5 2.1 Analisa Evaporasi Metode Pennman
Untuk perhitungan evapotranspirasi potensial dilakukan dengan menggunakan Metode Penman yang telah dimodifikasi yang secara umum dirumuskan sebagai berikut :
Eto = C [W . Rn + (1-w). F(u). (ea-ed) } Dengan :
C = faktor pergantian kondisi cuaca akibat siang dan malam
W = faktor berat yang mempengaruhi penyinaran matahari pada evapotranspirasi potensial. ( mengacu pada tabel penman hubungan antara temperature dengan ketinggian )
(1 - W) = factor berat sebagai pengaruh angin dan kelembaban pada ETo (ea – ed) = perbedaan tekanan uap air jenuh dengan tekanan uap air nyata
Ed = ea x RH
Rn = Radiasi penyinaran matahari dalam perbandingan penguapan atau radiasi matahari bersih (mm/hr)
Rn = Rns – Rn1 Rns = Rs ( 1- α )
( α = Koefisien pemantulan = 0.25 ) Rs = (0.25 + 0.5 (n/N)) Ra
Rn1 = 2.01 x 109 . T4(0.34 – 0.44 ed0.5) (0.1 + 0.9 n/N) f(u) = Fungsi pengaruh angina pata ETo
= 0.27 x (1+U2/100)
Dimana u merupakan kecepatan angin rata-rata di siang hari dalam m/dt di ketinggian 2 m.
2.2 Analisa Data Hujan
Untuk menghitung besaran hujan rerata dapat ditempuh dengan beberapa metode berikut ini :
1. Metode Rata-Rata Aljabar, 2. Metode Poligon Thiessen, 3. Metode Isohyet.
Dalam studi ini digunakan perhitungan curah hujan wilayah dengan merata-ratakan semua jumlah curah hujan yang ada pada wilayah tersebut. Dipilih karena daerah seragam dengan variasi CH kecil. Cara ini dilakukan dengan mengukur serempak untuk lama waktu tertentu dari semua alat penakar dan dijumlahkan seluruhnya. Kemudian hasil penjumlahannya dibagi dengan jumlah penakar hujan maka akan dihasilkan rata-rata curah hujan di daerah tersebut. Menurut Sosrodarsono (2003), secara matimatik ditulis persamaan sebagai berikut :
Dimana :
R = curah hujan rata-rata (mm) n = jumlah stasiun pengukuran hujan
∑R = besarnya curah hujan pada masing-masing stasiun (mm)
2.3 Curah Hujan Efektif
Hujan yang turun jumlahnya tidak selalu tepat untuk membuat kondisi tanah sedemikian rupa sehingga memudahkan tanaman untuk mengabsorbsi air. Di dalam memperhitungkan kebutuhan air untuk irigasi, curah hujan diperhitungkan sebagai penambah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman. Dan jika hujan turun dalam jumlah yang cukup besar maka hanya sebagian saja yang dimanfaatkan oleh tanaman, sedangkan sisanya limpasan permukaan atau berinfiltrasi ke lapisan tanah yang lebih
n R R R R R 1 2 3 .... nbawah. Air hujan yang jatuh dan dimanfaatkan oleh tanaman untuk memenuhi kebutuhan air konsumtif disebut curah hujan efektif.
Jadi curah hujan efektif adalah bagian-bagian dari keseluruhan curah hujan yang secara efektif tersedia untuk kebutuhan air tanaman (Anonim, 1986 : 75). Jadi curah hujan efektif adalah jumlah curah hujan di suatu daerah yang dapat digunakan secara langsung oleh tanaman. Besarnya tergantung kebutuhan air tanaman, sesuai dengan jenis tanaman. Untuk menghitung curah hujan efektif didasarkan pada penentuan curah hujan rata-rata tahunan dari beberapa stasiun curah hujan dalam satu DAS, sub DAS. Dalam studi ini untuk mendapatkan curah hujan efektif digunakan persamaan probabilitas sebagai berikut : (Subarkah, 1980 : 111)
Dimana :
P80 = Curah hujan yang terjadi dengan tingkat kepercayaan 80 % m = Nomor urut (rangking)
n = Jumlah data
Dengan probabilitas 80 % dan 50 % dapat dihitung curah hujan ektif untuk tanaman padi dan palawija. Besarnya curah hujan efektif untuk tanaman padi dan palawija adalah sebagai berikut (Kriteria Perencanaan Irigasi, 1986 : 165) :
Untuk tanaman padi dan palawija nilai curah hujan efektif Re padi = (0,7xR80)/hari
Re plwj = (0,5R80 )/ hari Dimana :
Re padi = curah hujan efektif untuk padi sawah (mm/hari) Re plwj = curah hujan efektif untuk palawija (mm/hari) Re80 = curah hujan dengan probabilitas 80 %
Re50 = curah hujan dengan probabilitas 50 %
%
100
1
80x
n
m
P
hari = jumlah hari per periode
Data yang digunakan dalam studi ini adalah data hujan harian selama 3 tahun. Adapun prosedur perhitungan curah hujan efektif adalah sebagai berikut :
a. Menghitung rerata data hujan 10 harian
b. Menjumlahkan data hujan menjadi data tahunan c. Mengurutkan data tahunan dari kecil hingga besar d. Menghitung R80 dan R50 sebagai curah hujan efektif.
2.4 Rencana Tata Tanam
Rencana Tata Tanam dalam Pekerjaan Studi Kelayakan Pencetakan Daerah Irigasi Baru Di Kecamatan Poncokusumo ini mempertimbangkan beberapa aspek diantaranya :
a. Kondisi Jaringan Irigasi. b. Kondisi Iklim.
c. Potensi Debit Andalan Berdasarkan Metode FJ MOCK. d. Kondisi Topografi Lahan Daerah Irigasi Baru.
e. Kondisi Jenis Tanah Lahan Daerah Irigasi Baru.
f. Pengembangan Base Flow Sungai Berdasarkan hasil analisa potensi debit yang tersedia dan potensi pencetakan area baku sawah baru.
2.5 Kebutuhan Air di Sawah untuk Padi
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapotranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air.
Kebutuhan air di sawah untuk padi ditentukan oleh faktor-faktor berikut: a. Penyiapan lahan
b. Penggunaan konsumtif c. Perkolasi dan rembesan d. Pergantian lapisan air
e. Curah hujan efektif
Kebutuhan air di sawah dinyatakan dalam mm/hari atau lt/dt/ha. Kebutuhan air belum termasuk efisiensi di jaringan tersier utama. Efisiensi dihitung dalam kebutuhan pengambilan air irigasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya kebutuhan air irigasi disajikan pada keterangan di bawah ini.
a. Penyiapan Lahan
Faktor penting yang menentukan besarnya kebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah :
1. Jangka waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan penyiapan lahan untuk daerah kajian adalah rata-rata 1 bulan. 2. Pada umumnya kebutuhan air untuk pengolahan lahan lebih besar
dari kebutuhan untuk pertumbuhan tanaman, yaitu antara 200 mm sampai dengan 300 mm.
Jumlah air yang dibutuhkan untuk penyiapan lahan dihitung dengan rumus yang dikembangkan oleh van de Goor dan Zijlstran (1968) dengan persamaan sebagai berikut :
Dimana :
LP = (Land Preparation) kebutuhan air untuk persiapan lahan (mm/hari)
M = Kebutuhan air untuk penggantian kehilangan air akibat evaporasi
1
.
k ke
e
M
LP
dan Perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan (mm/hari) = Eo + P
Eo = evaporasi air terbuka (mm/hari) = 1,1 . Eto
P = Perkolasi K = (M . T) / S
T = jangka waktu penyiapan lahan (hari)
S = kebutuhan air untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm
e = bilangan eksponensial (2,71828)
b. Penggunaan Konsumtif
Penggunaan konsumtif dihitung dengan rumus: Etc = kc x Eto
Dengan :
Etc = Evapotranspirasi tanaman, mm/hari Eto = Evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari kc = Koefisien tanaman
Evapotranspirasi tanaman acuan adalah evapotranspirasi tanaman yang dijadikan acuan, yaitu rerumputan pendek. Eto adalah kondisi evaporasi berdasar keadaan meteorologi seperti :
1. Temperatur
2. Sinar matahari (radiasi) 3. Kelembaban
4. Angin
Evapotranspirasi dihitung dengan rumus-rumus teoritis-empiris dengan mempertimbangkan faktor-faktor meteorologi di atas dan menurut KP-01
dianjurkan menggunakan metode Penman. Harga koefisien tanaman mengacu dari KP-01 yang berdasar dari Nedeco/Prosida atau FAO.
c. Perkolasi
Laju perkolasi sangat bergantung kepada sifat-sifat tanah. Pada tanah-tanah lempung berat dengan karakteristik pengolahan yang baik, laju perkolasi dapat mencapi 1–3 mm/hari. Pada tanah-tanah yang lebih ringan laju perkolasi bisa lebih tinggi. Adapun nilai perkolasi yang digunakan pada analisa perhitungan pola tata tanam digunakan nilai perkolasi 2.
d. Penggantian lapisan air
1. Setelah pemupukan usahakan untuk menjadwal dan mengganti lapisan air menurut kebutuhan.
2. Jika tidak ada penjadwalan semacam itu, lakukan sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm (atau 3,3 mm/hari selama ½ bulan) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi.
e. Kebutuhan Air Tanaman
Kebutuhan air tanaman merupakan sejumlah air yang dibutuhkan sebagai pengganti sejumlah air yang hilang akibat proses penguapan. Air dapat menguap melalui permukaan air yang dipengaruhi oleh faktor iklim (suhu udara, kecepatan angin, kelembaban udara dan kecerahan sinar matahari) dan disebut evaporasi. Selain melalui permukaan air juga melalui daun-daun tanaman yang dipengaruhi oleh iklim serta faktor tanaman (jenis, macam dan umur pertumbuhan tanaman) dan disebut transpirasi. Bila kedua proses penguapan tersebut terjadi bersama-sama, maka disebut proses evapotranspirasi. Dengan demikian besar kebutuhan air tanaman adalah sebesar jumlah air yang hilang akibat proses evapotranspirasi. Perhitungan kebutuhan air untuk tanaman dilakukan berdasarkan neraca air yang dipengaruhi oleh faktor iklim, persamaan
netto kebutuhan air (NFR = Net Field Water Requirement) adalah sebagai berikut : (Anonim, 1986 : 5).
NFRpadi = LP + ETcrop + WLR + P - Repadi NFR plw = Et crop – Re plw
NFR tebu = Et crop – Re tebu Dimana:
NFR padi = netto kebutuhan air padi sawah (mm/hari) NFR plw = netto kebutuhan air palawija (mm/hari) NFR tebu = netto kebutuhan air tebu (mm/hari)
LP = (Land Preparation) kebutuhan air untuk persiapan lahan
(mm/hari)
Et crop = kebutuhan air untuk konsumtif tanaman (mm/hari) WLR = (Water Level Requirement) kebutuhan air untuk
penggantian lapisan air P = perkolasi (mm/hari)
Re padi = curah hujan efektif untuk padi sawah (mm/hari) Re plw = curah hujan efektif untuk palawija (mm/hari) Re tebu = curah hujan efektif untuk tebu (mm/hari)
Perhitungan kebutuhan air di sawah untuk polowijo dan tebu dilakukan dengan prosedur dan parameter yang berpengaruh sama dengan perhitungan kebutuhan air untuk padi.
2.6 Kebutuhan Air Di Pintu Pengambilan
Kebutuhan air di pintu pengambilan adalah jumlah dari kebutuhan air di sawah dikalikan dengan luas areal sawah yang akan diairi dibagi dengan faktor efisiensi irigasi. Hal ini bertujuan agar faktor kehilangan dapat diatasi sehingga air yang sampai di sawah diharapkan sama dengan kebutuhannya.
Efisiensi secara keseluruhan dihitung berdasarkan pada efisiensi jaringan tersier (et) x efisiensi jaringan skunder (es) x efisiensi jaringan primer (ep) yang besarnya berkisar antara 0,59 – 0,73. Besarnya kebutuhan air di pintu pengambilan bisa dihitung dengan persamaan berikut:
DR = (NFR x A) / Eff dimana:
DR = kebutuhan air di pintu pengambilan (m3/dt) NFR = kebutuhan air di sawah (l/dt/ha)
A = luas areal irigasi (ha) Eff = efisiensi = et x es x ep
2.7 Analisa Perhitungan Debit menggunakan metode FJ Mock
Prinsip metode Mock menyatakan bahwa hujan yang jatuh pada daerah tangkapan air, sebagian akan hilang akibat evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi direct runoff dan sebagian lagi akan masuk ke dalam tanah atau terjadi infiltrasi. Infiltrasi ini mula-mula akan menjenuhkan permukaan tanah, kemudian terjadi perkolasi ke air tanah dan akan keluar sebagai base flow. Hal ini terdapat keseimbangan antara air hujan yang jatuh dengan evapotranspirasi, direct runoff dan infiltrasi, dimana infiltrasi ini kemudian berupa soil moisture dan ground water discharge. Aliran dalam sungai adalah jumlah aliran yang langsung di permukaan tanah dan base flow.
Curah hujan rata-rata bulanan di daerah pengaliran sungai dihitung berdasarkan data pengukuran curah hujan dan evapotranspirasi yang sebenarnya dari data meteorology dengan menggunakan metode Penman dan karakteristik vegetasi. Perbedaan antara curah hujan dan evapotranspirasi mengakibatkan limpasan air hujan langsung (direct runoff), aliran dasar/air tanah dan limpasan air hujan lebat (storm
runoff).
Pada studi ini untuk perhitungan debit andalan, menggunakan kriteria perhitungan sebagai berikut :
1. Soil moisture capacity = 100 mm (lapisan lahan penutup tipis)
2. Initial storage diambil 50 mm (pada saat mulai perhitungan, ada 50 % soil moisture)
3. Harga infiltrasi i ditaksir 0,50
4. Harga faktor resesi aliran air tanah ditaksir 0,70
5. m, faktor singkapan lahan dan vegetasi ditaksir sebesar 35% Berikut ini merupakan contoh analisa perhitungan metode F.J. Mock :
a. Input data curah hujan 10 harian.
Data curah hujan yang digunakan adalah curah hujan 10 harian. Stasiun curah hujan yang dipakai adalah stasiun yang dianggap mewakili kondisi hujan di daerah tersebut.
b. Menentukan besarnya nilai evapotranspirasi aktual (Et).
1. Input data Evapotranspirasi potensial (ET0) pada bulan Januari yang
di diperoleh dari perhitungan sebelumnya yakni sebesar 10,16 mm/bln.
2. Menentukan besarnya parameter permukaan lahan terbuka (m). Untuk lahan pertanian yang di olah (sawah) ditaksir harga m sebesar 35 %.
3. E = ET0 . (m/20) . (18 - h)
4. ET = ETp – E
c. Menentukan besarnya parameter keseimbangan air dalam tanah :
1. Menghitung besarnya air hujan yang mencapai permukaan tanah (DS )
DS = P – ET DS = 64 – 7,67 DS = 56,33 mm/bln
2. Menentukan besarnya kandungan kelembaban air tanah. Jika nilai
DS > 0, maka kandungan kelembaban air di dalam tanah adalah 0,
sebaliknya jika DS < 0, maka besarnya kandungan kelembaban air dalam tanah adalah nilai DS itu sendiri, ini berarti bila harga S
positif (P > ETa) maka air akan masuk ke dalam tanah bila kapasitas
kelembaban tanah belum terpenuhi, dan sebaliknya akan melimpas bila kondisi tanah jenuh. Bila harga S negatif (R < ETa), sebagian
air tanah akan keluar dan terjadi kekurangan (deficit). Pada bulan Januari P > ETa sehingga DS > 0, oleh karena itu besarnya
kandungan kelembaban air tanah pada bulan Januari adalah 0. 3. Menentukan parameter kapasitas kelembaban tanah (SMC). Nilai
SMC awal pada bulan Januari periode pertama ditaksir sebesar 100
mm. Untuk bulan / periode berikutnya, tergantung dari nilai kandungan kelembaban air dalam tanah. Jika nilainya negatif, maka besarnya SMC pada bulan berikutnya merupakan seleisih dari nilai
SMC bulan / periode sebelumnya dengan nilai DS pada bulan
berikutnya.
4. Menentukan besarnya kelebihan air di permukaan tanah (WS). Besarnya WS tergantung dari nilai nilai DS. Jika DS > 0 artinya permukaan tanah mendapat kelebihan air sebesar DS. Namun jika
DS < 0 artinya permukaan tanah tidak kelebihan air, justru
kandungan air tanahnya berkurang sebesar DS. Jadi pada bulan Januari periode pertama nilai WS sama dengan nilai DS yakni sebesar 56,33 mm/bln.
d. Menentukan besarnya aliran dan tampungan air tanah 1. Menghitung Menghitung besarnya Infiltrasi (I).
i adalah nilai parameter, yakni koefisien infiltrasi bersasarkan
kondisi porositas tanah dan kemiringan daerah pengaliran. Untuk daerah ini ditaksir harga i sebesar 0,5.
2. 0,5 . (1 + k) I
k adalah besarnya parameter, yakni faktor resesi aliran air tanah
yang ditaksir sebesar 0,7 3. k . V (n-1) = 0,7 . 0 = 0
V (n-1) adalah kandungan air tanah pada bulan sebelumnya. Untuk penentuan pada awal bulan (initial storage) ditaksir sebesar 50 mm.
4. Menentukan besarnya volume penyimpanan air tanah (Vn)
Vn = k . Vn-1 + ½ (1+k). I
5. Menentukan besarnya perubahan volume air (dVn)
dVn = Vn - Vn-1
6. Menentukan besarnya aliran dasar (BF) 7. BF = I - dVn
8. Menentukan besarnya aliran permukaan (DRo)
DRo = WS – I
9. Menentukan besarnya aliran (Ro)
e. Menentukan besarnya debit aliran sungai pada DAS
Perhitungan dilakukan untuk mengetahui ketersediaan air pada pintu pengambilan Dam Dawuhan berdasarkan dari data hujan yang ada pada DPS Lesti, dimana aliran sungai ini merupakan inflow bagi pengambilan di Dam Dawuhan. 𝑄 =𝑅 ×𝐴 ×1000 𝑡 Q = debit (m3/dt) R = Aliran (mm/bln) A = Luas (m2)
T = Jumlah Hari
2.8 Debit Andalan
Perhitungan debit dilakukan untuk mengetahui ketersediaan air pada pintu pengambilan Dam Dawuhan berdasarkan dari data hujan yang ada pada DPS Lesti dimana aliran sungai ini merupakan inflow bagi pengambilan di Dam Dawuhan. Adapun hasil perbandingan dari perhitungan debit andalan berdasarkan data hujan yang tersedia dengan debit kebutuhan tanaman seperti disajikan pada tabel berikut ini. :
2.9 Neraca Air ( Water Balance)
Perhitungan neraca air dilakukan untuk mengkaji apakah air yang tersedia cukup memadai untuk mencukupi untuk memenuhi kebutuhan air irigasi untuk Daerah Irigasi Dawuhan. Pada studi ini perhitungan kebutuhan air merupakan perbandingan antara debit ketersediaan pada analisa perhitungan FJ Mock dengan kebutuhan air irigasi. Hasil dari perhitungan antara kebutuhan air irigasi dengan debit ketersediaan pada bangunan pengambilan kemudian diolah untuk mengetahui neraca air (keseimbangan air) pada Daerah Irigasi Dawuhan. Perhitungan neraca air dan grafik perbandingan antara kebutuhan air irigasi dan debit ketersediaan di DI Dawuhan disajikan pada tabel dan grafik.
