Makalah Neraca Air [PDF]

Citation preview

KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan izin-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan sebaik-baiknya. Makalah ini disusun dalam rangka memenuhi tugas yang telah diberikan. Penulis bermaksud untuk menyajikan yang terbaik, namun dengan segala keterbatasan yang dimiliki tentunya makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Terlepas dari hal tersebut penulis berharap makalah ini ada manfaatnya.



Surakarta,



November 2013



Penulis



1



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ……………………………………………………...........1 DAFTAR ISI ……………………………………………………………………..2 BAB I PENDAHULUAN A. Latar belakang ……………………………...………………………..3 B. Rumusan Masalah …………………………………………................4 C. Tujuan Pembahasan ………………………………………………….4 BAB II PEMBAHASAN A. Definisi Neraca Air (Water Balance) ..................................................5 B. Manfaat Prediksi Neraca Air ...............................................................6 C. Proses-proses Aliran yang Penting dalam Neraca Air..........................6 D. Penjelasan tentang Neraca Air Umum, Neraca Air Lahan dan Neraca Air Tanaman..........................................................................................8 E. Contoh Perhitungan Neraca Air Umum dan Neraca Air Lahan.....................................................................................................9 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan ……………………………………..……………...…...12 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................13



2



BAB I PENDAHULUAN



A. Latar belakang Air ialah salah satu faktor yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup di bumi. Begitu pentingnya air bagi kehidupan, sehingga manusia berusaha melestarikan air agar penggunaannya dapat lebih efektif dan efisien serta mencegah kehilangan air secara sia-sia. Air hujan sebagai salah satu sumber air yang murah dan melimpah, dalam bidang pertanian dimanfaatkan dengan sebaikbaiknya untuk menghasilkan produksi yang maksimal. Namun seringkali hadirnya hujan belum disertai dengan penanaman jenis-jenis tanaman yang mempunyai kebutuhan air sesuai dengan keadaan curah hujan. Hal tersebut dapat mengakibatkan banyaknya air hujan yang tersisa bahkan malah kekurangan air (jika merupakan daerah tadah hujan). Penaksiran kebutuhan air untuk satu lahan pertanaman sangat diperlukan untuk menentukan pola tanam berdasarkan kebutuhan dan ketersediaan air hujan yang ada. Hal tersebut dilakukan sebagai usaha untuk memanfaatkan sumber daya alam (hujan) dengan sebaik-baiknya serta untuk mendapatkan hasil semaksimal mungkin. Untuk menganalisis hubungan iklim, tanah dan tanaman dilakukan dengan metode neraca air. Metode neraca air digunakan untuk mengetahui kecukupan air untuk tanaman tertentu pada jenis tanah tertentu dan lokasi tertentu. Kecukupan air selama masa pertanaman menentukan potensi kehilangan hasil tanaman yang bersangkutan. Tanaman membutuhkan air yang cukup selama masa pertumbuhannya. Kekurangan air akan mengakibatkan reduksi transpirasi tanaman dan kondisi ini berakibat pada penurunan hasil tanaman. Input air tanaman berasal dari curah hujan, sedangkan air yang tersimpan pada zona perakaran digunakan oleh tanaman untuk transpirasi, dan sebagian hilang melalui evaporasi. Metode neraca air umum dan neraca air lahan perhitungan-perhitungan terhadap curah hujan (CH), Evaporasi (Eo) dan Evaporasi potensial (ETP).



3



B. Rumusan Masalah 1. Apa definisi neraca air (water balance) ? 2. Apa manfaat prediksi neraca air ? 3. Bagaimana proses-proses aliran yang penting dalam neraca air ? 4. Jelaskan tentang neraca air umum, neraca air lahan dan neraca air tanaman ! 5. Bagaimana contoh perhitungan neraca air umum dan neraca air lahan ?



C. Tujuan Pembahasan 1. Untuk mengetahui definisi neraca air (water balance). 2. Untuk mengetahui manfaat prediksi neraca air. 3. Untuk mengetahui proses-proses aliran yang penting dalam neraca air. 4. Untuk mengetahui tentang neraca air umum, neraca air lahan dan neraca air tanaman. 5. Untuk mengetahui contoh perhitungan neraca air umum dan neraca air lahan.



4



BAB II PEMBAHASAN



A. Definisi Neraca Air (Water Balance) Neraca air (water balance) merupakan neraca masukan dan keluaran air disuatu tempat pada periode tertentu, sehingga dapat untuk mengetahui jumlah air tersebut kelebihan (surplus) ataupun kekurangan (defisit). Kegunaan mengetahui kondisi air pada surplus dan defisit dapat mengantisipasi bencana yang kemungkinan terjadi, serta dapat pula untuk mendayagunakan air sebaik-baiknya. Kesetimbangan air dalam suatu sistem tanah-tanaman dapat digambarkan melalui sejumlah proses aliran air yang kejadiannya berlangsung dalam satuan waktu yang berbeda-beda. Persamaan neraca air dapat digunakan untuk menghitung besarnya aliran air yang masuk dan keluar dari sebuah sistem. Sistem tersebut dapat berupa kolom tanah atau wilayah aliran sungai. Neraca air juga dapat berarti cara suatu organisme mengatur ketersediaan air dalam tubuhnya pada kondisi kering atau panas.



Manfaat Neraca Air Manfaat secara umum yang dapat diperoleh dari analisis neraca air antara lain: 1.



Digunakan sebagai dasar pembuatan bangunan penyimpanan dan pembagi air serta saluran-salurannya. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang defisit air.



2.



Sebagai dasar pembuatan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang surplus air.



3.



Sebagai dasar pemanfaatan air alam untuk berbagai keperluan pertanian seperti tanaman pangan – hortikultura, perkebunan, kehutanan hingga perikanan.



5



Komponen Neraca Air Ada beberapa komponen pada neraca air, antara lain : 1. Kapasitas menyimpan air (jumlah ruang pori) 2. Infiltrasi 3. Run off 4. Evapotranspirasi 5. Curah hujan 6. Jenis vegetasi Hubungan Neraca Air dengan Siklus Hidrologi Dalam konsep siklus hidrologi bahwa jumlah air di suatu luasan tertentu di permukaan bumi dipengaruhi oleh besarnya air yang masuk (input) dan keluar (output) pada jangka waktu tertentu. Semakin cepat siklus hidrologi terjadi maka tingkat neraca air nya semakin dinamis. Kesetimbangan air dalam suatu sistem tanah-tanaman dapat digambarkan melalui sejumlah proses aliran



air yang kejadiannya berlangsung dalam



satuan waktu yang berbeda-beda.



B. Manfaat Prediksi Neraca Air 1. Digunakan sebagai dasar pembuatan bangunan penyimpana dan pembagi air serta saluran-salurannya. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang defisit air. 2. Sebagai dasar pembuatan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang surplus air. 3. Sebagai dasar pemanfaatan air alam untuk berbagai keperluan pertanian seperti tanaman pangan – hortikultura, perkebunan, kehutanan hingga perikanan.



C. Proses-proses Aliran yang Penting dalam Neraca Air 1.



Hujan atau irigasi (mungkin dengan tambahan aliran permukaan yang masuk ke



6



petak atau run-on) dan pembagiannya menjadi infiltrasi dan limpasan permukaan (dan/atau genangan di permukaan) dalam skala waktu detik sampai menit. 2.



Infiltrasi kedalam tanah dan drainasi (pematusan) dari dalam tanah melalui lapisanlapisan dalam tanah dan/atau lewat jalan pintas seperti retakan yang dinamakan by-pass flow dalam skala waktu menit sampai jam.



3.



Drainasi



lanjutan



dan



aliran



bertahap



untuk



menuju



kepada



kesetimbangan hidrostatik dalam skala waktu jam sampai hari. 4.



Pengaliran larutan tanah antara lapisan-lapisan tanah melalui aliran massa (mass flow).



5.



Penguapan atau evaporasi dari permukaan tanah dalam skala waktu jam sampai hari.



6.



Penyerapan air oleh tanaman dalam skala waktu jam hingga hari, tetapi sebagian besar terjadi pada siang hari ketika stomata terbuka.



7.



Kesetimbangan hidrostatik melalui sistem perakaran dalam skala waktu jam hingga hari, tetapi hampir semua terjadi pada malam hari pada saat transpirasi nyaris tidak terjadi.



8.



Pengendali hormonal terhadap transpirasi (memberi tanda terjadinya kekurangan air) dalam skala waktu jam hingga minggu.



9.



Perubahan volume ruangan pori makro (dan hal lain yang berkaitan) akibat penutupan dan pembukaan rekahan (retakan) tanah yang mengembang dan mengerut serta pembentukan dan penghancuran pori makro oleh hewan makro dan akar. Peristiwa ini terjadi dalam skala waktu hari hingga minggu. Pengaruh utama kejadian adalah terhadap aliran air melalui jalan pintas (by-pass flow) dan penghambatan proses pencucian unsur hara.



7



D. Penjelasan tentang Neraca Air Umum, Neraca Air Lahan dan Neraca Air Tanaman Model neraca air cukup banyak, namun yang biasa dikenal terdiri dari tiga model, antara lain: 1.



Model Neraca Air Umum Model ini menggunakan data-data klimatologis dan bermanfaat untuk mengetahui berlangsungnya bulan-bulan basah (jumlah curah hujan melebihi kehilangan air untuk penguapan dari permukaan tanah atau evaporasi maupun penguapan dari sistem tanaman atau transpirasi, penggabungan keduanta dikenal sebagai evapotranspirasi).



2.



Model Neraca Air Lahan Model ini merupakan penggabungan data-data klimatologis dengan data-data tanah terutama data kadar air pada Kapasitas Lapang (KL), kadar air tanah pada Titik Layu Permanen (TLP), dan Air Tersedia (WHC = Water Holding Capacity). a.



Kapasitas lapang adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang menunjukkan jumlah air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan tanah tersebut akan terus-menerus diserap akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama makin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak lagi mampu menyerap airsehingga tanaman menjadi layu. Kandungan air pada kapasitas lapang diukur pada tegangan 1/3 bar atau 33 kPa atau pF 2,53 atau 346 cm kolom air.



b. Titik layu permanen adalah kondisi kadar air tanah dimana akar-kar tanaman tidak mampu lagi menyerap air tanah, sehingga tanaman layu. Tanaman akan tetap layu pada siang atau malam hari. Kandungan air pada titik layu permanen diukur pada tegangan 15 bar atau 1.500 kPa atau pF 4,18 atau 15.849 cm tinggi kolom air. c.



Air tersedia adalah banyaknya air yang tersedia bagi tanaman yaitu selisih antara kapasitas lapang dan titik layu permanen.



8



3.



Model Neraca Air Tanaman Model ini merupakan penggabungan data klimatologis, data tanah, dan data tanaman. Neraca air ini dibuat untuk tujuan khusus pada jenis tanaman tertentu. Data tanaman yang digunakan adalah data koefisien tanaman pada komponen keluaran dari neraca air. Neraca air adalah gambaran potensi dan pemanfaatan sumberdaya air dalam periode tertentu. Dari neraca air ini dapat diketahui potensi sumberdaya air yang masih belum dimanfaatkan dengan optimal.



Secara kuantitatif, neraca air menggambarkan prinsip bahwa selama periode waktu tertentu masukan air total sama dengan keluaran air total ditambah dengan perubahan air cadangan (change in storage). Nilai perubahan air cadangan ini dapat bertanda positif atau negatif (Soewarno, 2000).



E. Contoh Perhitungan Neraca Air Umum dan Neraca Air Lahan Konsep neraca air pada dasarnya menunjukkan keseimbangan antara jumlah air yang masuk ke, yang tersedia di, dan yang keluar dari sistem (sub sistem) tertentu. Secara umum persamaan neraca air dirumuskan dengan (Sri Harto Br., 2000).



di mana: = presipitasi = aliran permukaan (runoff) = evapotranspirasi = perubahan cadangan air (dalam tanah atau batuan dasar) Yang dimaksud dengan masukan adalah semua air yang masuk ke dalam sistem, sedangkan keluaran adalah semua air yang keluar dari sistem. Perubahan tampungan adalah perbedaan antara jumlah semua kandungan air (dalam berbagai sub sistem) dalam satu unit waktu yang ditinjau, yaitu antara



9



waktu terjadinya masukan dan waktu terjadinya keluaran. Persamaan ini tidak dapat dipisahkan dari konsep dasar yang lainnya (siklus hidrologi) karena pada hakikatnya, masukan ke dalam sub sistem yang ada, adalah keluaran dari sub sistem yang lain dalam siklus tersebut (Sri Harto, 2000). Jumlah air dalam laisan tanah ditentukan oleh faktor-faktor yang memberikan air dan yang mengambil air dari lapisan tersebut. Sehingga persamaan neraca air tanah bisa dinyatakan dalam bentuk yang paling sederhana sebagai beikut : Perubahan air dalam tanah = Jumlah air masuk – Kehilangan air



Penambahan Air ke dalam Tanah : Air biasanya masuk kedalam tanah melalui tiga cara yang bisa diukur, yaitu hujan atau presipitasi(P), irigasi (I) dan sumbangan dari air tanah melalui (K). Air tanah menyumbangkan air ke zonaperakaran melalui proses kenaikan air secara kapiler dan jumlahnya cukup memadai apabilapermukaan air tanah dangal (dekat dengan permukaan tanah). Jadi, masukan air ke dalam tanah dapat dinyatakan dengan : Pemasukan Air = P + I + K



Pengambilan Air dari dalam Tanah Air meninggalkan lapisan tanah melalui proses evaporasi atau penguapan dari permulaan tanah dan/atau transpirasi oleh tanaman yang dikenal dengan istilah evapotranspirasi (ET), dan drainasi dalam (D). Sebagian air hujan tidak sempat masuk ke dalam tanah (infiltrasi) karena mengalir dipermukaan sebagai limpasan permukaan atau runoff (LP). Ketiga variabel kehilangan air dari lapisan tanah ini merupakan faktor negatif dalam persamaan neraca air, yang dinyatakan sebagai berikut : Kehilangan Air = ET + D + LP



10



Neraca Air Tanah Perubahan kandungan air tanah merupakan perbedaan antara jumlah air yang masuk dan air yang keluar, dinyatakan melalui persamaan : Perubahan Jumlah Air dalam Tanah = (P + I + K) – (ET + D + LP)



Air dalam tanah ini berada dalam zona perakaran selama periode waktu tertentu. Jumlah air inibisa diukur. Besarnya perubahan jumlah air dalam lapisan ini antara satu pengukuran denganpengukuran kedua dipengaruhi oleh sumbangan



dari komponen-komponen



persamaan



neracaair.



Misalnya,



jumlah air yang ada dalam zona perakaran pada saat awal adalah M1 dan pada akhir periode menjadi M2, maka persamaan neraca air dapat dinyatakan dengan : M1 – M2 = P + I + K – ET – D – LP atau M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP



Melalui persamaan ini, kita bisa menghitung salah satu variabel apabila variabel-variabel lainnyasudah diketahui.Data kuantitatif curah hujan (P), evapotranspirasi (ET), drainasi dalam (D) dan kandungan air pada saat tertentu )M1 dan M2) untuk berbagai lokasi dan berbagai praktek sangat bermanfaatuntuk memilih strategi manejemen air yang tepat. Untuk melihat secara jelas bulan surplus dan defisit dari neraca air maka buatlah grafik dimana sumbu-x adalah bulan dan sumbu-y adalah curah hujan, ETP dan ETA.



11



BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan 1. Neraca air (water balance) merupakan neraca masukan dan keluaran air disuatu tempat pada periode tertentu, sehingga dapat untuk mengetahui jumlah air tersebut kelebihan (surplus) ataupun kekurangan (defisit). 2. Sifat tanah yang merupakan komponen-komponen neraca air, misalnya kapasitas menyimpan air (jumlah ruang pori), infiltrasi, kemantapan pori sangat dipengaruhi oleh macam penggunaan lahan atau jenis dan susunan tanaman yang tumbuh di tanah tersebut. 3. Terdapat 3 model neraca air yaitu, model neraca air umum, air lahan, dan tanaman. Manfaat dari adanya neraca air ini antara lain digunakan sebagai dasar pembuatan bangunan penyimpanan dan pembagi air serta saluransalurannya, sebagai dasar pembuatan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir, sebagai dasar pemanfaatan air alam untuk berbagai keperluan pertanian seperti tanaman pangan – hortikultura, perkebunan, kehutanan hingga perikanan.



12



DAFTAR PUSTAKA



Arsyad. 1989. Konservasi Tanah dan Air. Penerbit Institut Pertanian Bogor. Bogor Soewarno. 2000. Hidologi Operasional. Bandung : Nova. Sosrodarsono, S. 1985. Hidrologi untuk Pengairan. PT. Paradyna Paramita. Jakarta. Sri Harto, BR. 2000). Hidrologi: Teori, Masalah, Penyelesaian. Yogyakarta: Nafiri. Anonim. Neraca Air. http://id.wikipedia.org/. Diakses pada 07 November 2013. Siagian, Prasetyo. 2011. Menghitung Neraca Air Lahan Bulanan. http://Ilmutanah.blogspot.com/. Diakses pada 07 November 2013. Widianto. 2012. Pengantar Neraca Air Tanah. http://www.academia.edu/. Diakses pada 07 November 2013.



13