TINJAUAN PUSTAKA
Gambaran Umum Daerah Irigasi Ular di Kawasan Sumber Rejo
Kawasan Sumber Rejo terletak kecamatan yakni Kecamatan Pagar Merbau, Kabupaten. Deli Serdang Kabupaten Deli Serdang terletak pada posisi 2°57" Lintang Utara, 3°16" Lintang Selatan, 98° 27" Bujur Barat dengan luas wilayah 2.497,72 km2
Secara geografis terletak pada wilayah pengembangan Pantai Timur Sumatera Utara serta memiliki topografi, kountur dan iklim yang bervariasi. Kawasan hulu yang kounturnya mulai bergelomang sampai terjal, berhawa tropis pegunungan, kawasan dataran rendah yang landai sementara kawasan pantai berhawa tropis pegunungan.
dengan batas wilayah sebagai berikut sebelah utara dengan Selat Sumatera, sebelah selatan dengan Kabupaten Karo, sebelah timur dengan Kabupaten Serdang Bedagai, serta sebelah barat berbatasan dengan Kabupaten Karo dan Kabupaten Langkat (Pemerintahan Kabupaten Deli Serdang, 2008).
Kabupaten Deli Serdang terdapat lima Daerah Aliran Sungai (DAS) yaitu DAS Belawan, DAS Deli, DAS Percut dan DAS Ular dengan luas areal 378.841 Ha yang kesemuanya bermuara ke Selat Malaka dengan hulunya berada di Kabupaten Simalungun dan Karo. Pada umumnya sub DAS ini dimanfaatkan untuk mengairi areal persawahan sebagai upaya peningkatan produksi pertanian.
Tabel 1. Daerah Aliran Sungai Kabupaten Deli Serdang
Daerah Aliran DAS Sub DAS Luas Areal Keterangan Belawan Belawan Hulu
Belawan Hilir
76.003 Sebagian melintasi Kota Medan dan Langkat Deli Petani Deli Babura Bakala Sei Sekambing Sebagian melintasi Wilayah Kota Medan
Percut Percut Hulu
Percut Hilir
51.40
Belumai Belumai 75.460
Ular Bah Karai
Buaya Ular Karang Perbaungan 127.796 Sebagian melintasi Wilayah kab. Serdang Bedagai Sistem Drainase
Drainase secara umum dapat didefenisikan sebagai suatu tindakan teknis untukmengurangi kelebihan air yang berasal dari airhujan, rembesan, maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan sehingga fungsi kawasan tidak terganggu dan lahan dapat difubgsikan secara optimal (Pentardi, 1996)
Sumber utama dari kelebihan air yang membuat drainase diperlukan pada bagian tanah irigasi adalah kehilangan akibat rembesan dari reservoar atau saluran dan kehilangan akibat perkolasi yang dalam dari tanah irigasi. Pemakaian air yang efisien pada daerah irigasi yang lebih tinggi mengurangi keperluan drainase dari daerah yang lebih rendah. Penggenangan dari daerah yang lebih rendah sejalan dengan limpahan sungai dan saluran-saluran drainase alamiah selama periode aliran maksimum merupakan pembentuk sumber kelebihan air dalam daerah lembah tertentu dalam daerah kering dari berbagai arah.
Dalam merancang suatu cara pengaliran air pengairan (drainase) agar tidak terjadi kelebihan pada lahan pertanaman perlu diperhatikan faktor-faktor yang berpengaruh sebagai berikut :
a. Jenis tanah dari lahan yang akan diberi saluran drainase b. Kondisi iklim terutama curah hujan
c. Kedalaman permukaan air tanah yang sesuai untuk jenis tanaman yang dibudidayakan (Israelsen and Hansen, 1962).
Ciri-ciri drainase yang baik yaitu : (1) memberikan kemudahan pembajakan dan penanaman seawal mungkin, (2) memperpanjang musim tumbuh-tumbuhan, (3) menyiapkan kelembaban tanah yang lebih berarti dan makanan untuk tanaman dengan meningkatkan kedalaman tanah untuk daerah akar, (4) membantu ventilasi tanah, (5) mengurangi erosi tanah dan pengaluran, (6) temperatur tanah lebih tinggi.
Drainase juga memperbaiki saniter dan kesehatan lingkungan dan membuat daerah pemukiman lebih menarik (Hansen, dkk, 1992).
Perhitungan Debit
Menurut Chow dan E.Nensi (1997), saluran terbuka adalah suatu saluran dimana cairan mengalir dengan permukaan bebas yang terbuka terhadap tekanan atmosfir. Berdasarkan asalnya, saluran terbuka dapat digolongkan menjadi saluran alami dan saluran buatan. Saluran terbuka dapat berbentuk saluran, talang, terjunan, dan sebagainya. Bentuk penampang saluran yang biasa dipakai untuk saluran tanah yang tidak dilapis adalah bentuk trapesium. Hal ini disebabkan karena kemantapan kemiringan dinding saluran dapat disesuaikan. Bentuk persegi panjang biasa dipakai untuk saluran yang dibangun dengan bahan yang mantap seperti pasangan batu padas, logam dan kayu. Penampang segitiga dipakai untuk saluran yang kecil, selokan, dan penelitian di laboratorium. Sedangkan penampang lingkaran dipakai untuk saluran pembuang air kotor dan gorong-gorong yang berukuran sedang maupun kecil.
Untuk menghitung debit pada aliran saluran terbuka dapat dihitung dengan Persamaan Kontinuitas : Q = V x A …...……….(1) Dimana :
Q = debit ( m3
V = kecepatan aliran (m/det) /det)
Pengukuran debit dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung dengan menggunakan sekat ukur, dan secara tidak langsung dapat dilakukan dengan mengukur luas saluran dan mengatur aliran air. Kecepatan aliran air (V) dapat diukur dengan berbagai cara seperti menggunakan metode pelampung,
current meter, atau dengan menggunakan persamaan. Pada penelitian ini kecepatan
aliran air (V) diukur dengan metode pelampung.
Pelampung digunakan sebagai alat pengukur kecepatan aliran, apabila yang diperlukan adalah besaran kecepatan aliran dengan tingkat ketelitian yang relatif kecil. Walaupun demikian, cara ini masih dapat digunakan dalam prakteknya.
Metode ini dapat dengan mudah dilakukan walaupun keadaan permukaan air tinggi, dan selain itu karena dalam pelaksanaannya tidak dipengaruhi oleh kotoran atau kayu-kayu yang terhanyutkan, maka cara inilah yang sering digunakan. Tempat yang sebaiknya dipilih untuk pengukuran kecepatan aliran yaitu bagian sungai atau saluran yang lurus dengan dimensi seragam, sehingga lebar permukaan air dapat dibagi dalam beberapa bagian dengan jarak lebar antara 0,25 m sampai 3 m atau lebih tergantung dari lebar permukaan (Kartasapoetra dan Sutedjo, 1994).
Pada setiap bagian lebar tadi diapungkan suatu pelampung, waktu mengalirnya pelampung sampai jarak tertentu dicatat/diukur dengan stopwatch, dengan cara demikian dapat dihitung kecepatan aliran, dan selanjutnya dilakukan perhitungan debit.
Luas penampang tiap-tiap saluran drainase pada penelitian ini diukur dengan menggunakan metode 1/3 Simpson yaitu :
A =
(
ho−∑
hgenap −∑
hganjil−hn)
d 4 2 3 ………...……….. (2) dimana : A = Luas Penampang ( ) d = jarak lebar (interval) (m)h = kedalaman / tinggi permukaan air (m) Curah Hujan Rancangan
Salah satu distribusi dari serangkaian distribusi yang dikembangkan Person yang menjadi perhatian ahli sunber daya air adalah Log Person Type III, tiga parameter penting dalam Log Person Type III yaitu: (i) harga rata-rata; (ii) simpangan baku; dan (iii) koefisien kepencengan.
Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log Person Type III
Ubah kedalam bentuk logaritmis, X = logX
Hitung harga rata-rata :
log n X X n i i
∑
= = 1 log Hitung harga simpangan baku :
S = 5 , 0 1 2 1 log (log − −
∑
= n X X n i i Hitung koefisien kepencengan : G =
(
)(
)
3 1 3 2 1 ) log (log s n n X X n n i i − − −∑
= Hitung logaritma hujan atau banjir dengan periode ulang T dengan rumus : Log XT = log X + K.s
Dimana K adalah variable standar (standardized variable) untuk X yang besarnya tergantung koefisien kepencengan G (Suripin, 2004).
Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi suatu daerah tangkapan air adalah waktu yang dibutuhkan oleh air untuk mengalir dari titik terjauh di permukaan tanah dari daerah tersebut ke titik pengeluaran, dimana saat itu tanah telah menjadi jenuh dan cekungan-cekungan kecil sudah tergenang air ( Schwab dkk, 1997). Untuk menghitung waktu konsentrasi dapat digunakan rumus Flow Through Timeand Dermot sebagai berikut :
Tc = 1,67. 10 7 , 0 S L -3
dimana : Tc = waktu konsentrasi (jam)
……….…………...……(3)
L = panjang saluran (m) S = Kemiringan saluran (m/m)
Intensitas Curah Hujan
Intensitas adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan tiap satuan waktu. Besarnya intensitas hujan berbeda-beda tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Untuk menghitung nilai I dari data hujan harian digunakan persamaan Mononobe dengan nilai t sama dengan Tc. Persamaan Mononobe dinyatakan sebagai berikut:
I = 3 / 2 24 24 24 Tc R ……….……...………...(4)
dimana I adalah intensitas curah hujan selama waktu Tc (mm/jam), Tc adalah waktu konsentrasi (jam), dan adalah curah hujan dalam 24 jam (mm).
Lama waktu hujan adalah lama waktu berlangsungnya hujan,dalam hal ini dapat mewakili total curah hujan atau periode hujan yang singkat dari curah hujan yang relative seragam. Untuk menentukan nilai intensitas hujan biasanya menggunakan data curah hujan untuk daerah penelitian yang terdiri atas lama hujan dan interval waktu hujan.
Intensitas hujan adalah jumlah hujan persatuan waktu. Untuk mendapatkan nilai intensitas hujan di suatu tempat maka alat penakar hujan yang digunakan harus mampu mencatat besarnya volume hujan dan waktu mulai berlangsungnya hujan sampai hujan tersebut berhenti. Intensitas hujan atau ketebalan hujan per satuan waktu lazimnya dalam satuan milimeter per jam. Data intensitas hujan biasanya
dimanfaatkan untuk perhitungan-perhitungan prakiraan besarnya erosi, debit puncak (banjir), perencanaan drainase, dan bangunan air lainnya (Asdak, 1995).
Perhitungan debit banjir dengan metode rasional memerlukan data intensitas curah hujan. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada kurun waktu dimana air tersebut terkonsentrasi. Intensitas curah hujan dinotasikan dengan huruf I dengan satuan mm/jam (Loebis, dkk, 1993).
Pendugaan Debit Puncak Limpasan Permukaan
Limpasan didefenisikan sebagai bagian curah hujan yang membuat aliran kearah saluran, sungai-sungai, danau, atau laut sebagai aliran permukaan atau aliran bawah tanah. Istilah limpasan sering diartikan sebagai aliran permukaan (run off)
(Schwab, et. all, 1966).
Sosrodarsono dkk, (2003) menyatakan limpasan adalah air yang mencapai sungai tanpa mencapai permukaan air tanah, yakni curah hujan yang dikurangi dengan besarnya infiltrasi, air yang tertahan, dan besarnya genangan. Limpasan permukaan merupakan bagian yang penting dari puncak banjir.
Ada 3 cara untuk memperkirakan debit puncak yaitu : 1. Cara Statistik (Probabilistik)
2. Cara Satuan hidrograf
3. Cara Empiris (Whistler, Rasional, dll)
Pada penelitian ini digunakan cara empiris yaitu dengan menggunakan metode rasional. Metode ini sudah dipakai sejak pertengahan abad 19 dan merupakan metoda
yang paling sering dipakai untuk perencanaan banjir daerah perkotaan. Walaupun banyak yang mengkritik akurasinya, namum metoda ini tetap dipakai karena kesederhanaannya. Metoda ini dipakai untuk DAS yang kecil. Metoda ini juga menunjukkan parameter-parameter yang dipakai metoda perkiraan banjir lainnya yaitu koefisien run off, intensitas hujan, dan luas DAS. Kurva frekuensi intensitas-lamanya dipakai untuk perhitungan limpasan (run off) dengan rumus rasional untuk perhitungan debit puncak (Dumairy, 1992).
Aliran pada saluran atau sungai tergantung dari beberapa faktor. Dalam kaitannya dengan limpasan, faktor yang berpengaruh secara umum dapat dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yakni faktor meteorologi dan karakteristik daerah tangkapan saluran atau daerah aliran sungai (DAS).
Faktor-faktor meteorologi yang berpengaruh pada limpasan terutama adalah karakteristik hujan yang meliputi intensitas hujan, durasi hujan, dan distribusi curah hujan, sedangkan faktor-faktor karakteristik daerah tangkapan saluran atau daerah aliran sungai (DAS) meliputi bentuk dan panjang saluran, jenis tanah, tata guna lahan, kemiringan lahan dan sebagainya.
Pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam koefisien aliran permukaan (C), yaitu bilangan yang menampilkan perbandingan antara besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran permukaan itu merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai C berkisar antara 0 – 1. Nilai C = 0 menunjukkan bahwa semua air hujan terintersepsi dan terinfiltrasi ke dalam tanah, sebaliknya untuk nilai C = 1
menunjukkan bahwa air hujan mengalir sebagai aliran permukaan. Pada DAS yang baik harga C mendekati nol dan semakin rusak suatu DAS maka harga C semakin mendekati satu (Kodoatie dan Syarief, 2005).
Untuk menduga dan mengetahui basarnya debit puncak limpasan permukaan dapat digunakan metode rasionalkarena lebih sempurna, mudah dimengerti dan sering digunakan pada daerah yang luasan relatif kecil dan curah hujan yang dianggapseragam. Metode rasional dikembangkan dari beberapa asumsi yaitu::
1. Curah hujan terjadi dengan intensitas yang seragam selama paling sedikit sama dengan waktu konsentrasi suatu daerah tangkapan air.
2. Curah hujan terjadi dengan intensitas yang seragam pada seluruh tangkapan air. Metode rasionaldapat dinyatakan dalam bentuk persamaan:
Q=0,002778 CIA...(5) Dimana C adalah koefisien limpasan, I adalah intensitas hujan rata-rata untuk limpasan permukaan yang lamanya setara dengan waktu konsentrasi (mm/jam), A adalah luas daerah tangkapan air (Ha)
(Schwab et.al., 1997).
Koefisien limpasan ( C ) dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara tinggi aliran dengan tinggi hujan. Harga C berubah sesuai dengan perubahan penggunaan lahan. Harga C dapat dilihat pada Tabel 2
Tabel 2. Harga koefisien limpasan
Penutup Lahan Harga “ C “
Hutan Lahan Kering Sekunder 0,03
Belukar 0,07
Hutan Tanaman Industtri 0,05
Hutan Rawa Sekunder 0,15
Perkebunan 0,40
Pertanian Lahan Kering 0,10
Pertanian Lahan Kering Campur 0,10
Pemukiman 0,60
Sawah 0,15
Tambak 0,05
Terbuka 0,20
Perairan 0,05
Pada penelitian ini untuk memperoleh nilai debit puncak (Q) nilai A yang digunakan ≠ luas DAS melainkan A = luas daerah tangkapan saluran drainase pada daerah Irigasi Ular di Kawasan Sumber Rejo Kabupaten Deli Serdang.
Koefisien limpasan merupakan variabel yang paling menentukan debit banjir. Pemilihan harga C yang tepat memerlukan pengalaman hidrologi yang luas. Faktor utama yang memepengaruhi C adalah laju infiltrasi tanah atau persentase lahan kedap air, kemiringan lahan, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan.
Koefisien limpasan juga tergantung pada sifat dan kondisi tanah. Laju infiltrasi menurun pada hujan yang terus-menerus dan juga dipengaruhi oleh kondisi kejenuhan air sebelumnya. Faktor lain yang mempengaruhi nilai C yaitu air tanah, derajat kepadatan tanah, porositas tanah dan simpanan depresi (Suripin,2004).
Jika daerah sekitar saluran terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien aliran permukaan yang berbeda, maka C dapat dihitung dengan persamaan berikut :
C =
∑
∑
= i n i i i A A C 1 ………...(6)dimana : = luas lahan dengan jenis penutup lahan i
Ci
n = jumlah jenis penutup lahan
