dibuat di tepi sungai yang mengalirkan air sungai ke dalam jaringan irigasi, tanpa mengatur tinggi muka air di sungai. Dalam keadaan demikian, jelas bahwa muka air di sungai harus lebih tinggi dari daerah yang diairi dan jumlah air yang dibelokkan harus dapat dijamin cukup.
4. Pengambilan dari Waduk
Gambar 3. 7 Gambar Pengambilan Air dari Waduk
Waduk (reservoir) digunakan untuk menampung air irigasi pada waktu terjadi surplus air di sungai agar dapat dipakai sewaktu-waktu terjadi kekurangan air. Jadi, fungsi utama waduk adalah untuk mengatur aliran sungai.
13
Waduk yang berukuran besar sering mempunyai banyak fungsi seperti untuk keperluan irigasi, tenaga air pembangkit listrik, pengendali banjir, perikanan dsb. Waduk yang berukuran lebih kecil dipakai untuk keperluan irigasi saja.
5. Stasiun Pompa
Gambar 3. 8 Gambar Stasiun Pompa
lrigasi dengan pompa bisa dipertimbangkan apabila pengambilan secara gravitasi temyata tidak layak dilihat dari segi teknis maupun ekonomis. Pada mulanya irigasi pompa hanya memerlukan modal kecil, tetapi biaya eksploitasinya mahal.
3.2.
Analisis Kebutuhan Air 3.2.1. Curah Hujan Efektif Data curah hujan diambil dari hasil perhitungan rata-rata curah hujan yang akan dijelaskan perhitungannya pada sub-bagian analisis ketersediaan air.
Tabel 3. 2 Tabel Curah Hujan Rata-rata 3 Stasiun
14
Selanjutnya data disusun dari nilai yang terbesar hingga terkecil setiap bulannya. Untuk menentukan data dengan probabilitas terpenuhi 80% (untuk tanaman padi) dan 50% (untuk tanaman palawija), digunakan metode Probabilitas Weibull. P=
m ∗100 ( N +1 )
Dengan P=Probabilitas data ke−m m=urutan data
N= jumlah data Didapat: Tabel 3. 3 Data Sekitar Probabilitas pada Curah Hujan Rata -rata
Setelah itu dicari data yang bersesuaian dengan presentase 80% dan 50% dengan metoda interpolasi linear 15
X=
( Y −Y 1 ) ( X 2−X 1 ) + X 1 ( Y 2 −Y 1 )
Untuk nilai Y = 80% dan Y = 50%, didapat data curah hujan sebagai berikut: Tabel 3. 4 Data Curah Hujan dengan Probabilitas 80%
Tabel 3. 5 Data Curah Hujan dengan Probabilitas 50%
Penentuan hujan efektif per hari menggunakan angka pembanding untuk dua periode selama satu bulan. Angka pembanding untuk periode pertama adalah
|
AP 1 =R i+
R i−Ri−1 4
|
Dengan AP1 =Angka Pembanding1 Ri=Curah Hujan dengan kesesuain probabilitas untuk bulani Ri−1=Curah Hujan dengan kesesuaian probabilitas untuk bulani−1 Dan, angka pembanding untuk periode kedua adalah
|
AP2 =R i+
R i−Ri+1 4
|
Dengan 16
AP2 =Angka Pembanding2 Ri+1=Curah Hujan dengan kesesuaian probabilitas untuk bulani+1 Kemudian untuk mencari nilai curah hujan periode setengah bulan pertama dan kedua R
1 i bulan 2
=
AP i R AP 1 + AP 2 i
Dengan R
1 i bulan 2
=Curah Hujan untuk periode(1 atau2) di setiap bulannya
APi =Angka Pembandinguntuk periode(1 atau 2) Akhirnya didapat curah hujan efektif per harinya R Re =0,7
1 i bulan 2
15
Dengan Re =Curah Hujan Efektif per hariuntuk kesesuaian probabilitas Didapat data hasil pengolahan sebagai berikut: Tabel 3. 6 Tabel Data Curah Hujan Efektif Probabilitas 80% Bulan
R80
Januari
284.27
Februari
235.73
Maret
176.27
April
68.73
Angka Pembanding 290.45 296.40 247.87 250.60 191.13 149.38 95.62 73.63 17
R80 1/2 bulan 140.69 143.57 117.22 118.51 98.94 77.33 38.83 29.90
Re,80 (15 hari) 98.48 100.50 82.05 82.96 69.26 54.13 27.18 20.93
Re,80 (mm/hari) 6.57 6.70 5.47 5.53 4.62 3.61 1.81 1.40
Mei
49.13
Juni
14.73
Juli
7.60
Agustus
4.53
Septemb er
2.40
Oktober
9.33
Novemb er
72.20
Desemb er
259.53
54.03 57.73 23.33 16.52 9.38 8.37
23.75 25.38 8.63 6.11 4.02 3.58
16.63 17.77 6.04 4.27 2.81 2.51
1.11 1.18 0.40 0.28 0.19 0.17
5.30
2.32
1.62
0.11
5.07 2.93 4.13 11.07 25.05 87.92 119.03 306.37 265.72
2.22 1.00 1.40 2.86 6.47 30.67 41.53 138.99 120.55
1.55 0.70 0.98 2.00 4.53 21.47 29.07 97.29 84.38
0.10 0.05 0.07 0.13 0.30 1.43 1.94 6.49 5.63
Re,80 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Grafik 3. 1 Grafik Curah Hujan Efektif Probabilitas
80%
Tabel 3. 7 Tabel Data Curah Hujan Efektif Probabilitas 50% Bulan
R80
Januari
437.17
Februari
456.83
Maret
230.17
Angka Pembanding 472.50 442.08 461.75 513.50 286.83 18
R50 1/2 bulan 225.85 211.31 216.30 240.54 135.69
Re,50 (15 hari) 158.10 147.92 151.41 168.38 94.98
Re,50 (mm/hari) 10.54 9.86 10.09 11.23 6.33
April
108.33
Mei
128.33
Juni
54.33
Juli
17.50
Agustus
13.33
Septemb er
42.00
Oktober
80.83
Novemb er
130.50
Desemb er
295.83
199.71 138.79 113.33 133.33 146.83 72.83 63.54 26.71 18.54
94.48 59.64 48.70 61.07 67.26 29.02 25.32 10.33 7.17
66.13 41.75 34.09 42.75 47.08 20.31 17.72 7.23 5.02
4.41 2.78 2.27 2.85 3.14 1.35 1.18 0.48 0.33
14.38
5.50
3.85
0.26
20.50 49.17 51.71 90.54 93.25 142.92 171.83 337.17 331.17
7.84 20.47 21.53 39.82 41.01 59.26 71.24 149.24 146.59
5.49 14.33 15.07 27.87 28.71 41.48 49.87 104.47 102.61
0.37 0.96 1.00 1.86 1.91 2.77 3.32 6.96 6.84
Re,50 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
80%
Grafik 3. 2 Grafik Curah Hujan Efektif Probabilitas
3.2.2. Evapotranspirasi Potensial Evapotranspirasi adalah banyaknya air yang dipergunakan untuk proses pertumbuhan tanaman (transpirasi) dan evaporasi dari tanah/air 19
sebagai tempat tumbuhnya tanaman tersebut. Evapotranspirasi potensial adalah
evapotranspirasi
untuk
memenuhi
kebutuhan
air
untuk
pertumbuhan tanaman tanpa sedikit pun kekurangan air. Evapotranspirasi adalah bagian terpenting dalam siklus air. Evapotranspirasi dapat menggambarkan jumlah air yang hilang dari badan air karena adanya vegetasi. Jenis vegetasi mempengaruhi jumlah evapotranspirasi secara signifikan. Karena air ditranspirasikan melalui daun yang mengalir dari akar, tumbuhan yang akarnya menancap dalam ke bawah tanah mentranspirasikan air lebih banyak. Tanaman semak umumnya mentranspirasikan air lebih sedikit dari tanaman berkayu karena semak tidak memiliki akar yang sedalam tanaman kayu, dan daun yang posisinya setinggi tanaman kayu. Tanaman konifer meski memiliki daun yang tidak lebar, dapat memiliki nilai transpirasi yang lebih tinggi dari tanaman berdaun lebar, terutama di periode dormansi dan awal musim semi. Faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi mencakup tahap pertumbuhan tanaman, persentase tanah yang tertutup vegetasi, radiasi matahari, kelembaban udara, temperatur, dan angin. Meski selama ini dipercaya bahwa vegetasni penutup tanah dapat mengurangi jumlah air yang hilang dari tanah, namun pengujian isotop menunjukkan bahwa transpirasi oleh tumbuhan adalah komponen yang lebih besar dari evaporasi.
20
Gambar 3. 9 Evapotranspirasi
Rumus yang menjelaskan evapotranspirasi acuan secara teliti adalah rumus Penman-Monteith, yang pada tahun 1990 oleh FAO dimodifikasi dan dikembangkan menjadi rumus FAO Penman-Monteith (Anonim, 1999) yang diuraikan sebagai berikut:
Keterangan: ETo = Evapotranspirasi acuan(mm/hari), Rn = Radiasi netto pada permukaan tanaman (MJ/m2/hari), G = Kerapatan panas terus-menerus pada tanah (MJ/m2/hari), T = Temperatur harian rata-rata pada ketinggian 2 m (oC), u2 = Kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/s), es = Tekanan uap jenuh (kPa), ea = Tekanan uap aktual (kPa), Δ = Kurva kemiringan tekanan uap (kPa/oC), ɣ = Konstanta psychrometric (kPa/oC).
Tekanan uap jenuh (es)
Tekanan uap aktual (ea)
Kelembaban relatif (RH)
Keterangan: 21
RH = kelembaban relatif (%) ea = tekanan uap aktual (kPa) eo(T) = tekanan uap jenuh pada temperatur udara T (kPa) T = temperatur udara (oC)
Perhitungan sudut matahari saat terbenam ωs = arcos [-tan (φ) tan(δ)] Keterangan : ωs=sudut jam matahari terbenam, φ=garis lintang (rad)
Rata-rata radiasi matahari harian (Rs)
Rs =radiasi matahari yang datang (MJ/m2/hari), n =durasi aktual penyinaran matahari (jam), N =durasi maksimum yang memungkinkan penyinaran matahari (jam), as+bs =fraksi radiasi ektrateresterial yang mencapai bumi pada hari yang cerah(n=N), n/N = Lama Penyinaran (%).
Kecepatan angin pada ketinggian 2 m (u2)
keterangan : u2 =kecepatan angin 2 m di atas permukaan tanah (m/s),
22
uz =kecepatan angin terukur z m di atas permukaan tanah (m/s), z =ketinggian pengukuran di atas permukaan tanah (m). Persamaan ini digunakan untuk kondisi dimana alat pengukur kecepatan angina berada lebih atau kurang dari 2 meter diatas permukaan tanah. Jika tidak ada keterangan pada data kecepatan angin, maka alat pengukur kecepatan angina dianggap sudah berada pada 2 meter diatas tanah sehingga untuk mendapatkan nilai U2 dapat langsung menggunakan nilai dari rata-rata kecepatan angin dari data yang diubah menjadi m/s. Data Klimatologi:
Suhu Tabel 3. 8 Tabel Suhu Udara Rata-rata
Kelembaban Udara Tabel 3. 9 Tabel Kelembaban Udara
23
Kecepatan Angin Tabel 3. 10 Tabel Kecepatan Angin
Presentase Penyinaran Matahari
Tabel 3. 11 Tabel Presentase Penyinaran Matahari
Perhitungan Evapotranspirasi Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan metode Penman Modifikasi dengan persamaan sebagai berikut:
24
Mencari nilai Tekanan Uap Jenuh (ea) Didapat dengan menyocokan nilai temperatur dengan nilai Ea yang tertera pada pada Tabel Lampiran A.
Tabel 3. 12 Tabel Lampiran A
Jika nilai temperatur tidak terdapat pada tabel, maka gunakan metode interpolasi atau ekstrapolasi. T =24.7 → ea?
T =24.6 → ea=30.950
T =24.8 →ea=31.319 Maka,
25
T =24.7 → ea=30.95+
31.319−30.950 x ( 24.7−24.6 ) 24.8−24.6
ea=31.15295 mmHg Metode interpolasi ini berlaku untuk mencari nilai W, (1-W), dan f(t). Mencari nilai Tekanan Uap Sebenarnya (ed) ed=ea x RH
¿ 31.15295 x 91.82
¿ 28.604 mmHg
Mencari nilai perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya
( ea−ed )=31.15295−28.604
¿ 2.549 mmHg
Mencari nilai Fungsi Tekanan Uap, f(ed) f ( ed ) =0.34−0.34 √ ed
¿ 0.34−0.34 √ 28.604
¿ 0.105
Mencari nilai Radiasi Ekstra Matahari (Ra) Didapat dengan metoda interpolasi pada nilai yang tertera pada Tabel Lampiran B. Tabel 3. 13 Tabel Lampiran B
26
08 ° LS → Ra=16.10
07 ° LS → Ra=15.80+
16.10−15.80 ( 7−6 ) 8−6
Ra=15.95 mm/hari
Mencari nilai Radiasi yang diterima matahari (Rs)
(
Rs= 0.25+0.5
n Ra N
)
¿ ( 0.25+0.5 x 0.3878 ) 15.95
¿ 7.080 mm/ hari Mencari nilai Fungsi Ratio Keawanan, f(n/N) f
( Nn )=0.1+0.9( Nn )
¿ 0.1+0.9 ( 0.3878 )
¿ 0.51
Sehingga didapat perhitungan Evapotranspirasi daerah aliran sungai setiap bulannya sebagai berikut. Tabel 3. 14 Tabel Hasil Perhitungan Evapotranspirasi
27
3.2.3. Pola Tanam dan Penggunaan Konsumtif Tanaman Dari kurva Re80 yang didapat, dapat dilihat bahwa musim hujan di Sungai Citarum cukup panjang yaitu sekitar tujuh bulan atau 28 minggu, yang berarti cukup untuk melakukan penanaman padi varietas unggul yang panen setiap tiga bulan sekali atau enam minggu. Sisa waktu yang terpakai dapat dilakukan untuk menanam tanaman palawija. Dalam tugas kali ini akan diambil kedelai sebagai tanaman palawijanya. Sehingga pola tanam pada daerah Sungai Citarum adalah: Padi-Padi-Palawija. Penanaman padi diambil mulai dari bulan November minggu pertama. Kebutuhan konsumtif tanaman merupakan besarnya evapotranspirasi yang dilakukan oleh tanaman. Untuk tiap jenis tanaman, terdapat koefisien tanam yang berbeda-beda, besarnya evapotranspirasi pada tanaman dapat dihitung dengan rumus. ETc=c × ETo Pengguna komsumtif dihitung secara tengah bulanan, demikian pula harga-harga evapotranspirasi acuan. Setiap jangka waktu setengah bulan harga ETo ditetapkan dengan analisis frekuensi. Untuk ini distribusi normal akan diasumsikan. Perhitungan penggunaan konsumtif dilakukan dengan cara membuat tiga kombinasi pada satu alternatif pola tanam. Dalam tugas ini, diasumsikan lama penyiapan lahan selama enam minggu dengan tiga kombinasi, yaitu: 1) penyiapan lahan tepat enam minggu, 2) penyiapan lahan lebih cepat dua minggu, dan 3) penyiapan lahan lebih cepat empat minggu. Untuk besarnya nilai c, diambil dari tabel berikut. Tabel 3. 15 Tabel Koefisien Tanaman Padi
28
3.2.4. Penggantian Lapisan Air Penggantian lapisan air ditujukan untuk dapat mengganti air setelah pemupukan, selain itu juga mengganti mineral yang dibutuhkan oleh tanaman selama bertumbuh. Biasanya, penggantian air dijadwalkan sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm (atau 3,3 mm/hari selama) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi. 3.2.5. Perkolasi Laju perkolasi sangat bergantung kepada sifat-sifat tanah. Pada tanah lempung berat dengan karakteristik pengelolahan (puddling) yang baik, laju perkolasi dapat mencapai 1-3 mm/ hari. Pada tanah-tanah yang lebih ringan; laju perkolasi bisa lebih tinggi. Dari hasil-hasil penyelidikan tanah pertanian dan penyelidikan kelulusan, besarnya laju perkolasi serta tingkat kecocokan tanah untuk pengolahan tanah dapat ditetapkan dan dianjurkan pemakaian nya. Guna menentukan laju perkolasi, tinggi muka air tanah juga harus diperhitungkan. Perembesan terjadi akibat meresapnya air melalui tanggul sawah. Pada tugas ini, diasumsikan besar perkolasi adalah 2 mm/hari.
3.2.6. Kebutuhan Air pada Masa Penyiapan Lahan Untuk petak tersier, jangka waktu yang dianjurkan untuk penyiapan lahan adalah 1,5 bulan atau tiga minggu. Bila penyiapan lahan terutama dilakukan dengan peralatan mesin, jangka waktu satu bulan dapat dipertimbangkan.
29
Kebutuhan air untuk pengolahan lahan sawah (puddling) bisa diambil 200 mm. Ini meliputi penjenuhan (presaturation) dan penggenangan sawah; pada awal transplantasi akan ditambahkan lapisan air 50 mm lagi. Untuk tugas ini, besarnya kebutuhan air penyiapan lahan dihitung dengan rumus LP=
M ek e k −1
Keterangan: M
= Eo+P
Eo
= 1,1ETo
P
= Perkolasi (mm) k=
MT S
Keterangan T= Masa penyiapan lahan maksimum (untuk tubes ini, kita asumsikan masa penyiapan lahan 6 minggu,maka ambil T=45) S= Tinggi air yang digunakan untuk penjenuhan ditambah 50 mm (kebutuhan untuk penjenuhan tanah diasumsikan 300mm) Perhitungan kebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah sebagai berikut Tabel 3. 16 Tabel Land Preparation Bulan
ET0
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli
4.20 4.28 4.10 3.82 3.22 3.09 3.40
E0 = 1,1ET0 4.61 4.71 4.51 4.20 3.54 3.40 3.74 30
M= E0+P 8.02 8.11 7.91 7.60 6.94 6.80 7.14
K= MT/S 1.20 1.22 1.19 1.14 1.04 1.02 1.07
LP 11.46 11.52 11.39 11.18 10.73 10.64 10.86
Agustus September Oktober November Desember
3.87 4.43 4.50 4.72 4.54
4.26 4.88 4.95 5.20 5.00
7.66 8.28 8.35 8.60 8.40
1.15 1.24 1.25 1.29 1.26
11.21 11.64 11.69 11.86 11.72
3.2.7. Kebutuhan Air pada Masa Penanaman Besarnya kebutuhan air pada masa penanaman dapat dihitung dengan cara berikut. NFR=ETc+ P−ℜ+WLR Keterangan: NFR
: Kebutuhan Air Pada Masa Penanaman (mm)
ETc
: Evapotranspirasi (mm)
P
: Perkolasi (mm)
Re
: Curah Hujan Efektif (mm)
WLR
: Penggantian Lapisan Air (mm)
Berikut adalah perhitungan NFR tiga alternatif, dengan masing-masing alternatif yaitu, 1) penanaman tepat waktu, 2) penanaman setengah bulan setelah mulai musim hujan, dan 3) penanaman sebulan setelah musim hujan
31
Tabel 3. 17Alternatif Penanaman Tepat Waktu
32
Tabel 3. 18 Alternatif Penanaman Setengah Bulan Setelah Musim Hujan
33
Tabel 3. 19 Alternatif Penanaman Satu Bulan Setelah Musim Hujan
34
3.2.8. Penggolongan Petak Kuarter dan Alternatif Kebutuhan Air Di dalam penggolongan petak kuarter sawah yang akan dialiri harus diperhatikan daerah-daerah di sekitarnya dan juga jumlah air yang dibutuhkan. Untuk dapat mengestimasi kebutuhan air dengan baik akan digunakan enam macam alternative pengairan, yaitu:
Alternatif 1: seluruh petak kuarter merupakan golongan A Alternatif 2: seluruh petak kuarter merupakan golongan B Alternatif 3: seluruh petak kuarter merupakan golongan C Alternatif 4: petak-petak kuarter merupakan kombinasi dari petak
kuarter golongan A dan B Alternatif 5: petak-petak kuarter merupakan kombinasi dari petak
kuarter golongan A, B, dan C Alternatif 6: petak-petak kuarter merupakan kombinasi dari petak kuarter golongan B dan C Tabel 3. 20 Tabel Penggolongan
3.3.
Analisis Ketersediaan Air 3.3.1. Rata-rata Curah Hujan 35
Mencari Data Hujan yang Hilang Pencarian data curah hujan yang hilang dilakukan dengan membandingkan nilai curah hujan dengan minimal 2 stasiun lainnya yang berdekatan menggunakan metode sebagai berikut: R´ 1 × R2 R´ 1 × R3 + +… R´ 2 R´ 3 R 1= n
(
)
Dengan: R´ 1=rerata stasiun 1 R´ 2=Rerata stasiun 2
R´ 3=Rerata stasiun 3 n= jumlah stasiun
R1=curah hujan yang dicari , belum diketahui R2=curah hujan stasiun R3=curah hujan stasiun Didapat data yang hilang sebagai berikut: Tabel 3. 21 Tabel Pengisian Data yang Hilang Tahun 1981
Tabel 3. 22 Tabel Pengisian Data yang Hilang Tahun 1982
36
Hasil pengisisan data curah hujan yang hilang sebagai berikut: Tabel 3. 23 Tabel Hasil Pencarian Data yang Hilang
Curah Hujan Regional Dari hasil pengumpulan dan pencarian data curah hujan, diperlukan rataan dari curah hujan daru keseluruhan daerah yang bersangkutan. Perhitungan dilakukan dengan pendekatan perhitungan curah hujan ratarata menggunakan metode Poligon Thiessen. Rregional−Thiessen =
A1 A A × R1+ 2 × R2 + 3 × R3 +… Atotal A total A total
Namun sebelumnya, diperlukan mencari luas daerah yang dipengaruhi hujan oleh masing-masing stasiun. Hal tersebut didapat dengan setelah mengolah data dari Global Mapper 10 dan WMS 8.1 kemudian data tersebut diolah kembali menggunakan AutoCAD dengan menentukan titiktitik koordinat masing-masing stasiun yang kemudian menentukan pembagian daerah yang dipengaruhi oleh masing-masing stasiun. Berikut hasil pengolahannya
37
Gambar 3. 10 Pengolahan Daerah Poligon Thiessen – Langkah 1
Gambar 3. 11 Pengolahan Daerah Poligon Thiessen – Langkah 2
Gambar 3. 12 Pengolahan Daerah Poligon Thiessen – Langkah 3
Dihasilkan luas pembagian daerah sebagai berikut: Tabel 3. 24 Hasil Pengolahan Luas Daerah Poligon Thiessen 38
Kemudian data curah hujan dirata-ratakan setiap bulannya pada tahun yang sama dalam 10 tahun. Tabel 3. 25 Tabel Curah Hujan Rata-rata Tahunan – Tahun 1978
Langkah selanjutnya adalah melakukan pemeriksaan konsistensi data hasil pengolahan yang paling akurat. Caranya adalah dengan mencari jumlah dari rataan error terkecil dari dua metode pendekatan rataan curah hujan, yaitu metode aritmatik dan metode theissen. n
´ |R−R i|
i =1
Ri
∑ Error=
n
Dengan ´ R=rerata curah hujanbulanan
n= jumlah stasiun Ri=curah hujan pada stasiun ke−i Kemudian didapat jumlah error dari masing-masing metode: Tabel 3. 26 Tabel Akumulasi Error pada Kedua Metode
39
Sehingga data hasil rataan aritmatik digunakan sebagai data Curah Hujan Regional Tabel 3. 27 Curah Hujan Regional
3.3.2. Menghitung Debit dengan Metoda FJ Mock Meteorogical Data Pengumpulan data meteorologi (dari pengumpulan data sebelumnya). Namun berdasarkan data debit aktual yang dilakukan pada tahun 1995, akibat keterbatasan data, maka diambil data curah hujan yang terdekat, yakni data curah hujan pada tahun 1982. Tabel 3. 28 Meteorogical Data
Potential Evapotranspiration Contoh perhitungan: 40
Solar Radiation (R) Data diambil berdasarkan tabel yang tersedia: Tabel 3. 29 Tabel Pengaruh Bulan dan Derajat Lintang terhadap nilai R Lintang
Bulan Jul
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
0
Agu
Sep
Okt
Nov
Des
5 LU
13.7
14.5
15.0
15.0
14.5
14.1
14.2
14.6
14.9
14.6
13.9
14.6
00
14.5
15.0
15.2
14.7
13.9
13.4
13.5
14.2
14.9
15.0
14.6
14.3
50LS
15.2
15.4
15.2
14.3
13.2
15.2
12.7
13.6
14.7
15.2
15.2
15.1
100LS
15.8
15.7
15.1
13.8
12.4
11.6
11.9
13.0
14.4
15.3
15.7
15.8
Untuk DAS yang memiliki titik berat Thiessen pada 70 07’ 10.13” maka radiasi sinar matahari diambil menggunakan interpolasi. Untuk bulan Januari 05 ° LS → R=15.2 10 ° LS → R=15.8
7.11948 ° LS → R=15.2+
15.8−15.2 ( 7.11948−5 ) 10−5
R=15.45 mm /hari Slope Vapor Pressure Curve (A) Data A ini didapat dari tabel yang tersedia Tabel 3. 30Tabel Pengaruh Temperatur terhadap nilai A, B, dan ea Temperatur (0C)
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
A (mmHg/0F)
0.304
0.342
0.385
0.432
0.484
0.541
0.603
0.671
0.746
0.828
0.917
1.013
B (mmH20/hari)
12.60
12.90
13.30
13.70
14.80
14.50
14.90
15.40
15.80
16.20
16.70
17.10
ea (mmHg)
8.05
9.21
10.50
12.00
13.60
15.50
17.50
19.80
22.40
25.20
28.30
31.80
Pada Bulan Januari diketahui suhu udara rata-rata (dalam derajat celcius) sebesar 22.1, untuk mendapatkan nilai A maka diperlukan interpolasi 41
22° C → A=0.671 24 ° C → A=0.746
22.1° C → A=0.671+
0.746−0.671 ( 24−22.1 ) 24−22
A=15.45 mmHg/° F Suhu Udara Rata-rata (B) Untuk data ini dilakukan interpolasi menggunakan tabel sebelumnya dengan suhu yang telah diketahui dalam satuan derajat celcius.
Tekanan Uap Air Jenuh (ea) Untuk data ini dilakukan interpolasi menggunakan tabel sebelumnya dengan suhu yang telah diketahui dalam satuan derajat celcius. Tekanan Uap Air Sebenarnya (ed) Menggunakan persamaan sebagai berikut e d=h x e a Pada Bulan Januari diketahui bahwa h (Kelembaban Udara Ratarata) sebesar 91.8 %. Maka, e d=0.918 x 19.874 ¿ 18.246
F1 Untuk data ini menggunakan nilai S (Penyinaran Matahari Ratarata). Dengan rumus umum sebagai berikut F 1=
A ( 0.18+0.55 x S ) A+ 0.27
Pada Bulan Januari sebesar 38.8 %. Maka F 1=
0.673 ( 0.18+0.55 x 0.388 ) 0.673+0.27
¿ 0.281 F2 42
Untuk data ini menggunakan nilai Tekanan Uap Air Sebenarnya (ed). Dengan rumus umum sebagai berikut: F 2=
A x B ( 0.56−0.092 √ed ) A+ 0.27
Maka pada Bulan Januari didapat F 2=
0.673 x 15.411 ( 0.56−0.092 √ 18.246 ) 0.673+0.27 ¿ 1.837
F3 Rumus umum sebagai berikut F 3= ¿
0.27 x 0.35 ( e a−e d ) A +0.27
0.27 x 0.35 ( 19.874−18.248 ) 0.673+0.27
¿ 0.163
E1 Rumus umum sebagai berikut E 1=F 1 x R ( 1−r ) ¿ 0.281 x 15.454 ( 1−0.1 ) ¿ 0.390 E2 Rumus umum sebagai berikut E 2=F 2 x R ( 0.1+0.9 S ) ¿ 1.837 x 15.454 ( 0.1+0.9 x 0.388 ) ¿ 0.825
E3 Rumus umum sebagai berikut 43
E 3=F 3 x ( k +0.01 w ) ¿ 0.163 x ( 1+0.01 x 86.3 ) ¿ 0.304
Ep Rumus umum sebagai berikut Ep=E 1−E 2+ E 3
¿ 3.904−0.825+0.304 ¿ 3.383
Epm Rumus umum sebagai berikut Epm=Jumlah hari x Ep ¿ 31 x 3.383
¿ 104.870 Maka diperoleh data Potential Evapotranspiration sebagai berikut Tabel 3. 31 Tabel Hasil Perhitungan Potential Evapotranspiration
Limited Evapotranspiration ∆E/Epm Rumus umum sebagai berikut
44
∆E m = ( 18−n ) Epm 20
( )
¿
x (18−31) ( 0.25 20 )
¿−0.063
∆E Rumus umum sebagai berikut m ∆ E=Epm ( 18−n ) 20
( )
¿ 104.870 x
x ( 18−31 ) ( 0.25 20 )
¿−6.554
Ea Rumus umum sebagai berikut Ea=Epm−∆ E ¿ 104.870−(−6.554 ) ¿ 111.425 Maka diperoleh data Limited Evapotranspiration sebagai berikut: Tabel 3. 32 Tabel Hasil Perhitungan Limited Evapotranspiration
Water Surplus P - Ea Dihasilkan nilai sebagai berikut P−Ea=468.477−11.425 45
¿ 357.052 SMS Rumus umum sebagai berikut SMS =ISMS+ ( P−Ea ) ¿ 200+357.052 ¿ 557.052
Soil Moisture Storage Capacity (SMC) Nilai SMC didapat dengan syarat a. SMC = 200, jika P-Ea ≥ 0 b. SMC = SMC bulan sebelumnya + (P-Ea), jika P-Ea ‹ 0 Soil Storage (SS) Nilai SS didapat dengan syarat a. SS = 0, jika P-Ea › 0 b. SS = | P-Ea|, jika P-Ea ‹ 0 Water Surplus (WS) Rumus umum sebagai berikut WS=( P−Ea ) + SS Maka didapat data Water Surplus sebagai berikut Tabel 3. 33 Tabel Hasil Perhitungan Water Surplus
Total Run Off Infiltrasi (i) Rumus umum sebagai berikut i=WS x if
Groundwater Storage (GS) 46
Rumus umum sebagai berikut GS=
[
]
1 x ( 1+ K ) x i + ( K x Gsom ) 2
Base Flow (BF) Rumus umum sebagai berikut BF=i−∆ GS Direct Run Off (DRO) Rumus umum sebagai berikut DRO=WS −i
Storm Run Off (SRO) Rumus umum sebagai berikut SRO=P x PF Total Run Off (TRO) Rumus umum sebagai berikut TRO=BF + DRO+ SRO
Stream Flow (SF) Rumus umum sebagai berikut SF=TRO x A
Maka didapat data Total Run Off sebagai berikut Tabel 3. 34 Tabel Hasil Perhitungan Total Run Of 47
Pengolahan data debit sintetis 10 tahunan didapat dengan melakukan perhitungan ulang metode FJ Mock untuk 9 data debit tahunan lainnya.
Tabel 3. 35 Tabel Debit FJ Mock
48
Tabel 3. 36 Tabel Data Debit 10 Tahunan
3.3.3. Debit Andalan Sebelum menentukan debit andalan (Q80), dilakukan pengurutan debit setiap bulannya dari debit yang terbesar hingga debit yang terkecil. Kemudian menentukan probabilitas (P) terjadinya debit andalan dengan metode Weibull. Diperoleh: 49
Tabel 3. 37 Tabel Probabilitas Debit
Selanjutnya didapat debit andalan dengan menggunakan interpolasi linier: Tabel 3. 38 Tabel Debit Andalan
Debit Andalan 80 60 Q80 (m3/s) 40 20 0 0
2
4
6
8
10
Bulan ke-
Grafik 3. 3Grafik Debit Andalan
50
12
14
3.3.4. Perhitungan Ketersediaan Air Tabel 3. 39 Tabel Hasil Perhitungan Luas Layanan
51
Sebelum didapat hasil perhitungan seperti tabel diatas, dilakukan beberapa langkah dalam pengerjaannya sebagai berikut: 1. Mengurutkan nilai DR masing-masing alternative dan membagi menjadi 3 kategori masa tanam berdasarkan pola tanamnya sebagai berikut: Tabel 3. 40 Tabel Perhitungan Luas Layanan – Langkah 1
Dimana: Warna biru menjelaskan dua kali Masa Tanam Padi yang dibatasi warna kuning yang menjelaskan Masa Panen. Kemudian untuk warna cokelat menjelaskan Masa Tanam Palawija. 2. Mencari luas daerah yang dapat dialiri oleh setiap alternative dengan persamaan: Q 80 A= x 1000 DR
Contoh pada Bulan Januari periode 1:
52
Q80=45.927
m s
3
l s DR=0.005 ha A=
45.927 x 1000 0.005
¿ 10062702.715ha 3. Merata-ratakan luas daerah untuk masing-masing kategori masa tanam pada setiap alternative. 4. Menjumlahkan nilai rata-rata ketiga kategori masa tanam pada setiap alternative. Dari data perhitungan, diketahui bahwa luas total terbesar berada pada alternative 1. Oleh karena itu nilai ketersediaan air yang akan digunakan dan dipenuhi oleh sistem irigasi adalah nilai luas total pada alternative 1.
53
3.3.5. Nomenclature
Gambar 3. 13 Nomenclature
54
Nilai dari luas dan debit masing-masing petak didapat dengan langkah sebagai berikut: 1. Menentukan nama saluran berdasarkan wilayah 2. Menentukan nama petak berdasarkan bangunan air yang menghubungkan petak dengan saluran 3. Mencatat luas tiap petak sawah, data tersebut didapat dari penggambaran desain petak sawah pada peta 4. Menentukan nilai DR yang didapat dari nilai maksimum DR pada perhitungan alternative masa tanam 1. 5. Menentukan nilai debit rencana (Q rencana) Persamaan: Qrencana= A x DR Contoh: Petak B1 Ka Qrencana= ¿ 0.076
A=50 ha
;
l s DR=1.525 ha
50 x 1.525 1000
m3 s
Tabel 3. 41 Tabel Luas dan Debit Petak Irigasi
BAB IV PERENCANAAN SALURAN BERI
55
Perencanaan saluran beri dilakukan setelah diketahui jumlah kebutuhan air serta kebutuhan air untuk irigasi, hal ini bertujuan untuk menentukan dimensi saluran serta debit rencana pengaliran air pada saluran. Sehingga didapat variasi dimensi saluran tiap kebutuhan luas petak sawah, meningkatkan efisiensi biaya pembuatan saluran serta efektifitas penggunaan saluran sesuai dengan kapasitas layannya. 4.1.
Saluran Tersier Perencanaan dimensi saluran tersier menggunakan langkah pengerjaan sebagai berikut: 1. Menentukan nilai Q rencana sawah dari hasil perhitungan pada bagian 3.3.5 Nomenclature 2. Menentukan nilai Kemiringan Talud (m), Perbandingan Dasar dengan Tinggi Saluran (n), dan Koefisien Strickler (k) Menenntukan nilai m, n, dan k dengan menggunakan nilai dari tabel berikut: Tabel 4. 1 Tabel Nilai m, n, dan k Berdasarkan Nilai Debit (Q)
Dari tabel tersebut didapat nilai m = 1.0 ; n = 1.5 ; dan k = 35 3. Menentukan nilai muka air awal (h0). Untuk pertama kali digunakan asumsi sebesar 1, kemudian dilakukan “Goal Seek” agar mencapai nilai h1-h0 = 0. 4. Menentukan nilai b0 dengan persamaan: b0 =m× h0 5. Menentukan nilai R dengan persamaan sebagai berikut: 56
R=
A P A
Dimana
adalah luas dari saluran dengan persamaan:
A=(b 0+ m×h 0) ×h o P adalah luas keliling basah dari saluran dengan persaman:
Dan
P=b 0+ 2 h0 √m2 +1 Contoh: b0 =1
;
h0=1
; m=1
A= (1+1 ×1 ) ×1 ¿2 P=1+2 ×1 √ 12 +1 ¿ 3.828
R=
2 3.828
¿ 0.522 6. Menentukan kecepatan air dengan persamaan Strickler yaitu sebagai berikut: V 0=K R2 /3 I 1 /2 Dimana I didapat dengan persamaan ∆y I= x x= panjang salurantersier
∆ y=selisih ketinggian /saluran dari saluran Contoh: Petak B1 Ka ∆ y=0.004 ; I=
x=80
; k =35 ; R=0.522
0.004 80
¿ 0.00005 V 0=35 × 0.5222/3 × 0.000051/ 2 ¿ 0.160
7. Menentukan luas basahan saluran (A0) Dengan persamaan: 57
A 0=
Qrencan a V0
Contoh Petak B1 Ka Qrencana=0.08
m3 s
m ; V 0=0.10 s A 0=
0.08 =0.75m2 0.10
8. Menentukan nilai h1 Dengan persamaan: h1 = Contoh: Petak B1 Ka A 0=0.75 m2 ; m=1 ;
√
A0 m+ n
n=1.5
h1=
√
0.75 1+ 1.5
¿ 0.55 m Setelah didapat nilai h1 dilakukan Goal Seek pada Microsoft Excel terhadap nilai h0 agar mendapatkan nilai h1 - h0 = 0. Kemudian didapat nilai h baru yang merupakan nilai asli dari saluran yang akan didesain. 9. Menentukan Dimensi Saluran Ketinggian Saluran (h) h=h0 Goal Seek Lebar Bawah (b) b=n ×h0 Contoh: Saluran tersier menuju Petak B1 Ka n=1.5 ; h=h0=0.549 b=1.5× 0.549
¿ 0.823 Tinggi Freeboard (f) Nilai dari ketinggian disesuaikan dengan debit minimum dan maksimum yang melalui saluran tersebut berdasarkan tabel sebagai berikut: Tabel 4. 2 Nilai Freeboard dan Korelasinya dengan Debit
58
Dari tabel diatas, didapatkan nilai f sebesar 0,4 Tinggi Saluran (d) Didapat melalui persamaan: d=h0+ f Contoh: Saluran tersier menuju Petak B1 Ka h0=0.549 ; f =0.4 d=0.549+ 0.4 ¿ 0.949
Lebar Atas (B) Didapat melalui persamaan: B=b+ 2m ×h0 Contoh: Saluran tersier menuju Petak B1 Ka b=0.823 ; m=1 ; h0=0.549 B=0.823+2 ×1 ×0.549 ¿ 1.921
Sehingga didapat dimensi saluran untuk setiap saluran tersier sebagai berikut:
Tabel 4. 3 Tabel Perhitungan Dimensi Saluran Tersier Nama Petak
Jenis
Luas Layanan (Ha)
Q (m³/ s)
B1 Ka
Tersier
50
0.08
B2 Ka
Tersier
72
0.11 59
m 1.0 0 1.0
ho (m)
bo (m)
A (m²)
P (m)
1.50 0.55
0.37
0.50
1.92
1.50 0.62
0.41
0.64
2.16
n
B3 Ki
Tersier
70
0.11
S2 Ki
Tersier
91
0.14
S3 Ka
Tersier
68
0.10
R (m) 0.26 0.30 0.20 0.34 0.18
4.2.
K
y
x
3 5 4 0 4 0 4 0 4 0
0.00 4 0.00 3 0.02 5 0.00 3 0.05 0
I
80 80 80 10 0 10 0
0.000 05 0.000 04 0.000 31 0.000 03 0.000 50
0 1.0 0 1.0 0 1.0 0
Vo (m/s) 0.10 0.11 0.24 0.11 0.29
1.50 0.42
0.28
0.29
1.47
1.50 0.71
0.47
0.83
2.46
1.50 0.38
0.25
0.24
1.33
Ao
h1
0.7 5 0.9 6 0.4 4 1.2 4 0.3 6
0.5 5 0.6 2 0.4 2 0.7 1 0.3 8
h1ho 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
b
F
d
B
0.8 2 0.9 3 0.6 3 1.0 6 0.5 7
0.4 0 0.4 0 0.4 0 0.4 0 0.4 0
0.9 5 1.0 2 0.8 2 1.1 1 0.7 8
1.9 2 2.1 7 1.4 7 2.4 7 1.3 3
Perencanaan Saluran Sekunder Perencanaan saluran sekunder secara garis besar dilakukan dengan tiga tahap, yaitu penentuan elevasi air pada bangunan bagi, perencanaan debit pada saluran sekunder dan terakhir merencanakan dimensi saluran sekunder. 4.2.1.
Penentuan Elevasi Air pada Bangunan Bagi
Dalam menentukan elevasi air pada bangunan bagi, digunakan persamaan sebagai berikut: P= A+ a+b+ mc+d +ne+ f + g+ ∆ h+ z
Dengan: P
: Muka air yang dibutuhkan pada saluran sekunder
A
: Elevasi sawah yang menentukan
a
: Lapisan air di bawah tanah (10 cm)
b
: Kehilangan tinggi energi pada saluran sekunder sampai sawah
(5 cm) m
: Jumlah boks kuarter
c
: Kehilangan tinggi energi di boks kuarter (5 cm/boks)
d
: Kehilangan air pada saluran pembawa di saluran irigasi
(0.001*panjang saluran) 60
n
: Jumlah boks tersier
e
: Kehilangan tinggi energi pada boks tersier (5 cm/boks)
f
: Kehilangan tinggi energi pada gorong-gorong (diasumsikan
nol) g
: Kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier (11 cm)
∆h
: Variasi muka air (0.15 m)
z
: Lain-lain
Contoh: Petak B1 Ka (panjang saluran = 80 m) P= A+ a+b+ mc+d +ne+ f + g+ ∆ h+ z ¿ 6.64+0.1+ 0.05+ 1× 0.05+0.001 ×80+3 × 0.05+ 0+0.11+ 0.15
¿ 7.33 m Tabel 4. 4 Perhitungan Elevasi pada Bangunan Air
4.2.2.
Perencanaan Debit pada Saluran Sekunder
Perencanaan debit dilakukan dengan meninjau jumlah petak tersier yang disuplai oleh saluran sekunder yang akan dihitung. Kemiringan saluran dihtung dengan persamaan berikut. I0 =
P hulu+ Philir L
Contoh perhitungan pada bangunan BB3: 61
I0 =
7.32+7.3 1860 −5
¿ 1.075× 10
Kemudian menentukan nilai debit yang akan melalui saluran sekunder tersebut QS =
DR × Luas petak sawah efisiensi seku nder
Contoh perhitungan pada bangunan BB3: QS =
¿
DR × ( Ap B 3−ki ) efisiensi sekunder
1.525 ×70 1000 × 0.72 3
m ¿ 0.148 s
Hasil perhitungan kemiringan saluran dan debit ditampilkan pada tabel berikut: Tabel 4. 5 Tabel Perhitungan Debit dan Kemiringan Saluran Sekunder Nama Bangun an
Petak Tersi er
AP Ruas
BB3
B3 Ki
70 Ruas
BB2
B2 Ka
BB1
B1 Ka
72 Ruas 50
Ruas Salura APT L ΔH0 n Saluran Sekunder Bojongnangka 3 186 0.0 7.3 SS B3 70 0 2 Saluran Sekunder Bojongnangka 2 7.3 0.0 SS B2 142 700 2 1 Saluran Sekunder Bojongnangka 1 7.3 SS B1 192 400 0 3 P
I0
QS
1.08E05
0.14 8
1.43E05
0.30 1
Penentuan kemiringan saluran dilakukan dengan menggunakan persamaan terndline eksponensial grafik antara I0 (Sumbu Y) vs QT (Sumbu X).
62
0.40 7
f(x) = NaN exp( NaN x )
Saluran Sekunder
12 10 8 6
I0
4 2 0 0.080 0.130 0.180 0.230 0.280 0.330 0.380 0.430 QS (m3/s)
Grafik 4. 1 Grafik I0 VS QT
4.2.3.
Perencanaan Dimensi Saluran Sekunder
Setelah mendapatkan data Q dan Ia, dilakukan perhitungan dimensi saluran dengan cara yang sama dengan perhitungan dimensi saluran tersier. Hasil perhitungannya sebagai berikut: Tabel 4. 6 Perhitungan Dimensi Saluran Sekunder Nama Bangun an
la
0.40 7 0.30 1 0.14 8
BB1 BB2 BB3
4.3.
Q
P
V0
A0
5.1 2 4.7 4 3.8 4
0.1 1 0.1 0 0.0 7
3.5 7 3.0 7 2.0 1
k
m n h0
A
0.00001 1.3 71 35 1 1 4 3.57 0.00001 1.2 40 35 1 1 4 3.07 0.00001 1.0 05 35 1 1 0 2.01 h1 h1 b f H B h0 1.3 0.0 1.3 0.4 1.7 4.8 4 0 4 0 4 1 1.2 0.0 1.2 0.4 1.6 4.5 4 0 4 0 4 2 1.0 0.0 1.0 0.4 1.4 3.8 0 0 0 0 0 1
Perencanaan Saluran Primer Perencanaan saluran primer dilakukan dengan langkah berikut: 1. Menentukan kemiringan saluran dengan cara membagi beda ketinggian saluran dengan panjang saluran.
63
2. Perhitungan debit dengan menjumlahkan semua luas petak sawah dan mengalikannya dengan DR. 3. Perhitungan dimensi saluran dengan cara yang sama seperti perhitungan dimensi saluran tersier dan sekunder. Saluran primer berada pada satu garis kontur menyebabkan perbedaan ketinggian antara hulu dan hilir menjadi nol. Untuk itu diambil nilai 0.001 untuk kemiringan saluran primer. Contoh perhitumgan untuk bangunan BS3: QP =
DR × Luas petak sawah efisiensi sekunder
QP =
¿
DR × ( ApS 3 −ka ) efisiensi sekunder
1.525 ×68 1000 × 0.648
m3 ¿ 0.160 s Hasil perhitungan lengkapnya sebagai berikut: Tabel 4. 7 Perhitungan Debit dan Kemiringan Saluran Primer Nama Bangun an BS3
BS2
BS1
Petak Ruas ΔH Tersie AP P Salur APT L I0 0 r an Ruas Saluran Primer Saradanggirang 3 6 7. 180 0.00 S3 Ka SP S3 68 0 8 4 0 1 Ruas Saluran Primer Saradanggirang 2 9 7. 15 110 0.00 S2 Ki SP S2 0 1 4 9 0 1 Ruas Saluran Primer Saradanggirang 1 7 7. B3 Ki 0 3 7 7. 35 0.00 B2 Ka SP S1 600 0 2 3 1 1 5 7. B1 Ka 0 3
QP
0.16 0 0.37 4
0.82 6
Selanjutya adalah melakukan perhitunga dimensi saluran yang sama dengan cara yang sama dengan perhitungan dimensi saluran tersier dan sekunder. Hasil perhitngannya sebagai berikut:
64
Tabel 4. 8 Perhitungan Dimensi Saluran Primer Nama Bangun an BS1 BS2 BS3
Q
la
0.82 6 0.37 4 0.16 0
0.00 1 0.00 1 0.00 1
V0
A0
h1
0.6 2 0.5 1 0.4 1
1.3 3 0.7 3 0.3 9
0.7 3 0.5 8 0.4 4
h1 - h 0 0.00 0.00 0.00
65
k
m
n
h0
A
P
35
1 1
1. 5 1. 2
1
1
0.7 3 0.5 8 0.4 4
1.3 3 0.7 3 0.3 9
3.1 6 2.3 2 1.6 8
35 35 b
f
H
1.0 9 0.6 9 0.4 4
0.5 0 0.4 0 0.4 0
1.2 3 0.9 8 0.8 4
B 3.55 2.64 2.12
BAB V PERENCANAAN SALURAN BUANG Perencanaan irigasi memerlukan sebuah saluran pembuangan dalam pengoperasiannya agar air sisa penggunaan irigasi tidak terabaikan begitu saja, karena air tersebut dapat berdampak pada lingkungan sekitar yang dilaluinya. 5.1.
Modulus Drainase Langkah perhitungan Modulus Drainase (DM) adalah sebagai berikut: 1. Menentukan probabilitas Perhitungan probabilitas curah hujan bulanan memerlukan pengurutan data curah hujan yang terbesar hingga yang terkecil setiap bulannya. Kemudian nilai probabilitas dihitung dengan persamaan Weibull: P=
i n+1
Contoh perhitungan: Data curah hujan selama 10 tahun, maka probabilitas data pada urutan pertama adalah P=
¿
i n+1
1 10+1
¿ 0.0909 Hasil pengurutan dan perhitungan probabilitas curah hujan terdapat pada tabel berikut:
66
Tabel 5. 1 Tabel Pengurutan Curah Hujan Beserta Probabilitasnya
2. Menentukan periode ulang Penentuan periode ulang dilakukan dengan menggunakan persamaan 1 T= P
berikut:
Contoh perhitungan periode ulang data pada urutan pertama adalah 1 T= P ¿
1 0.0909
¿ 11 Hasil perhitungan periode ulang curah hujan terdapat pada tabel berikut Tabel 5. 2 Tabel Perhitungan Periode Ulang
3. Menentukan curah hujan T5 tahun (Rn) Curah hujan periode 5 tahun dicari dengan menggunakan metoda interpolasi untuk data antara periode tahun 5.50 dan 3.67 pada setiap bulannya Tabel 5. 3 Tabel Curah Hujan Periode 5 Tahun
67
4. Menentukan curah hujan 3 hari dengan periode ulang 5 tahun (Rn 3 hari) Rn Rn ( 3 hari )= x3 30 5. Menentukan pemberian air irigasi (IR) Pemberian air irigasi sama dengan nol jika pemberian dihentikan. 6. Menentukan evapotranspirasi (ETo) Nilai evapotranspirasi diambil dari data untuk pengolahan lahan pada pembahasan sebelumnya Tabel 5. 4 Nilai Evapotranspirasi
7. Menentukan nilai perkolasi (P) Nilai perkolasi yang digunakan adalah nol. 8. Menentukan tampungan tambahan (∆S) Tampungan di sawah dengan lapisan air maksimum 150 mm, digunakan tampungan tambahan ∆S di akhir n hari berturut-turut maksimum sebesar 20 mm. 9. Menentukan pembuang permukaan (Dn) Pembuang permukaan dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: Dn=Rn3 hari +n ( IR− ETo−P ) −∆ S
Hasil perhitungan Dn ditampilkan pada tabel berikut: Tabel 5. 5 Hasil Perhitungan Dn
Diambil nilai Dn maksimum dalam 12 bulan yaitu sebesar 24.59 mm. 10. Menentukan Modulus Drainase (Dm) Nilai Modulus Drainase dihitung dengan persamaan berikut: 68
Dm=
Dn n ×8.64
Dengan Dn adalah Dn maksimum dan n = 3 hari Sehingga didapat nilai Dm Dm=
24.59 3 ×8.64
l s ¿ 0.95 ha 5.2.
Perencanaan Saluran Buang Perencanaan saluran buang tersier, sekunder, dan primer dilakukan dengan langkah yang sama, namun yang membedakan antara saluran tersier, sekunder, dan primer adalah pada jumlah luas petak sawah. Untuk saluran tersier hanya membawa sisa air pembuangan dari luasan satu petak sawah, sedangkan saluran sekunder adalah akumulasi dari beberapa saluran tersier yang tentu saja luasan petak sawah lebih dari satu dan primer pun demikian karena merupakan akumulasi dari beberapa saluran sekunder. Langkah perancangannya sebagai berikut: 1. Menentukan debit rencana (Q) Debit rencana ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: 1.62× Dm× A petak 0.92 Q= 1000 Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): 1.62× 0.95 ×680.92 Q= 1000 m3 ¿ 0.07 s 2. Menentukan kecepatan aliran (V) Kecepatan ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: 0.182 V =0.42 ×Q Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): V =0.42 × 0.070.192
69
¿ 0.26
m s
3. Menentukan luas penampang basah (A) Luas penampang basah ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: Q A= V Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): 0.07 A= 0.26 ¿ 0.28 m2 4. Menentukan kemiringan talud (m) Kemiringan talud ditentukan berdasarkan tabel berikut: Tabel 5. 6 Tabel Nilai m, n, dan k Berdasarkan Nilai Debit (Q)
Contoh untuk debit sebesar 0.07 m3/s diambil nilai kemiringan talud (m) sebesar 1. 5. Menentukan nilai perbandingan (n) Nilai perbandingan ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: n=( 0.96 ×Q0.25 ) +m Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): n=( 0.96 x 0.07 0.25 ) +1
70
¿ 1.5 6. Menentukan ketinggian air (h) Ketinggian air ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: h=0.3× V 1.56 Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): h=0.3× 0.261.56 ¿ 0.37 m
7. Menentukan lebar dasar saluran (b) Lebar dasar saluran ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: b=n ×h Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): b=1.5× 0.37 ¿ 0.56 m 8. Menentukan lebar dasar saluran di lapangan (b’) Lebar dasar saluran di lapangan merupakan pembulatan sebesar 5 cm dari nilai b Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): b=0.56 m→ b' =0.6 m 9. Menentukan luas basah rencana (A’) Luas basah rencana ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: A ' =( b ' + m× h ) × h Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): A ' =( 0.6+ 1× 0.37 ) ×0.37 ¿ 0.36 m
2
10. Menentukan keliling basah (P’) Keliling basah ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: P' =b' +2 h × √ m2+1 Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): P' =0.6+2 × 0.37× √ 12+1 ¿ 1.65 m
71
11. Menentukan jari-jari hidrolik (R) Jari-jari hidrolik ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: A' R= P' Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): 0.36 R= 1.65 ¿ 0.22 m 12. Menentukan kecepatan aliran rencana (V’) Kecepatan aliran rencana ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: Q V '= A' Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): 0.07 V '= 0.36 ¿ 0.21
m s
13. Menentukan kemiringan saluran (I) Kemiringan saluran ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: V '2 I= 4 2 K ×R3 Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): Untuk nilai faktor kekasaran diambil dari tabel pada poin nomor 4 dengan debit sebesar 0.07 m3/s yaitu 35. 2 0.21 I= 4 2 35 × 0.22 3 ¿ 0.000035
14. Menentukan freeboard (f) Freeboard ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: f =0.676 x h 0.5 Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): 0.5 f =0.676 x 0.37 ¿ 0.41
72
Hasil perhitungan lengkapnya sebagai berikut: Tabel 5. 7 Tabel Perhitungan Saluran Buang
15. Menentukan tinggi saluran Tinggi saluran ditentukan dengan menggunakan rumus berikut: H=f +h Contoh perhitungan untuk saluran buang tersier dari petak S3 Ka (SB_TS1): H=0.41+0.37 ¿ 0.78 m
Maka kesimpulan dimensi untuk setiap saluran buang sebaga berikut: Tabel 5. 8 Tabel Dimensi Saluran Buang Petak Ruas
Lua s (Ha )
SB_TS1
68
SB_SS1
14 1
SB_SS1_T S1 SB_SS1_T S2 SB_SB2 SB_SB2_T B1 SB_SB2_T B2
50 91 14 2 72 70
h (m) 0.3 7 0.4 5 0.3 4 0.4 0 0.4 5 0.3 8 0.3 7
73
b' (b bulat) (m) 0.56 0.72 0.50 0.61 0.72 0.57 0.56
I
f
H
0.0000 35 0.0000 65 0.0000 31 0.0000 48 0.0000 66 0.0000 37 0.0000 36
0.4 1 0.4 5 0.4 0 0.4 3 0.4 5 0.4 1 0.4 1
0.7 8 0.9 0 0.7 4 0.8 3 0.9 0 0.7 9 0.7 9
LAMPIRAN
74
