7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Daerah Irigasi
Irigasi mempengaruhi kualitas hidup salah satu efek utamanya adalah peningkatan kemakmuran yang harus meningkatkan asupan gizi dan ketahanan masyarakat terhadap penyakit. Keuntungan dalam produksi pertanian dan mata pencaharian penduduk pedesaan, juga irigasi memberikan perlindungan terhadap kelaparan dan meningkatkan kualitas hasil pertanian. Lain manfaat sekunder dari proyek irigasi, seperti pembangkit listrik tenaga air, penggunaan kanal untuk navigasi darat, pasokan air rumah tangga, dan peningkatan sistem komunikasi juga mempengaruhi lingkungan manusia dengan cara yang menguntungkan, (Asawa, G.L., 2008).
Dari semua ini, air menjadi kebutuhan terpenting dalam pertanian produksi.
Menurut Asawa, G.L. (2008), penerapan air ke tanah sangat penting untuk pertumbuhan tanaman dan adapun fungsinya, sebagai berikut:
1. Memasok kelembaban ke tanah yang penting untuk perkecambahan benih, dan bahan kimia dan proses bakteri selama pertumbuhan tanaman.
2. Mendinginkan tanah dan sekitarnya sehingga membuat lingkungan menjadi lebih baik untuk pertumbuhan tanaman.
3. Mencuci atau mengencerkan garam di tanah.
4. Melembutkan gumpalan dan dengan demikian membantu dalam operasi pengolahan tanah.
5. Memungkinkan penerapan pupuk.
6. Mengurangi efek merugikan dari embun beku pada tanaman.
7. Menjamin keberhasilan panen melawan kekeringan dalam waktu singkat.
Menurut Sudjarwadi (1990), ada beberapa fungsi irigasi bagi tanaman, yaitu:
1. Memasok kebutuhan air tanaman.
2. Menjamin ketersediaan air apabila terjadi betatan.
3. Menurunkan suhu tanah.
4. Memperlunakkan lapisan keras pada saat pengolahan tanah.
8 2.2. Kapasitas Tampungan Bendung
Kapasitas tampungan adalah kapasitas tangki yang dapat menampung sejumlah air pada ketinggian normal. Untuk kapasitas besar dan level air tinggi Selain berfungsi untuk mengatur debit sungai, ketinggian bendungan juga dapat mengatur debit sungai di hilir merata sepanjang tahun. Fungsi kapasitas tampungan sebagai sarana pengendali banjir yang efektif.
Adapun tempat penyimpanan air dan pengendalian banjir yang disebut reservoir.
Reservoir menahan air dan melepaskannya secara perlahan untuk mencegah banjir di hilir. Apabila jumlah air bersih yang dihasilkan lebih besar dari jumlah air yang digunakan, maka kelebihan air tersebut ditampung sementara di dalam tangki untuk menutupi kekurangannya apabila jumlah air bersih yang dihasilkan kurang dari jumlah air yang digunakan.
Dasar pelaksanaan pengoperasian bendung merupakan kegiatan pengelolaan air bendung yang harus dilaksanakan sesuai dengan pedoman “Rencana operasi bendung tahunan” yang telah ditentukan. Terdiri 3 zona dalam operasi bendung, sebagai berikut:
1. Operasi normal adalah operasi normal sesuai dengan instruksi manual untuk memenuhi kebutuhan air hilir.
2. Operasi banjir adalah operasi yang bertujuan untuk mengatur ketinggian air di dalam tangki agar tetap pada ketinggian (aman) yang diinginkan, yang dilakukan dengan mengaktifkan katup pelimpah dan katup pelepas lainnya bila diperlukan. Pengoperasian waduk diumumkan dalam peringatan banjir ketika ketinggian air di waduk mencapai ketinggian tertentu, atau ketika debit di outlet waduk mencapai ukuran tertentu, atau ketika banjir hilir melebihi kapasitas dasar sungai.
3. Operasi darurat untuk menghadapi situasi penurunan waduk dalam merespon situasi yang mengancam keselamatan dan keutuhan bendung. Situasi yang dapat mengancam seperti tindakan yang tidak terkendali, perusakan, dan drainase yang dilakukan dengan cara menurunkan air dengan cepat melalui pintu darurat atau pintu keluar lainnya sampai permukaan air jernih sampai ketinggian muka air waduk mencapai elevasi yang aman.
9 2.3. Ketersediaan Air
Ketersediaan air permukaan dipengaruhi dalam banyak hal, termasuk air irigasi dan bendungan. Sejumlah besar uap air yang menguap dan terkumpul dalam kondisi atmosfer tertentu dapat membentuk awan dan menyebabkan transpirasi.
Evapotranspirasi yaitu penguapan yang terjadi di permukaan lahan dengan meliputi permukaan tanah dan tanaman yang tumbuh dipermukaan lahan.
Penyediaan air bersih dalam memenuhi kebutuhan yaitu:
1. Air Hujan
Air hujan ialah sumber utama air di bumi karena dari proses hidrologi air terus diperbarui. Sejak jumlah air hujan berkelanjutan, sedangkan sejak kualitas air hujan bersifat asam dan rendah bahan kimia.
2. Air Permukaan a. Air Sungai
Air sungai lebih sensitif terhadap pencemaran karena sifatnya yang mengalir dan sering kontak langsung dengan manusia. Air sungai tidak dapat dimanfaatkan secara optimal untuk kebutuhan rumah tangga karena lebih berpotensi banyak bahan kimia yang terkandung di dalamnya.
b. Mata Air
Mata air ialah air yang terkandung dalam tanah yang dikeluarkan dari permukaan bumi melalui lubang dan telah mengalami proses menembus tanah dan batuan sehingga banyak mineral dari batuan dan tanah tersapu.
Sumber daya ini juga biasa digunakan oleh masyarakat dan PDAM untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari.
c. Air Tanah
Air tanah yang biasa digunakan oleh masyarakat berasal dari air tanah terbuka (dangkal) dan air tanah terkompresi (dalam). Masyarakat sering menggunakan air tanah dangkal untuk sumur.
2.3.1. Curah Hujan Efektif
Dalam menentukan luasan poligon dan koefisien thissen pada analisis ini menggunakan Metode Thiessen dengan persamaan berikut, (Ningsih, 2012).
d = ∑
(2.1)
10 Keterangan :
A : Luas areal (km2) ,
d : Tinggi curah hujan rata-rata areal ,
d1, d2,...dn : Tinggi curah hujan di pos 1, 2, 3,...n A1, A2,...An : Luas daerah pengaruh pos 1, 2, 3,...n
Untuk menghitung curah hujan efektif pada padi dan palawija dapat menggunakan persamaan berikut ini:
Re =
Untuk padi (2.2) Re =
Untuk palawija (2.3) 2.3.2. Debit AndalanBerdasarkan SNI 6738:2015, debit andalan adalah besar debit tertentu yang kejadiannya dihubungkan dengan probabilitas atau periode ulang tertentu. Pada perhitungan debit andalan ini menggunakan metode Weibull, penggunaan metode Weibull ini harus menggunakan data debit minimal 10 Tahun. Perhitungan debit andalan dengan metode Weibull dapat menggunakan persamaan berikut ini:
P = (2.4)
Keterangan:
P : Probabilitas terjadi (%)
m : Peringkat data (nomor urut data dari terbesar ke yang terkecil) n : Jumlah data
2.4. Kebutuhan Air
Penggunaan air oleh manusia meliputi pengumpulan dan penggunaan air di tempat. Misalnya, saat menggunakan air dari sumber seperti irigasi atau air minum.
Faktor yang mempengaruhi kebutuhan air adalah berikut ini:
1. Hidrologi
Jumlah sampel hujan mempengaruhi kebutuhan air, semakin banyak hujan, semakin sedikit air yang dibutuhkan tanaman, terkait ini karena 2curah hujan yang sebenarnya akan menjadi hal efektif.
11 2. Klimatologi
Cuaca yang panas juga membuat kebutuhan air bisa lebih banyak lagi. Sama dengan aktivitas, semakin tinggi cuaca maka semakin banyak keringat yang dikeluarkan maka tubuh pun harus menggantikan semua cairan yang keluar.
Di sisi lain, penggunaan di tempat (non-withdrawal), yaitu ketika air tidak diambil dari sumber air dan hanya digunakan di tempat seperti transportasi, perikanan, pariwisata, pelestarian alam, dan pengelolaan limbah sungai. Kebutuhan air yang berada di Bendung Argoguruh yaitu:
a) Air Irigasi
Kebutuhan air irigasi lapangan dapat diverifikasi menggunakan model komputer dan jumlah air yang dibutuhkan dapat dihitung berdasarkan parameter yang mempengaruhi pola dan jadwal tanaman, curah hujan efektif, perkolasi, kinerja, kualitas, dan lain-lain berdasarkan kriteria perencanaan jaringan.
b). SPAM (Sistem Penyediaan Air Minum)
Sistem penyediaan air minum ini lahir untuk memberikan pelayanan yang memenuhi kebutuhan air minum di wilayah dan sekitarnya. Karena pentingnya kebutuhan akan penggunaan air bersih yang menyangkut hidup orang banyak, maka pengelolaan industri air bersih adalah wajar. Untuk daerah PDAM yang terdekat dari Bendung Argoguruh yaitu SPAM.
c). PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)
Menurut Goodman (1984), kebutuhan air rumah tangga, perkotaan dan industri, irigasi, listrik, kelautan, rekreasi, perikanan dan kebutuhan air satwa liar. Kebutuhan air yang terakhir ini dapat dipahami sebagai kebutuhan air untuk menjaga aliran lingkungan atau sungai. Di daerah Bendung Argoguruh PLTA tidak ada, namun PLTA berada di daerah Bendungan Batu Tegi.
2.4.1. Evapotranspirasi
Evapotranspirasi aktual dari Evaporasi potensial metode Penman (ETo).
Hubungan antara evaporasi potensial dengan evapotranspirasi aktual dihitung dengan persamaan berikut ini:
ETo = c x ETo* (2.5)
ETo* = W ( 0.75 Rs – Rn1) + (1-W) f(U) (ea-ed) (2.6)
12
ea = Eto - Δ E → (Ea = Et) (2.4)
Rn = Rns – Rnl (2.7)
Rns = (1 - a) . Rs (2.8)
Rs = (0.25 + 0.54 n/N) Ra (2.9) Rn1 = f(t).f(ed).f(n/N) (2.10) f(u) = 0,27.(1 + u/100) (2.11) f(ed) = 0,34 – 0,044 . ed0,5 (2.12) f(n/N) = 0,1 + 0,9 . n/N (2.13)
ed = ea . RH (2.14)
Keterangan:
Eto : Evaporasi potensial (mm/hari) c : Faktor koreksi
ETo* : Evaporasi (mm/hari)
Ea : Evapotranspirasi aktual (mm/hari) Et : Evapotranspirasi terbatas (mm/hari)
ET0 : Evaporasi Potensial metode Penman (mm/hari)
W : Faktor yang berhubungan dengan suhu (t) dan elevasi daerah Rn : Radiasi netto ekivalen (mm/hari)
Rns : Gelombang pendek radiasi yang masuk (mm/hari) n/N : Penyinaran matahari (%)
Ra : Radiasi ekstraterestrial matahari (mm/hari) Rs : Radiasi sinar matahari (mm/hari)
Rn1 : Radiasi bersih gelombang panjang (mm/hari).
f(U) : Fungsi kecepatan angin pada ketinggian 2 meter (m/s) f(ed) : Efek tekanan uap pada radiasi gelombang panjang
f(n/N) : Efek lama penyinaran matahari pada radiasi gelombang panjang f(t) : Efek temperature pada radiasi gelombang panjang
RH : Kelembaban udara (%)
(ea-ed) : Perbedaam tekanan uap jenuh dengan tekanan uap yang sebenarnya
13 2.4.2. Kebutuhan Air Untuk Penyiapan Lahan (IR)
Dalam penyiapan lahan lama masa tanam yang dianjurkan adalah 1,5 bulan apabilan pengerjaannya manual. Namun jika menggunakan mesin, maka waktu penyiapan lahan dapat menggunakan 1 bulan.
Penyiapan lahan sawah kebutuhan air bisa diambil 200 mm yang meliputi penjenuhan dan penggenangan sawah, namun di awal transplantasi ditambah lapisan 50 mm lagi. Jika tanah dibiarkan lebih lama tergenang oleh air, maka menggunakan 250 mm sebagai kebutuhan air untuk penyiapan lahan.
Pada perhitungan kebutuhan air penyiapan lahan ini menggunakan metode yang dikembangkan oleh Van de Goor dan Zijlstra (1968, dalam Apriani, W., Handayani, Y. L., & Mudjiatko., 2017) yang ditunjukan berikut ini:
IR =
(2.15)
M = Eo + P (2.16)
Eo = 1.1 * Eto (2.17)
K = M.T / S (2.18)
Keterangan :
IR : Kebutuhan air penyiapan lahan (mm/hari)
M : Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan (mm/hari)
Eo : Evapotranspirasi air terbuka selama penyiapan lahan (mm/hari) P : Perkolasi
K : Kebutuhan dasar
T : Jangka waktu penyiapan lahan, hari
S : Kebutuhan air untuk penjenuhan yang ditambah dengan lapisan air 50 mm, yakni 200 + 50 = 250 mm
2.4.3. Kebutuhan Air untuk Tanaman (Consumptive Use) (ETc)
Kebutuhan air untuk tanaman adalah jumlah air yang dipakai dalam proses evapotranspirasi. Adapun untuk mendapatkan nilai ETc dengan persamaan berikut ini:
ETc = Eto Kc
(2.19)
14 Keterangan :
ETc : Kebutuhan air untuk tanaman (mm/hari) Eto : Evapotranspirasi (mm/hari)
Kc : Koefisien tanaman
2.4.4. Kebutuhan Air Bersih di Sawah (NFR)
Kebutuhan air bersih di sawah untuk tanaman padi (NFR) dibedakan untuk penyiapan lahan dan masa pertumbuhannya. Menurut Triatmojo (2008, dalam Apriani, W., Handayani, Y. L., & Mudjiatko., 2017) dalam menentukan kebutuhan air bersih di sawah untuk tanaman padi dapat menggunakan persamaan berikut ini:
NFR = ETc + P + WLR – Re (masa pertumbuhan padi) (2.20) NFR = IR – Re (masa penyiapan lahan) (2.21) Menentukan nilai kebutuhan air di sawah pada tanaman palawija berikut ini.
NFR = ETc + P – Re (masa pertumbuhan palawija) (2.21) Keterangan :
NFR : Kebutuhan air bersih di sawah (mm/hari)
ETc : Kebutuhan air untuk tanaman (konsumtif) (mm/hari) P : Perkolasi (mm/hari)
WLR : Pengantian lapisan air (mm/hari)
IR : Kebutuhan air penyiapan laha (mm/hari) Re : Curah hujan efektif (mm/hari)
2.4.5. Kebutuhan Pengambilan Air (DR)
Kebutuhan pengambilan air (DR) merupakan jumlah debit air yang dibutuhkan oleh satu hektar sawah untuk memenuhi kebutuhan tanaman. Perhitungan kebutuhan pengambilan air dapat menggunakan persamaan berikut:
DR =
(2.22)
Keterangan :
DR : Kebutuhan pengambilan air (lt/dt/ha) NFR : Kebutuhan air bersih di sawah (mm/hari) Ei : Efisiensi irigasi, 65%
1/8,64 : Konversi satuan dari (mm/hari) menjadi (lt/dt/ha)
15 2.4.6. Debit Intake
Debit Intake ialah debit yang dialirkan ke saluran irigasi dimana sebelumnya disadap dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan air irigasi di sawah.
Perhitungan debit Intake sebagai berikut.
Q =
(2.23)
Keterangan :
Q : Debit Intake (m3/s)
DR : Kebutuhan pengambilan (l/dt/ha) A : Luas areal irigasi (ha)
2.5. Keseimbangan Air
Metode Inflow-Outflow untuk memperkirakan kehilangan pengangkutan air di jaringan irigasi saluran terbuka. Hal ini menunjukkan bahwa pemeliharaan dan perbaikan keseluruhan saluran sebelum pelepasan air menjadi sangat signifikan untuk meningkatkan kinerja sistem.
Neraca air adalah keseimbangan antara air masuk (Inflow) dan air keluar (outflow) di suatu lokasi pada waktu/periode tertentu. Dalam perhitungan, satuan tinggi air (mm atau cm) digunakan. Satuan waktu yang digunakan dapat dipilih harian, mingguan, sepuluh tahun (10 hari), bulanan atau tahunan sesuai kebutuhan (Apriani, W., Handayani, Y. L., & Mudjiatko., 2017). Persamaan neraca air dalam daerah aliran sungai dapat disederhanakan menjadi:
QInflow – Q outflow = ΔS (2.24)
Keterangan:
QInflow : Total ketersediaan debit (m3/detik) Q outflow : Total kebutuhan debit (m3/detik) ΔS : Perubahan kuantitas air (m3/detik) 2.6. Kriteria Kelayakan Ekonomi
Ada beberapa aspek finansial yangakan digunakan dalam mengukur atau menilai adanya suatu proyek yang akan atau telahdidirikan seperti memperhitungkan nilai Benefit Cost Ratio (BCR), Net Present Value (NPV), dan Internal Rate of Return (IRR) dengan beberapa persamaan berikut ini.
16 BCR =
(2.25)
Keterangan:
BCR : Perbandingan manfaat terhadap biaya (benefit cost ratio) PWB : Present Worth of Benefit atau nilai sekarang benefit PWC : Present Worth of Cost
Nilai BCR > 1 maka proyek tersebut layak untuk dilanjutkan.
Nilai BCR < 1 maka proyek tersebut tidak layak atau merugi.
Selanjutnya adapun persamaan mencari nilai NPV berikut ini.
NPV = PWB - PWC (2.26)
PWB = PWC = ∑ (2.27) (P/F, I, n) = 1 / (1 + n)n (2.28)
Keterangan :
NPV : Net Present Value
PWB : Present Worth of Benefit
PWC : Present Worth of Cost
Cb : Cash flow Benefit
Cc : Cash flow Cost
t : Umur investasi
(P/F, i, n) : Faktor bunga present
n : Periode waktu
Nilai NPV > 0 maka proyek tersebut layak dijalankan.
Nilai NPV < 0 maka proyek tersebut ditolak.
IRR = i1 +
(i2 – i1) (2.29) Keterangan:
IRR : Internal Rate of Return (%)
i1 : Tingkat Diskonto yang menghasilkan NPV+
i2 : Tingkat Diskonto yang menghasilkan NPV- NPV1 : Net Present Value bernilai positif
NPV2 : Net Present Value bernilai negatif
17 2.7. Penelitian Terdahulu
Penelitian terdahulu biasanya sebagai sumber inspirasi yang dapat membantu pelaksanaan penelitian dan juga bisa memeriksa apa yang kurang dan kelebihan dari penelitian untuk dikembangkan, berikut ini beberapa contoh dari penelitian terdahulu dapat dilihat di Tabel 2.1:
Tabel 2.1. Penelitian Terdahulu
No Judul dan Pengarang Penelitian Pembeda
1. “Keseimbangan Air (Water Balance) Irigasi Pada Bendung Leuwi Kuya Di Kabupaten Bandung”
Alifa Yudha Nirbaya (2016)
Bendung Leuwi Kuya di Soreang,
Kabupaten Bandung.
Meningkatkan nilai water balance pada kondisi eksisting maka dibuat alternatif pola tanam padi- padi/palawija-bera dengan sistem 3 golongan. Golongan 1 dimulai periode November I, golongan 2 dimulai pada periode November II, dan golongan 3 dimulai pada periode Desember I.
Bendung Argoguruh adalah bendung terbesar di provinsi Lampung dengan suplai air irigasi ke luas DI Sekampung 76.006 Ha. Tujuan menganalisis untuk mengetahui kinerja Bendung Argoguruh dengan menentukan kebutuhan air, keseimbangan air, maupun ketersediaan air dari data outflow yaitu sistem air irigasi, maupun SPAM. Hasil yang luasan daerah curah hujan yang telah didapatkan dari 11 stasiun hujan terdekat di daerah irigasi tersebut didapatkan dari aplikasi GIS. Selanjutnya menghitung nilai Eto menggunakan aplikasi CROPWAT 8.0 untuk membandingkan nilai Eto dari perhitungan Penman modifikasi dengan hasi, Eto dari 2. “Analisis Keseimbangan
Air/Water Balance di DAS Tukad Sungi Kabupaten Tabanan”
I Made Agus Dwi Hadryana; I Gst. Ngr. Kerta Arsana; I Putu Gustave Suryantara P (2015)
Sungai Sungi, Kabupaten Tabanan dan Kabupaten Badung, Provinsi Bali. Didapat nilai dari keseimbangan air atau water balance selama 1 tahun (365 hari) dalam perhitungan simulasi neraca air ini adalah 362 hari yang terjadi surplus, dan 3 hari yang terjadi defisit, sehingga keandalan dalam 1 tahun adalah 99,18%.
3. Optimasi Pola Operasi Waduk Untuk Memenuhi Kebutuhan Energi Pembangkit Listrik Tenaga Air (Studi Kasus Waduk Wonogiri).
Waduk Wonogiri disebut
Bendungan Gajah terletak di Desa Danuarjo, Kecamatan Wonogiri, Provinsi Jawa Tengah diharapkan dapat memanfaatkan potensi air yang ada seperti pemenuhan
18
No Judul dan Pengarang Penelitian Pembeda
Cahaya Santoso Samosir, Widandi Soetopo, Emma Yuliani. (2015)
energi listrik tenaga air. Terjadi penurunan fungsi pelayanan waduk akibat sedimentasi.Salah satu metode pengoperasian waduk untuk mendapatkan hasil yang optimal yaitu dengan menerapkan simulasi pola operasi waduk model stokastik dengan bantuan program solver evolutionery.
Evaluasi kinerja menunjukan bahwa waduk memiliki keandalan 100% dalam memenuhi
kebutuhan lepasan PLTA dan pemenuhan air di hilir waduk.
CROPWAT 8.0 tersebut.
4. “A Simple Scheme for Modeling Irrigation Water Requirements at the Regional Scale Applied to an Alpine River Catchment”
Pascalle C. Smith; Pierluigi Calanca and Jürg Fuhrer
Sungai Rhone berasal dari gletser Rhone di Swiss dan mencapai Laut Mediterania di Prancis Tenggara. Pada pendekatan sederhana untuk memperkirakan variabilitas spasial dan temporal kebutuhan air irigasi musiman (IWR) pada skala daerah tangkapan, berdasarkan data penggunaan lahan, tanah dan cuaca harian pada resolusi 500 × 500 m. Hasil menunjukkan persyaratan musiman rata-rata 32
× 106 m3 per tahun selama 1981–
2009, setengahnya pada ketinggian di atas 1500 m.
Mengungkapkan tren positif dalam intensitas peristiwa ekstrim selama periode studi, dengan perkiraan IWR total 55 × 106 m3 pada tahun 2009, dan menunjukkan peningkatan 45% .
