4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Irigasi Secara Umum
Air tunduk pada hukum gravitasi, sehingga air dapat mengalir melalui saluran-saluran secara alamiah ke tempat yang lebih rendah. Dalam sistem jaringan irigasi terdapat unsur-unsur pokok yaitu :
1. Bangunan-bangunan utama dan bangunan pelengkap.
2. Jaringan pembawa berupa saluran-saluran irigasi yang mengalirkan air irigasi ke petak tersier.
3. Petak-petak tersier.
4. Sistem pembuang berupa saluran pembuang dan bangunan.
2. Ketersediaan Air Irigasi
Ketersediaan air irigasi adalah jumlah volume air yang digunakan untuk mengairi daerah-daerah irigasi yang membutuhkan air. Ketersediaan air dihitung berdasarkan data debit sungai setengah bulanan dan dihitung berdasarkan analisa distribusi peluang dengan besar kejadian atau peluang 80%.
Setelah sederet kejadian disenaraikan, masing-masing diberi peringkat m, dimulai dengan m = 1 untuk nilai yang tertinggi, m = 2 untuk nilai kedua setelah yang tertinggi,dst mengikuti peringkat yang makin rendah. Peluang dihitung dengan rumus Weibull :
� = + ∙ %
Dengan :
m = peringkat kejadian n = banyaknya kejadian
5 Peluang P sebuah kejadian N-tahun dengan masa ulang Tr adalah
= �
Rumus ini pada mulanya dikembangkan oleh Weibull (1930), kemudian digunakan oleh Gumbel (1945), Chow (1953), Yelz (1952), US Geological Survey dan lain-lain. Semua variat dapat digambarkan pada kertas pcluang, besarnya peluang P(X) adalah 0 < P(Xm) < l. Dapat digunakan untuk sekelompok data tahunan atau partial, sehingga metode Weibull ini yang sering digambarkan untuk analisis peluang dan periode ulang (Soewarno, 1995).
3. Kebutuhan Air Irigasi
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapontranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air tanah (Sudjarwadi,1992). Kebutuhan air di sawah dinyatakan dalam mm/hari atau lt/dt/ha. Kebutuhan air belum termasuk efisiensi di jaringan tersier dan utama. Efisiensi dihitung dalam kebutuhan pengambilan air irigasi. Menurut Departemen Pekerjaan Umum (1986), kebutuhan air sawah untuk padi ditentukan oleh faktor-faktor berikut :
1. Penyiapan lahan.
2. Penggunaan konsumtif (evapotranspirasi). 3. Perkolasi dan rembesan.
4. Pergantian lapisan air. 5. Curah hujan efektif.
Kebutuhan air irigasi perlu dihitung dengan cermat disesuaikan dengan kondisi setempat agar tidak terjadi pemborosan pemakaian air. Menurut departemen pekerjaan umum (BPPI-bagian penunjang),1986, perkiraan kebutuhan air irigasi dibuat sebagai berikut :
6
3.1Kebutuhan Bersih Air di Sawah Untuk Padi (NFR)
= �� + � − � +
Dengan :
Etc = penggunaan konsumtif, mm/hari
P = kehilangan air akibat perkolasi, mm/hari Re = curah hujan efektif, mm/hari
WLR = penggantian lapisan air, mm/hari
3.2Kebutuhan Air Irigasi Di Intake (WRD)
= �
Dengan :
EI = efisiensi irigasi secara keseluruhan
3.3Kebutuhan Air Irigasi Penyiapan Lahan Untuk Padi (IR)
Kebutuhan air untuk penyiapan lahan dapat ditentukan secara empiris sebesar 250 mm, meliputi kebutuhan untuk penyiapan lahan dan untuk lapisan air awal setelah transplantasi selesai. (Kriteria Perencanaan Irigasi KP 01). Untuk lahan yang sudah lama tidak ditanami (bero), kebutuhan air untuk penyiapan lahan dapat ditentukan sebesar 300 mm. Kebutuhan air untuk persemaian termasuk dalam kebutuhan air untuk penyiapan lahan.
Analisis kebutuhan air selama pengolahan lahan dapat menggunakan metode seperti diusulkan oleh Van de Goor dan Ziljstra (1968) sebagai berikut :
� =� −∙ �
Dengan :
M = kebutuhan air untuk mengganti/mengkonpensasi air yang hilang (2.3)
(2.4)
7 akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah dijenuhkan. M = Eo + P
Eo = evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 × Eto selama penyiapan lahan, mm/hari
k = M ∙ T/S
T = jangka waktu penyiapan lahan, hari
S = air yang dibutuhkan untuk penjenuhan ditambah dengan 50 mm, jadi 200 + 50 = 250 mm
e = bilangan eksponen = 2,7182
Tabel 2.1 Kebutuhan Air Irigasi Selama Penyiapan Lahan (IR)
3.4Kebutuhan Air Irigasi Untuk Palawija (WRP)
� = �� − ��
Keterangan :
Etc = penggunaan konsumtif, mm/hari EI = efisiensi irigasi secara keseluruhan Re = curah hujan efektif, mm/hari
8 4. Hujan efektif
Hujan yang diharapkan terjadi selama satu musim tanam berlangsung disebut curah hujan efektif. Masa hujan efektif untuk suatu lahan persawahan dimulai dari pengolahan tanah sampai tanaman dipanen, tidak hanya selama masa pertumbuhan (Pasandaran dan Taylor, 1984). Dastane, 1974, menyatakan bahwa hujan efektif dipengaruhi oleh intensitas hujan, kebutuhan tanaman dan kemampuan lahan untuk menyiapkan air pada saat itu yang merupakan persentase dari banyaknya hujan yang turun pada kurun waktu (hari hujan) tertentu.
Besarnya curah hujan efektif diperoleh dari pengolahan data curah hujan harian hasil pengamatan pada stasiun curah hujan yang ada di daerah irigasi/daerah sekitarnya. Sebelum menentukan curah hujan efektif terlebih dahulu ditentukan nilai curah hujan andalan yakni curah hujan rata-rata setengah bulanan (mm/15 hari) dengan kemungkinan terpenuhi 80% dan kemungkinan tak terpenuhi 20% (Chow, 1994). Untuk memperoleh nilai R(setengah bulanan) maka dilakukan analisis frekuensi hidrologi (hidrologic frequency analysis).
Rumus menentukan curah hujan efektif :
� = ,7 ∙ 5 ∙
� ��� ℎ � �dengan:
Re = curah hujan efektif (mm/hari)
R(setengah bulanan) = curah hujan minimum tengah bulanan dengan periode ulang 5 tahun.
5. Penggunaan Konsumtif
Penggunaan konsumtif adalah jumlah air yang dipakai oleh tanaman untuk proses fotosintesis dari tanaman tersebut.
9 Penggunaan konsumtif dihitung dengan rumus berikut :
Etc = Kc . Eto
dengan :
Etc = Evapotranspirasi tanaman (mm/hari) Eto = Evapotranspirasi tanaman acuan (mm/hari) Kc = Koefisien tanaman
5.1 Evapotranspirasi Potensial
Evapotranspirasi Potensial (Potential Evapotranspiration) adalah evapotranspirasi yang terjadi apabila tersedia cukup air (dari partisipasi atau irigasi) untuk memenuhi pertumbuhan optimum). Sedangkan Evapotranspirasi Sesungguhnya (Actual Evapotranspiration) adalah evaporasi yang terjadi sesungguhnya, dengan kondisi pemberian air seadanya (Wiyono, 2000). Evapotranspirasi tanaman acuan cara Penman modifikasi (FAO) dengan masukan data iklim yang terdiri letak lintang, temperatur, kelembaban relatif, kecepatan angin dan lama penyinaran matahari. Doorenbos dan Pruilt dalam makalah FAO – ID No. 24 (1984) menjelaskan prosedur dari metode Penman Modifikasi yang banyak dipakai dan khususnya dipakai dalam perhitungan program komputer model Cropwat. Rumus perhitungan evapotranspirasi potensial (Eto) dengan menggunakan metode Penman Modifikasi adalah :
Eto = c * (W * Rn + (1-W) * f(u) * (ea – ed))
dengan :
Eto = evapotranspirasi tanaman (mm/hari) W = faktor temperatur
Rn = radiasi bersih (mm/hari) f(u) = faktor kecepatan angin
ea-ed = perbedaan antara tekanan uap air pada temperatur rata-rata dengan (2.8)
10 tekanan uap jenuh air (m bar)
c = angka koreksi Penman (iklim di Indonesia nilainya 0,86 – 1,1)
Tabel 2.2 Harga-harga koefisien tanaman padi
(Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi-01)
Tabel 2.3 Harga-harga koefisien tanaman palawija
(Sumber : FAO Guideline for Crop Water Requirements (Ref. FAO, 1977)
6. Perkolasi dan Rembesan
11 a. Tekstur tanah, tanah dengan tekstur halus mempunyai angka perkolasi yang rendah, sedangkan tanah dengan tekstur yang kasar mempunyai angka perkolasi yang besar.
b. Permeabilitas tanah
c. Tebal lapisan tanah bagian atas, makin tipis lapisan tanah bagian atas ini makin rendah/kecil angka perkolasinya.
Pemerintah Indonesia telah membuat standar pemakaian angka perkolasi seperti disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 2.4 Perkolasi
Jenis Tanah Angka Perkolasi
Padi (mm/hari) Palawija (mm/hari) Tekstur Berat (Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi – 01)
7. Efisiensi Irigasi
Efisiensi merupakan persentase perbandingan antara jumlah air yang dapat digunakan untuk pertumbuhan tanaman dengan jumlah air yang dikeluarkan dari pintu pengambilan. Menurut buku yang diterbitkan oleh DPU (Departemen Pekerjaan Umum), Pedoman dan Standar Perencanaan Teknis cetakan tahun 1986 penaksiran harga-harga efisiensi adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi di saluran dan bangunan pada saluran tersier = 0,9 b. Efisiensi di saluran dan bangunan pada saluran sekunder = 0,9 c. Efisiensi di saluran dan bangunan saluran primer = 0,8
12 8. Pergantian Lapisan Air
Penggantian lapisan air dilakukan menurut kebutuhan, dan biasanya dikerjakan setelah pemupukan. Jika tidak ada penjadwalan semacam itu. Lakukan penggantian sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm ( atau 3,3 mm/hari selama ½ bulan ) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi.
9. Analisa Distribusi Peluang Data Hidrologi
9.1Parameter Statistik
9.1.1 Rata-rata
Rata-rata hitung dari hasil pengukuran variat dengan nilai X1, X2, X3,…,Xn ialah hasil penjumlahan nilai-nilai tersebut dibagi dengan jumlah pengukuran sebesar n. Sehingga ditulis dengan persamaan :
̅ = ∑ �
Xi = nilai pengukuran dari variat
9.1.2 Deviasi Standar
Apabila penyebaran data sangat besar terhadap nilai rata-rata maka nilai S akan besar, akan tetapi apabila penyebaran data sangat kecil terhadap nilai rata-rata maka S akan kecil. Rumus yang digunakan untuk menghitung deviasi standar adalah sebagai berikut :
= √
∑��= ��−�̅�
(2.10)
13
9.1.3 Koefisien Variasi
Koefisien variasi (variation coefficient) adalah nilai perbandingan antara deviasi standar dengan nilai rata-rata hitung dari suatu distribusi. Koefisien variasi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
= ̅
Bila dinyatakan dalam persen :
= ̅∙
Kemencengan (skewness) adalah suatu nilai yang menunjukkan derajat tidak simetris (asymmetry) dari suatu bentuk distribusi. Koefisien kemencengan dapat diperoleh dengan rumus :
14 Keterangan :
CS = Koefisien kemencengan a = Parameter kemencengan S = deviasi standar
Xi = nilai variat ̅ = nilai rata-rata n = jumlah data variat
9.1.5 Koefisien Kurtosis
Koefisien kurtosis digunakan untuk menentukan keruncingan kurva distribusi, dan dapat dirumuskan sebagai berikut :
= − ∙ − ∙ − ∙ ∑ � − ̅
9.2Pemilihan Data Sebaran
Metode analisis hidrologi dipilih berdasarkan jenis sebaran. Adapun jenis sebaran dan syarat-syarat yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :
Tabel 2.5 Jenis sebaran
15 Distribusi Pearson III
Distribusi Log Pearson III Distribusi Gumbel (Sumber : Soewarno, 1995)
9.3Distribusi Peluang
Distribusi peluang (probability distribution) adalah suatu distribusi yang menggambarkan peluang dari sekumpulan variat sebagai pengganti frekuensinya Distribusi peluang meliputi distribusi normal, distribusi Gumbel tipe I, distribusi Gumbel tipe III, distribusi Pearson, distribusi Log Pearson tipe III, distribusi Frechet, distribusi log normal, distribusi Goodrich (Soewarno, 1995).
9.3.1 Distribusi normal
Menurut Soewarno, 1995, mengatakan bahwa distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gaus (Soewarno,1995).
Persamaan garis lurus yang digunakan adalah
= ̅ + � ∙
Keterangan :X = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan besar peluang tertentu atau pada periode ulang tertentu.
k = faktor frekuensi Gauss
9.3.2 Distribusi Gumbel Tipe I
Persamaan garis lurus yang digunakan dalam distribusi Gumbel tipe I adalah sebagai berikut :
Y = a ∙ (X - X0)
(2.17)
16 a = , 8
�
X0 = X̅– 0,455 ∙ S
9.3.3 Distribusi Gumbel Tipe III
Parameter distribusi Gumbel tipe III adalah :
= ̅ + ∙
∈= − ∙
Persamaan untuk tiap nilai log Y dan nilai X yang diharapkan adalah :
� − � = � − � + ∙ �
9.3.4 Distribusi Pearson Tipe III
Persamaan yang digunakan untuk menentukan persamaan distribusi Pearson tipe III adalah :
= ̅ + � ∙ Keterangan :
X = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan besar peluang tertentu atau pada periode ulang tertentu.
k = faktor frekuensi distribusi Pearson
9.3.5 Distribusi Log Pearson Tipe III
Persamaan garis lurus untuk distribusi log pearson tipe III adalah :
17 Table 2.6 Variabel distribusi Gauss
(Sumber : Bonnier, 1980)
Table 2.7 Nilai variabel reduksi Gumbel
18 Table 2.8 Skala parameter untuk distribusi Gumbel tipe III
19 Tabel 2.9 Nilai reduksi variat untuk distribusi Gumbel tipe III
20 Tabel 2.10 Nilai k untuk distribusi Pearson tipe III dan Log Pearson tipe III
