Bab

Analisa Hidrologi dan Irigasi

Bab

ANALISA HIDROLOGI DAN IRIGASI

5.1 Umum

Pada Bab ini akn diuraikan hasil analisa perhitungan, baik analisa hidrologi, irigasi, debit pembuangan (drainasi) dengan menggunakan metodologi yang telah lazim digunakan dalam perencanaan irigasi. Secara lebih rinci analia selanjutnya akan disajikan pada Laporan Hidrologi dan Laporan Nota Perhitungan.

5.2 Analisa Hidrologi

Maksud dan tujuan dari analisa hidrologi adalah untuk menghitung potensi air yang ada pada lokasi rencana Daerah Irigasi yang akan dimanfaatkan, dikembangkan untuk kepentingan masyarakat sekitarnya. Analisa hidrologi ini sangat penting artinya dalam tahap disain khususnya untuk perencanaan bangunan pengairan.

5.2.1 Analisa Data HujanPencatatan muka air di sungai-sungai yang ada di rencana lokasi pekerjaan belum ada, maka untuk menganalisa debit digunakan data hujan dari stasiun yang terdekat. Data hujan di daerah irigasi yang dipakai untuk keperluan hitungan / analisa hujan dipakai stasiun hujan terdekat dan relatif lebih lengkap dengan karakteristik daerah yang mewakili DAS di sekitar lokasi pekerjaan yaitu Stasiun Hujan Malinau periode pencatatan sepuluh tahun. Data hujan rerata bulanan stasiun Malinau ditunjukkan pada Bab II.

5.2.1.1 Curah Hujan Rencana

Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan dan perhitungan modulus pembuang khususnya desain saluran pembuang. Perhitungan curah hujan rencana akan dilakukan untuk curah hujan rencana 1 harian maksimum dan curah hujan 3 harian maksimum.

Tabel 5.1 Curah Hujan Maksimum

TahunCurah Hujan

1 harian maks3 harian maks

1992214294

1993123199

199498178

1995125168

1996106233

1997115160

1998101128

1999141199

2000111156

200199175

Sumber : Dinas Pertanian Prop. Kalimantan Timur, 2004

5.2.1.2 Uji Abnormalitas

Pemeriksaan penyingkiran/penghapusan data hanya berlaku untuk harga-harga yang maksimum atau minimum. Harga abnormalitas (( dan laju abnormalitasnya (rate of abnormality) adalah (, maka harga penyingkirannya yang terbatas (0 yang sesuai dengan laju risiko (0 , dinyatakan dengan persamaam:

Harga abnormalitas diperkirakan dengan menggunakan rumus Iwai:

Dimana:

Pemeriksaan data dilakukan pada nilai curah hujan 214 mm dan 294 mm diperoleh:

Tabel 5.2 Perhitungan Uji Abnormalitas Curah Hujan 1 Harian Maksimum

(%)FTSx. Log (X + b)X + bX

0.0599.9520004.4230.8592.2929196.2956279.50

0.2599.754003.5820.6962.1296134.7731217.98

0.5099.502003.2040.6222.0562113.8157197.02

1.2598.75802.7000.5241.958490.8723174.07

2.5097.50402.3090.4481.882476.2797159.48

5.0095.00201.8920.3671.801363.2904146.49

12.5087.5081.2930.2511.685048.4198131.62

25.0075.0040.7440.1451.578537.8916121.09

(0 = 0,568 %

( = 0,297 %

( Laju resiko untuk tidak menggunakan X = 214 adalah lebih kecil dari 5 %, maka data harus disingkirkan.

Tabel 5.3 Perhitungan Uji Abnormalitas Curah Hujan 3 Harian Maksimum(%)FTSx. Log (X + b)X + bX

0.0599.9520004.4230.2582.4853305.6970305.70

0.2599.754003.6070.2102.4378274.0013274.00

0.5099.502003.2240.1882.4154260.2794260.28

1.2598.75802.7150.1582.3858243.1008243.10

2.5097.50402.3200.1352.3628230.5550230.56

5.0095.00201.8990.1112.3382217.8953217.90

12.5087.5081.2970.0762.3032200.9910200.99

25.0075.0040.7460.0432.2711186.6783186.68

(0 = 0,568 %

( = 0,356 %

( Laju resiko untuk tidak menggunakan X = 294 adalah lebih besar dari 5 %, maka data harus disingkirkan.

5.2.1.3 Analisis Frekuensi

Analisis frekuensi dilakukan untuk mencari distribusi yang sesuai dengan data yang tersedia dari pos-pos hujan yang dipakai sebagai dasar perhitungan. Dalam kaitannya dengan perencanaan lokasi studi jenis distribusi frekuensi yang dipakai adalah Distribusi Gumbel, Log Pearson III, dan Log Normal.

Distribusi Log Normal

Distribusi log normal merupakan transpormasi dari distribusi normal, yaitu dengan mengubah variat X menjadi nilai logaritma variat X. Secara sistematis distrbusi log-normal ditulis sebagai berikut :

1

P(X) =

. exp ( (log X X)2 (

(logX).S ((2()

S

Nilai rerata, dengan persamaan : 1 i = nLn X = ( (ln Xi)

n i = 1 Standard deviasi, dengan persamaan :

i =n

( (ln Xi - lnX)2

i = 1

S =

n 1

Koefisien kepencengan (skewnes), dengan persamaan :

i = n

n ( (ln Xi - lnX)2

i = 1

Cs =

(n 1) (n 2) .S13

Koefisien kepuncaan (kurtosis), dengan persamaan :

i = n

n2. ( (ln Xi - lnX)2

i = 1

Cs =

(n 1) (n 2)(n - 3) .S4

Keragaman sample (variasi), dengan persamaan :

S

Cv =

Ln Xi Ln X dengan persamaan :

Ln X = ln Xi + G. S

Antiln X

X = anti ln X

Dimana :

P(X)= Probabilitas log normal

X= Nilai variat pengamatan

X= Nilai rata-rata dari logaritmik variat X

S= Simpangan baku

Distribusi Log Pearson Type III

Keistimewaan metode Log Pearson Type III adalah dapat digunakan untuk semua sebaran data. Adapun langkah-langkah analisis frekuensi dengan metode Log Pearson Type III adalah sebagai berikut :

Nilai rerata, dengan persamaan : 1 i = nLog X = ( (log Xi)

n i = 1 Standard deviasi, dengan persamaan :

i =n

( (log Xi - logX)2

i = 1

S =

n 1

Koefisien kepencengan (skewnes), dengan persamaan :

i = n

n ( (log Xi - logX)2

i = 1

Cs =

(n 1) (n 2) .S13

Koefisien kepuncaan (kurtosis), dengan persamaan :

i = n

n2. ( (log Xi - logX)2

i = 1

Ck =

(n 1) (n 2)(n - 3) .S4

Keragaman sample (variasi), dengan persamaan :

S

Cv =

Log Xi Logaritma X dengan persamaan :

Log X = log Xi + G. S

Antilog X

X = anti log X

Dimana :

Log X

= Logaritma debit atau curah hujan

Log X

= Logaritma rerata dari debit atau curah hujan

Log Xi

= Logaritma debit atau curah hujan tahun ke I

G =Konstanta Log Pearson Type III, berdasarkan koefisien kepencenganS1

= Simpangan baku

Cs

= Koefisien kepencengan

Ck

= Koefisien kurtosis

Cv

= Keragaman sample (variasi)

n

= Jumlah data

Distribusi Gumbel

Distribusi Gumbel dinyatakan dengan persamaan:

XTr=X + Sx (0,78 y - 0,45)

dengan:

dimana :

XTr=Curah hujan dengan kala ulang Tr tahunX=Curah hujan tahunan rata-rata

Sx=Simpangan baku

y=Perubahan reduksi

n=Jumlah data

Xi=Data curah hujan

T=Kala ulang dalam tahun

Bentuk lain dari persamaan Gumbel adalah :

XTr=X + Sx . K

dengan:

dimana :

K

=Konstanta

Yt

=Reduksi sebagai fungsi dari probabilitas

Yn & Sn=Besaran yang merupakan fungsi dari jumlah data (n)

Tabel 5.4 Harga Yt Sebagai Fungsi dari T

TYtTYt

1,01

1,58

2,00

5,00

10,00-1,53

0,00

0,37

1,50

2,2520

50

100

2002,97

3,90

4,60

5,30

Tabel 5.5 Simpangan Baku Tereduksi, Sn

N0123456789

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,94

1,06

1,11

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,20

1,200,96

1,06

1,11

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,200,98

1,07

1,11

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,200,99

1,08

1,12

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,201,00

1,08

1,12

1,14

1,16

1,18

1,18

1,19

1,20

1,02

1,09

1,12

1,15

1,16

1,18

1,18

1,19

1,201,03

1,09

1,13

1,15

1,16

1,18

1,19

1,19

1,201,04

1,10

1,13

1,15

1,17

1,18

1,19

1,19

1,201,04

1,10

1,13

1,15

1,17

1,18

1,19

1,19

1,201,05

1,10

1,13

1,15

1,17

1,18

1,19

1,20

1,20

Tabel 5.6 Rata-rata Tereduksi, Yn

N0123456789

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,495

0,523

0,536

0,543

0,548

0,552

0,554

0,556

0,558

0,5600,499

0,525

0,537

0,544

0,549

0,552

0,555

0,557

0,5580,503

0,526

0,538

0,544

0,549

0,552

0,555

0,557

0,5580,507

0,528

0,538

0,545

0,549

0,553

0,555

0,557

0,5590,510

0,529

0,539

0,545

0,550

0,553

0,555

0,557

0,559

0,512

0,530

0,540

0,546

0,550

0,553

0,555

0,558

0,5590,515

0,532

0,541

0,546

0,550

0,553

0,556

0,558

0,5590,518

0,533

0,541

0,547

0,551

0,554

0,556

0,558

0,5590,520

0,534

0,542

0,547

0,551

0,554

0,556

0,558

0,5590,522

0,535

0,543

0,548

0,551

0,554

0,556

0,558

0,559

Berdasarkan persamaan distribusi frekwensi di atas, maka curah hujan rancangan (R1 maks dan R3 maks) untuk tiap kala ulang dengan berbagai distribusi dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 5.7 Perhitungan Analisis Frekuensi (R1) Metode Log Normal

NoTahunXLn X(Ln X Ln X)(Ln X Ln X)2TrZLn XtXt

119931234.810.08970.008020.0004.722112

21994984.58-0.13750.018950.8424.826125

319951254.830.10580.0112101.2824.880132

419961064.66-0.05900.0035251.7514.938140

519971154.740.02240.0005502.0544.975145

619981014.62-0.10740.01151002.3265.009150

719991414.950.22630.05122002.5765.040154

820001114.71-0.01300.000210003.0905.103165

92001994.60-0.12740.0162

Rata-rata42.50

Jumlah42.500.00000.1213

Tabel 5.8 Perhitungan Analisis Frekuensi (R1) Metode Log Pearson III

NoTahunXLog X(LogX-LogX)(Ln X Ln X)2(Ln X Ln X)3TrGXt

119931232.090.03900.00150.00012-0.105111.00

21994981.99-0.05970.0036-0.000250.796124.03

319951252.100.04600.00210.0001101.330132.45

419961062.03-0.02560.00070.0000251.949142.95

519971152.060.00970.00010.0000502.377150.67

619981012.00-0.04660.0022-0.00011002.780158.35

719991412.150.09830.00970.00092003.165166.03

820001112.05-0.00560.00000.000010003.980183.55

92001992.00-0.05530.0031-0.0002

Rata-rata2.051

Jumlah18.460.00000.02290.0006

Tabel 5.9 Perhitungan Analisis Frekuensi (R1) Metode Gumbel

No

Tahun

XData TerurutTrYTXT

1199312314120.3665110.86

219949812551.4999123.55

31995125123102.2504131.96

41996106115253.1985142.57

51997115111503.9019150.45

619981011061004.6001158.26

719991411012005.2958166.05

820001119910006.9073184.09

920019998

Parameter Statistik

Simpangan Baku (Sx)14.36

Rata-rata ( X )113.22

Denga cara yang sama , maka untuk analisis frekwensi hujan 3 harian maksimum adalah sebagai berikut :

Tabel 5.10 Perhitungan Analisis Frekuensi untuk Hujan 3 Harian Maks

Tr Log NormalLog Pearson IIIGumbel

2175176172

5202203199

10218217217

25236234239

50249245256

100261255272

200272265289

1000298306327

Berdasarkan ke-3 analisis frekwensi di atas mempunyai syarat parameter statistik untuk masing-masing metode yaitu :

EJ. Gumbel

: Ck=5.4, Cs = 1.14

Log Normal

: Cs =3.Cv

Log Pearson III : bebas

Dari hasil perhitungan , maka diperoleh nilai parameter statistik untuk analisis frekwensi etode Log Normal dan Gumbel yang disajikan pada tabel berikut:

Tabel 5.11 Hasil Perhitungan Parametr Staistik untuk Hujan 1 Hr Maks

Parameter Log NormalGumbel

Simpangan Baku (S)0.1214.36

Skewnes (Cs)0.640.84

Kutosisi (Ck)3.754.22

Variasi (Cv)0.031.60

3.Cv0.094.80

Berdasarkan Perhitungan penentuan parameter statistik untuk hujan maksimum 1 harian, maka diperoleh kesimpulan distribusi Log Normal dan Distribusi Gumbel tidak dapat dipakai, sehingga yang dipakai adalah distribusi Log Pearson III.

5.2.1.4 Uji Kesesuaian Distribusi

Pemeriksaan uji kesesuaian distribusi ini dimaksudkan untuk menentukan apakah data curah hujan harian maksimum tersebut benar-benar sesuai dengan distribusi teoritis yang dipakai. Pengujian kesesuaian distribusi yang akan dipakai adalah Chi-Kuadrat (Chi-Square) dan Smirnov-Kolmogorov.

A.Uji Smirnov-Kolmogorov

Uji kesesuaian Smirnov-Kolmogorov ini digunakan untuk menguji simpangan secara mendatar. Uji ini dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

Data curah hujan diurutkan dari kecil ke besar

Menghitung besarnya harga probabilitas dengan persamaan Weilbull:

Dimana :

P=Probabilitas (%)

m=Nomor urut data

n=Jumlah data

Tabel 5.12 Nilai kritis ((cr) dari Smirnov-Kolmogorov

Jumlah Data

(n)Kerajat Kepercayaan (()

0.200.100.050.01

5

10

15

20

25

30

35

40

45

500.45

0.32

0.27

0.23

0.21

0.19

0.18

0.17

0.16

0.150.51

0.37

0.30

0.26

0.24

0.22

0.20

0.19

0.18

0.170.56

0.41

0.34

0.29

0.27

0.24

0.23

0.21

0.20

0.190.67

0.49

0.40

0.36

0.32

0.29

0.27

0.25

0.24

0.23

N > 501.07

(n1.22

(n1.36

(n1.63

(n

Tabel 5.13 Uji Smirnov-Kolmogorov Log Pearson III Hujan1 harian Maks.

mLog XX terurutP(x)

= m/(n+1)P(x X2 hit distribusi Log Pearson III dapat diterima.

Tabel 5.16 Uji Chi Kwadrat Log Pearson III Hujan 3 Harian Maks.

mLogXLog X terurutP =1/TT=1/PKLog XXt

12.2992.3670.7501.333-0.7362.188154.251

22.2502.2990.5002.0000.0282.245175.893

32.2252.2990.2504.0000.5752.286193.220

42.3672.250ProbabilitasEFOFEF-OF(EF-OF)2/EF

52.2042.243< 154,2511.002.25-1.251.56

62.1072.225154,251 - 175.8934.002.251.750.77

72.2992.204175,893 - 193.2201.002.25-1.251.56

82.1932.193> 193,2203.002.250.750.19

92.2432.107Total9.009.000.004.08

Rerata, X2.266X2 =(Ef-Of)2/Ef3,08

Simpangan Baku, s0.100

X2 hitung = 3,08 pada derajat kebebasan 4-2-1 = 1.Berdasarkan Tabel Distribusi Chi Kwadrat, besarnya peluang untuk mencapai x2 lebih dari 50 70 %, oleh karena besarnya peluang lebih besar 5%, maka distribusi Log Pearson III dapat diterima, atau untuk untuk DK = K (P+1) = 4-(2+1) = 1 dengan derajat kepercayaan = 5% didapat X2 kritis = 3.841 > X2 hit distribusi Log Pearson III dapat diterima.5.2.1.5 Distribusi Hujan

Distribusi hujan (agihan hujan) jam-jaman ditetapkan metode empiris, karena di lokasi studi tidak terdapat data hujan jam-jaman. Pola distribusi hujan ditetapkan dengan mengacu pada tabel yang diambil dari PSA 007. Distribusi hujan disusun dalam bentuk genta (bell shape), dimana hujan tertinggi ditempatkan di tengah, tertinggi kedua disebelah kiri, tertinggi ketiga disebelah kanan dan seterusnya.

Tabel 5.17 Intensitas Hujan Dalam % yang Disarankan PSA 007

Kala Ulang

(tahun)Durasi Hujan (jam)

0,500,7512361224

232414860677988100

532414859667888100

1030384557647688100

2528364355637588100

5027354253617388100

10026344152607288100

20026344151597188100

1.00025323949576988100

10.00022283545536588100

PMP20273445526488100

Sedangkan durasi hujan terpusat diasumsikan selama 6 jam.

Gambar 5.1 Distribusi Hujan Jam-Jaman Berdasarkan PSA 007

5.2.1.6 Limpasan Langsung

Limpasan langsung adalah bagian dari curah hujan total yang menghasilkan limpasan langsung (dirrect run-off). Jadi limpasan langsung adalah curah hujan total dikurangi kehilangan pada awal hujan turun akibat intersepsi dan infiltrasi. Infiltrasi diperkirakan dengan menggunakan Metode Horton.

Fp= fc + (f0-fc) e-ktDimana :

fp: kapasitas infiltrasi pada waktu t (mm)

fc: harga akhir dari infiltrasi

f0: kapasitas infiltrasi permulaan yang tergantung dari hujan sebelumnya, dapat diperkirakan 50-80 % dari curah hujan total

k: konstanta yang tergantung dari tekstur tanah

t: waktu sejak mulai hujan

Tabel 5.18 Hasil Perhitungan Limpasan Langsung Berdasarkan Infiltrasi Metode Horton

t

TR (tahun)

251025501002001000

(jam)(mm/jam)(mm/jam)(mm/jam)(mm/jam)(mm/jam)(mm/jam)(mm/jam)(mm/jam)

00.000.000.000.000.000.000.000.00

10.000.000.000.000.000.000.000.00

21.772.092.573.103.423.774.034.74

311.6213.0914.7116.5617.7519.0020.0422.74

477.1785.7589.6695.3699.00103.06107.46117.01

56.717.608.589.6910.4111.1711.7913.43

63.253.754.284.895.295.716.066.96

Sumber : Hasil Perhitungan

5.2.2 Analisa Debit Banjir Rancangan

Debit banjir yang dipergunakan dalam studi ini adalah berdasarkan data-data hujan dari Stasium Nunukan. Dari analisa curah hujan yang telah diuraikan sebelumnya dapat ditentukan bahwa curah hujan dengan periode ulang T tahun untuk masing-masing daerah aliran sungai. Data curah hujan tersebut selanjutnya dipakai sebagai dasar perencanaan debit banjir.

Dalam SID ini dipergunakan metode debit banjir rancangan cara hidrograf satuan sintetik Nakayasu.

Rumus hidrograf satuan sintetik dari Nakayasu adalah sebagai berikut:

Dengan:

Qp=debit puncak banjir (m3/detik)

C=koefisien pengaliran

Ro=hujan satuan (mm)

Tp=tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)

T0,3=

waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30% dari debit puncak.

Tenggang waktu:

Tp = tg + 0,8 tr

Untuk:L15 km tg = 0,4 + 0,058 L

tr=0,5 tg sampai tg

T0,3 = (.tg

Dengan:

L=panjang alur sungai (km)

tg=waktu konsentrasi (jam)

Untuk:

daerah pengaliran biasa ( = 2

bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang cepat ( = 1,5

bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang lambat ( = 3

Persamaan lengkung hidrograf satuan Nakayasu adalah sebagai berikut:

dimana:

Qa= limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/detik)

t= waktu (jam)

Bagian lengkung turun (decreasing limb)

Gambar 5.2 Gambar DAS di Site Embung Kaliamok & SemelandungGambar 5. 3 Gambar DAS di Site Embung Bengaris

Gambar 5.4 Hidrograf Satuan Sintetis DAS Kaliamok

Gambar 5.5 Hidrogaraf Satuan Sintetik DAS Semelandung

Gambar 5.6 Hidrogaraf Satuan Sintetik Nakayasu DAS Bengaris

Tabel 5.19 Hasil Perhitungan Debit Banjir

DASDebit Maksimun (m3/dt)

Tr2 Tr5 Tr10 Tr25 Tr50 Tr100 Tr200 Tr1000

Kaliamok11.8312.8613.3314.0214.4714.9615.4916.64

Semelandung7.107.808.138.608.909.239.5910.38

Bengaris 22.3524.4025.3926.8127.7228.7229.7932.14

Sumber : Hasil Perhitungan

5.3 Analisa Irigasi

Dalam analisa irigasi ini dilakukan analisa dan perhitungan yang meliputi analisa evapotranspirasi, pola tanam, analisa kebutuhan air, analisa ketersediaan air, analisa kesetimbangan air (water balance) dan analisa debit pembuang di areal irigasi. Penentuan alternatif pola tanam dilakukan guna menentukan kebutuhan air tanaman yang selanjutnya akan digunakan dalam menentukan neraca air di waduk, pada prinsipnya dalam menentukan neraca air di waduk diupayakan kebutuhan air irigasi sepanjang waktu dapat terpenuhi dengan debit andalan yang telah ditentukan dalam pekerjaan in adalah 80% kejadian. Berdasarkan pertimbangan ini, maka dalam menentukan waktu/masa tanam dilakukan coba banding (trial & eror) sehingga diperoleh hasil yang optimal dalam memanfaatkan debit andalan.

5.3.1 Evapotranspirasi

Besaran evapotranspirasi dihitung memakai cara Penman modifikasi (FAO), dengan masukan data iklim berikut: letak lintang, temperatur, kelembaban relatif, kecepatan angin dan lama penyinaran matahari.

Persamaan Penman dirumuskan sebagai berikut:

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 tekanan uap jenuh air (m bar)

c= Angka koreksi Penman

Untuk kondisi iklim Indonesia dimana RH cukup tinggi dan kecepatan angin antara rendah dan sedang, harga c tersebut berkisar antara 0,86 sampai dengan 1,1. Menggunakan perkiraan data rerata tersebut dan angka perbandingan kecepatan angin siang dan malam tidak terlalu berbeda, harga c untuk Indonesia disajikan pada tabel di bawah ini :

Tabel 5.20 Angka Koreksi Penman

BlnJanPebMarAprMeiJunJulAgtSepOktNopDes

C 1,101,101,000,900,900,900,901,001,101,101,101,10

dengan:

(

W= _______

( + ((

L =595 - 0.51(T

P =1013 - 0.1055(E

=2((0.00738(T+0.8072)T-0.00116

Rn =Rns - Rn1

Rns =( 1 - ( ) ( Rs

Rs =( a + b n/N ) ( Ra

Rn1 =f (t) ( f (ed) ( f(n/N)

Ed =ea ( Rh

Ea =33.8639(((0.00738(Tc+0.8072)8-0.000019((1.8(T+48)+0.001316 ))

Ud=

Ur =

dimana :

E= elevasi diatas muka laut

Ur= kecepatan rasio

Ud= kecepatan angin siang

Un= kecepatan angin malam

(= Albedo atau faktor pantulan

Tabel 5.21 Besarnya Albedo (Air terbuka0.06

Batu 0.12 0.15

Rumput0.08 0.09

Tanaman hijau0.2

Nilai fungsi-fungsi :

f (u)=0.27 ( 1+ u/100)

f (T)=11.25 . 1.0133T

f (ed)=0.34 - 0.044 (ed

f (n/N)=0.1 + 0.9 n/N

Reduksi pengurangan temperatur karena ketinggian elevasi daerah pengaliran diambil menurut rumus:

T=(X - 0.006 H)(C

dengan :

T=suhu udara ((C)

X=suhu udara di daerah pencatatan klimatilogi ((C)

H=perbedaan elevasi antara lokasi dengan stasiun pencatat (m)

Koreksi kecepatan angin karena perbedaan elevasi pengukuran diambil menurut rumus:

Ul=Up * (Ll /Lp )1/7

Dengan :

Ul=kecepatan angin dilokasi perencanaan

Up=kecepatan angin dilokasi pengukuran

Ll=elevasi lokasi perencanaan

Lp=elevasi lokasi pengukuran

Reduksi terhadap lama penyinaran matahari untuk lokasi perencanaan mengikuti rumus berikut:

n/Nc=n/N - 0.01 ( ( Ll - Lp )

dengan :

n/Nc=lama penyinaran matahari terkoreksi

n/N=lama penyinaran matahari terukur

Ll=elevasi lokasi perencanaan

Lp=elevasi lokasi pengukuran

a dan b =Konstanta yang tergantung kepada letak suatu tempat di atas bumi

Untuk daerah tropik dapat diambil nilai untuk a=0.28; b=0.48

Tabel 5.22 Evapotranspirasi Metode Penmann Modifikasi

NoU R A I A NSatuanKeteranganB U L A N

JanPebMarAprMeiJunJulAgtSepOktNopDes

1Temp. rata bulananoCdata26.70 26.60 26.90 27.60 27.80 27.00 26.90 26.90 27.30 27.00 27.80 27.00

2Eam bartabel 34.83 34.83 35.25 36.94 37.37 35.66 35.25 35.25 36.09 35.66 37.37 35.66

3Kelembaban relatif, RH%data83.00 84.00 84.00 84.00 84.00 83.00 86.00 84.00 83.00 84.00 82.00 86.00

4Edm barEa(RH/100)28.91 29.26 29.61 31.03 31.39 29.60 30.32 29.61 29.95 29.95 30.64 30.67

5(Ea-Ed)m barhitung5.92 5.57 5.64 5.91 5.98 6.06 4.94 5.64 6.14 5.71 6.73 4.99

6Kecepatan Angin. Ukm/haridata26.6922.2422.2422.2422.2422.2422.2422.2422.2422.2422.2422.24

Kecepatan Angin. Um/dethitung0.31 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26

7f(u)km/harihitung0.34 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33

8W-tabel 0.761 0.761 0.763 0.771 0.773 0.765 0.763 0.763 0.767 0.765 0.773 0.765

9(1-W)mm/harihitung0.239 0.239 0.237 0.229 0.227 0.235 0.237 0.237 0.233 0.235 0.227 0.235

10Ramm/haritabel 14.5 15.2 15.6 15.4 14.8 14.3 14.5 14.5 15.3 15.2 14.7 14.3

12Penyinaran Matahari, n/N%data47.00 27.00 51.00 47.00 49.00 35.00 39.00 34.00 47.00 25.00 41.00 39.00

13(0,25+0,54n/N)-hitung0.50 0.40 0.53 0.50 0.51 0.44 0.46 0.43 0.50 0.39 0.47 0.46

14Rs=Ra(0,25+0,54 n/N)mm/harihitung7.31 6.00 8.17 7.73 7.59 6.28 6.66 6.29 7.71 5.85 6.91 6.56

15Rns=(1-A)Rs ,A=0,25mm/harihitung5.48 4.50 6.13 5.80 5.69 4.71 4.99 4.72 5.78 4.39 5.18 4.92

16f(t)tabel 16.02 16.02 16.06 16.22 16.26 16.10 16.06 16.06 16.14 16.10 16.26 16.10

17f(Ed)hitung0.10 0.10 0.10 0.09 0.09 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10

18f(n/N)hitung0.52 0.34 0.56 0.52 0.54 0.42 0.45 0.41 0.52 0.33 0.47 0.45

19Rn1=f(t) f(Ed) f(n/N)hitung0.87 0.56 0.90 0.81 0.82 0.67 0.71 0.66 0.84 0.52 0.74 0.70

20Ctabel 1.10 1.10 1.00 0.90 0.90 0.90 0.90 1.00 1.10 1.10 1.10 1.10

25ETo=C [W.(Rns Rn1) + (1-W).f(u).(Ea-Ed)mm/harihitung4.04 3.48 4.43 4.25 4.17 3.51 3.62 3.54 4.31 3.45 3.99 3.66

26ETo =(25) x bulanmm/blnhitung125.3 97.4 137.3 127.6 129.2 105.3 112.1 109.7 129.3 106.9 119.7 113.4

5.3.2 Analisa Ketersediaan Air

Perhitungan ketersediaan air/debit andalan pada Daerah Aliran Sungai di lokasi D.I Kaliamok menggunakan metoda perhitungan : Simulasi DR FJ. Mock. Metode Simulasi Mock ini memperhitungkan data curah hujan, evapotranspirasi, dan karakteristik hidrologi daerah pengaliran sungai, dengan asumsi dan data yang diperlukan. Untuk lebih jelasnya, komponen-komponen perhitungan simulasi Mock, dapat dilihat sebagai berikut :

Evapotranspirasi Terbatas

Evapotranspirasi terbatas adalah : evapotraspirasi aktual dengan mempertimbangkan kondisi vegetasi dan permukaan tanah serta curah hujan.

Untuk menghitung evapotranspirasi terbatas ini diperlukan data:

Curah hujan setengah bulanan (P)

Jumlah hari hujan setengah bulanan (n)

Jumlah permukaan kering setengah bulanan (d), dihitung dengan asumsi bahwa tanah dalam satu hari hanya mampu menahan air 12 mm dan selalu menguap sebesar 4 mm. (Dalam referensi Mock, SMC sekitar 150 200 mm per bulan).

Exposed surface (m %), ditaksir dari peta tata guna tanah, atau dengan asumsi:

m = 0% untuk lahan dengan hutan lebat

m = 0% pada akhir musim hujan dan bertambah 10% setiap bulan kering untuk lahan sekunder

m = 10-40% untuk lahan yang terisolasi

m = 20-50% untuk lahan pertanian yang diolah.

Persamaan Evapotranspirasi terbatas sebagai berikut:

Et=Ep-E. (1)

Er=Ep(d/30)..... (2)

Dari data n dan d stasiun hujan di sekitar proyek akan diperoleh persamaan sebagai berikut:

d=an+b . (3)

Dimana a dan b adalah konstanta akibat hubungan n (jumlah hari hujan) dan d (jumlah permukaan kering)

Substitusi dari persamaan (3) dan (2), diperoleh:

Er/Ep=m/30.(a.n+b)......(4)

Keseimbangan Air di Permukaan Tanah

Keseimbangan air tanah dipengaruhi oleh jumlah air yang masuk ke dalam permukaan tanah dan kondisi tanah itu sendiri. Data yang diperlukan adalah:

P - Et , adalah perubahan air yang akan masuk ke permukaan tanah.

Soil storage, adalah perubahan volume air yang ditahan oleh tanah yang besarnya tergantung pada (P-Et), soil storage bulan sebelumnya.

Soil Moisture, adalah volume air untuk melembabkan tanah yang besarnya tergantung (P-Et), soil storage, dan soil moisture bulan sebelumnya.

Kapasitas soil moisture, adalah volume air yang diperlukan untuk mencapai kapasitas kelengasan tanah.

Water Surplus, adalah volume air yang akan masuk ke dalam permukaan tanah, yaitu : water surplus = (P-Et) - soil storage, dan 0 jika (P-Et)< soil storage.

Ground Water Storage

Nilai run off dan ground water besarnya tergantung dari keseimbangan air dan kondisi tanahnya. Data yang diperlukan adalah:

Koefisien infiltrasi = I diambil 0,2 - 0,5

Faktor resesi aliran air tanah = k, diambil 0,4-0,7

Initial storage, adalah volume air tanah yang tersedia di awal perhitungan.

Persamaan:

In= Water Surplus x I

V= k. V(n-1) + 0,5 (1+k) InA= Vn - Vn-1dimana:

In= infiltrasi volume air yang masuk ke dalam tanah

V= volume air tanah

Vn= perubahan volume air tanah bulan ke-n

V(n-1)= volume air tanah bulan ke (n-1)

I

= koefisien infiltrasi

A

= volume tampungan per bulan

Aliran Sungai

Interflow

= Infiltrasi - Volume air tanah (mm)

Direct Run Off= Water Surplus - Infiltrasi (mm)

Base Flow= Aliran sungai yang selalu ada sepanjang tahun(m3/dt)

Run Off

= Interflow + Direct Run Off + Base Flow (m3/dt)

Perhitungan ketersediaan air untuk masing-masing DAS menggunakan debit andalan dengan peluang keandalan 80 % terpenuhi dan 20 % tidak terpenuhi / gagal. Hasil perhitungan debit andalan Q80 adalah sebagai berikut :

Tabel 5.23 Hasil Analisa Debit Andalan (Q80)

Nama SungaiDebit Andalan (Q80)

JanPebMarAprMeiJunJulAgsSepOktNopDes

S. Kaliamok0.0190.0060.0050.0170.0080.0140.0080.0290.0110.0280.0260.026

S. Semelandung0.0090.0060.0070.0120.0050.0110.0080.0130.0110.0250.0110.019

S. Bengaris 0.0450.0290.0320.0560.0250.0530.0380.0630.0530.1180.0510.089

5.3.3 Kebutuhan Air Irigasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan air irigasi adalah :

a. Penyiapan lahan.

b. Penggunaan konsumtif.

c. Perkolasi dan rembesan.

d. Penggantian genangan air

e. Efisiensi irigasi

d. Curah hujan effektif

5.3.3.1 Penyiapan Lahan

Air diperlukan selama fase penyiapan lahan untuk mempermudah pembajakan dan menyiapkan kelembaban tanah guna pertumbuhan tanaman. Untuk menghitung kebutuhan air selama penyiapan lahan berdasarkan rumus Van de Goor/Zijlstra (1968). Metode tersebut didasarkan pada kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi disawah, yang sudah dijenuhkan selama periode penyiapan lahan 30 hari, dengan tinggi genangan air 250 mm. Atau 8.33 mm/hari (berdasarkan KP 01).

Nilai rata untuk Indonesia diperoleh berdasarkan persamaan sebagai berikut :

dengan :

IR=Kebutuhan air disawah (mm/hari).

M= E0 + P = (1,1 ET0 + P) (mm/hari), ini adalah kebutuhan air puncak (evaporasi + perkolasi).

K = MT/S

T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari)

S = Kebutuhan air untuk penjenuhan.

5.3.3.2 Penggunaan Konsumtif

Penggunaan konsumtif (kebutuhan air tanaman) adalah sejumlah air yang dibutuhkan untuk mengganti air yang hilang akibat penguapan. Air dapat mengguap melaui permukaan air maupun melalui daun-daunan tanaman. Bila kedua proses penguapan tersebut terjadi bersama-sama, terjadilah proses evapotranspirasi, yaitu gabungan antara penguapan air bebas (evaporasi) dan penguapan melalui tanaman (transpirasi). Dengan demikian besarnya kebutuhan air tanaman adalah sebesar jumlah jumlah air yang hilang akibat proses evapotranspirasi.

Penggunaan konsumtif adalah kebutuhan air aktual. Penggunaan konsumtif dihitung dengan persamaan :

ETC = kC x ETO

dengan :

ETC =Penggunaan konsumtif (mm/hari)

ETO=Evapotranspirasi potensial (mm/hari), besarnya dihitung dengan metode Pennman (Pennman Metode).

KC=Koefisien tanaman, yang besarnya tergantung pada jenis, macam dan umur tanaman.

Tabel 5.24 Koefisien Tanaman

Periode Setengah BulanPadiPalawija

11.100.40

21.100.45

31.100.50

41.100.60

50.950.45

60.950.50

Evapotranpirasi untuk tanaman (rumput pendek) ET dapat dihitung dengan Metode Pennman, berdasar data klimatologi setempat.

5.3.3.3 Perkolasi dan Infiltrasi

Infiltrasi merupakan proses masuknya air dari permukaan tanah ke dalam tanah (daerah tidak jenuh). Sedangkan perkolasi adalah masuknya air dari daerah tidak jenuh ke dalam daerah jenuh, pada proses ini, air tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Untuk tujuan perencanaan, tingkat perkolasi standar 3,0 mm/hari dipakai untuk mengestimasi kebutuhan air pada daerah produksi padi.

5.3.3.4 Penggantian Lapisan Air

Saat memproduksi padi, untuk pemupukan dan pelaksanaan penyiangan, digunakan praktek penurunan muka air disawah. Berdasarkan perlakuan ini, lapisan air harus diganti. Untuk menghitung praktek penggantian tersebut, suatu cadangan sebesar 50 mm (3,33 mm/hari) pada setiap tengah bulanan kedua dan keempat, yaitu setelah pemindahan (transplanting). Kebutuhan ini tidak berlaku untuk tanaman palawija sehubungan dengan praktek kultural yang berbeda.

5.3.3.5 Effisiensi Irigasi

Efisiensi irigasi digunakan untuk menentukan efektivitas dari sistem irigasi dan pengelolaannya dalam memenuhi permintaan penggunan konsumtif (evapo-transpirasi) tanaman selama pertumbuhan. Variasi temporer pada kebutuhan-kebutuhan ini terjadi selama produksi tanaman dan analisis beberapa proyek pada banyak lokasi juga menyatakan bahwa efisiensi irigasi juga bervariasi bergantung pada tahap pertumbuhan tanaman, yang berbeda halnya dengan kondisi klimatologi.

Pada dasarnya, kehilangan yang mempengaruhi efisiensi irigasi adalah yang terjadi selama angkutan air dari sumber ke daerah persawahan, dan saat penggunaan sawah. Pada studi ini, efisiensi irigasi dibagi dalam dua bagian :

Efisiensi saluran pembawa (conveyance effciency), yang dihitung sebesar kehilangan air dari saluran utama dan saluran sekunder.

Efisiensi sawah (on farm efficiency) yang dihitung dari saluran tersier dan di sawah.

Total efisiensi irigasi termasuk (conveyance efficiency dan farm efficiency) untuk padi diasumsikan 65% (KP-01). Estimasi ini dibagi menjadi efisiensi saluran utama 90%, efisiensi saluran sekunder 80% dan estimasi efisiensi saluran tersier 90%. Efisiensi irigasi untuk palawija adalah 75% efisiensi di sawah 65% farm efficiency, menurut rekomendasi oleh FAO, untuk efisiensi irigasi secara menyeluruh yang digunakan pada kajian ini adalah 65%.

5.3.3.6 Hujan Effektif

Data untuk memperoleh hujan efektif diperoleh dari pemetaan data stasiun yang terdekat. Hujan bulanan diperoleh dengan satuan dari lima tahun terendah dan perhitungannya digunakan 80 percent probability dari periode ulang, R80. Hujan efektif harian adalah 70% dari 80% probabilitas untuk tanaman padi :

Hujan efek. Padi = 0.7 x R80

Untuk hujan efektif palawija menggunakan (R50) yang dihubungkan dengan curah hujan rata-rata bulanan dan evapotranspirasi tanaman rata-rata bulanan.

5.3.3.7 Waktu Mulai Tanam

Dari hasil perhitungan kebutuhan air sesuai dengan pola tanam Padi-Padi- Palawija dan disimulasikan dengan ketersediaan air , maka diperoleh dasar penentuan pola tata tanam pada D.I Kaliamok adalah padi musim hujan (bulan oktober s/d bulan januari), padi musim kemarau (bulan pebruari s/d bulan mei) dan palawija pada musim kemarau (bulan juni s/d bulan september). Didalam daerah irigasi dimana air tidak mencukupi untuk mengairi sepenuhnya pada musim kemarau , maka jenis tanaman yang ada harus disesusaikan untuk menentukan tanaman musim kemaru yang realistis. Pemilihan alternatif pola tanam yang diusulkan berdasarkan atas pertimbanganpertimbangan sebagai berikut :

Pola musim setempat

Waktu selektif untuk kegiatan pertanian

Kondisi sosial petani setempat

Jadwal tanam yang sudah ada dan dikehendaki

Keberadaan tenaga / buruh tani

Kondisi agriculture setempat

Ketersediaan debit pada sumber air

Waktu mulai tanam dan pola tata tanam dapat dilihat pada tabel perhitungan dibawah ini :

Gambar 5.7 Skema Pola Tanam

Tabel 5.25 Kebutuhan Air Pola Tanam Daerah Irigasi Kaliamok

PERIODEETO

mm/hrP

Mm/hrRe

mm/hrWLR

mm/hrC

Etc

mm/hrNFR

mm/hrDR

l/dt/ha

Jan

I4.0421.311.650.471.904.240.32

II4.0422.450.000.000.00

Peb

I3.4821.350.000.650.05

II3.4821.35LP13.0013.651.03

Mar

I4.4322.38LP13.6013.220.99

II4.4321.791.104.875.080.38

Apr

I4.2523.831.651.074.554.370.33

II4.2523.971.651.054.474.150.31

Mei

I4.1722.661.651.004.175.160.39

II4.1722.801.650.471.962.810.21

Jun

I3.5120.330.001.670.13

II3.5124.160.250.880.000.00

Jul

I3.6226.030.622.240.000.00

II3.6226.030.873.150.000.00

AgtI3.5425.961.003.540.000.00

II3.5425.960.913.220.000.00

SepI4.3124.120.632.720.600.05

II4.3124.120.220.950.000.00

OktI3.4523.69LP13.0011.310.85

II3.4525.47LP13.009.530.72

NovI3.9924.011.104.392.380.18

II3.9921.171.651.074.276.750.51

DesI3.6623.031.651.053.844.460.34

II3.6625.161.651.003.662.140.16

Sumber : Hasil Perhitungan

5.3.4 Kesetimbangan Air (Water Balance)

Untuk pengembangan jaringan irigasi, perhitungan neraca air harus dibuat untuk mengetahui apakah kebutuhan pengambilan air irigasi telah terpenuhi oleh debit andalan yang ada. Perhitungan optimasi kebutuhan air dipengaruhi oleh alternatif pola tanam yang kita pilih, luas areal yang dapat diairi dan sistem pemberian air yang ada.

Keseimbangan air waduk dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

St+1 = St + It +Rt Et - Ot - QstDengan :

St+1: tampungan air pada periode ke t+1

St: tampungan air pada periode ke t

It: inflow ke waduk pada periode ke t

Rt: curah hujan yang masuk ke dalam tampungan waduk periode t

Et: kehilangan air akibat evaporasi di waduk pada periode t

Ot: outflow waduk pada periode t

Qst: spill aou waduk periode t

Simulasi waduk dimuali dengan asumsi pada saat waduk penuh dan berakhir juga pada saat waduk dalam kondisi penuh kembali.

Inflow adalah aliran sungai yang masuk ke waduk, sedangkan outflow terdiri dari pelepasan waduk untuk air irigasi dan kehilangan air. Besarnya lepasan waduk untuk air irigasi ditentukan dengan cara coba banding sehingga akan diperoleh kemampuan waduk sebagai sarana penyedia air irigasi tersebut. Perubahan tampungan waduk adalah besarnya perubahan volume waduk yang mengacu pada lengkung kapasitas waduk yang bersangkutan.

Melalui simulasi waduk ini ini dapat diperoleh parameter-parameter perencanaan antara lain :

Luas areal yang dapat diairi atau kemampuan waduk

Kapasitas tampungan efektif waduk

Kapasitas tampungan mati waduk

Elevasi cres spilway

Fluktuasi muka air waduk

Operasi minimum waduk

Hasil simulasi pemanfaatan waduk pada masing-masing embung dapat dilihat pada tabel berikut:

-----------------simulasi waduk ----------!!!5.4 Analisa Debit Pembuanga. Pembuang dari areal sawah

Debit saluran pembuangan dari areal sawah tanaman padi dihitung berdasarkan KP-03, dengan data hujan 3 hari berturut-turut dengan periode ulang 5 th, dengan menganggap bahwa tanaman padi tergenang air maksimum sedalam 20 cm selama jangka waktu 3 hari.

a.1Areal sawah < 200 ha

Untuk areal sawah yang lebih kecil dari dari 200 ha dipakai drainasi modul seperti pada tabel berikut:

Tabel 5.25 Modulus Pembuang untuk Areal Sawah < 200 ha

R5

(mm)Rata-rata R5

Untuk Desain (mm)Modulus Pembuang

Dm (lt/dt/ha)

< 120

120 150

150 200115

135

17560

70

90

a.2Areal sawah 200 400 haUntuk areal ini harga Dm dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

{R(3)5 + 3 (IR - ET- P) S }

Dm= -----------------------------------

( 3 x 8,64)

dimana:

Dm

= modulus pembuang (l/dt/ha)

R(3)5

= curah hujan 3 hr dengan periode ulang 5 tahun (mm)

IR

= pemberian air irigasi pada waktu tersebut

ET

= evapotranspirasi

P

= perkolasi

S

= tampungan tambahan

Besarnya debit pembuang adalah :

Qd= Dm x A

Dimana :

A= luas areal tangkapan

Dari hasil perhitungan hidrologi diperoleh harga R(3)5 = 221 mm dan ET rata-rata =3.87 mm. Untuk perhitungan drainasi modul areal sawah (low land), komponen-komponen tersebut dapat diambil asumsi sebagai berikut :

Pemberian air irigasi (IR) selama pembuangan dihentikan (IR=0)

Tambahan air untuk penggenangan 50 mm

Perkolasi =0

ET merupakan evapotranspirasi rata-rata

221 + 3 ( 0 - 3,87 0 ) - 50

Dm =

3 x 8,64

= 6,15 lt/dt/ha

a3.Areal sawah > 400 ha

Qd= 1,62 Dm x A0,92Dimana:

Qd= debit pembuangan (l/dt)

Dm= modulus pembuang (l/dt/ha)

A= areal pembuang (ha)

b. Areal pembuang untuk non sawah

Debit pembuang untuk daerah tangkapan yang non sawah dihitung dengan menggunakan rumus :

Qd= 0,116 x C . R(1)5 A0,92Dimana :

Qd= debit rencana (l/dt)

C= koefisien limpasan

R(1)5 = curah hujan harian dengan kala ulang 5 tahun

A= luas areal pembuang

Tabel 5.26 Harga Koefisien Limpasan Air Hujan

Penutup TanahNilai C

Hutan lebat

Hutan tidak lebat

Tanaman ladang (daerah terjal)0,60

0,65

0,75

Dari hasil perhitungan hidrologi diperoleh harga R(1)5 = 139 mm. Untuk perhitungan drainasi modul areal non sawah (upland) tersebut diambil asumsi sebagai berikut :

Tidak diizinkan adanya tampungan di upland

Hujan dibuang dalan sehari

Perkolasi = 0

Koefisien limpasan hutan tidak lebat = 0,65

0,65 x 139

Dm =

1 x 8,64

= 10,45 lt/dt/ha

5

0,3

1.5 T

0,3

Tp T

0.8tr tg

Lengkung naik

Lengkung turun

Qp

0.3Q

t

Qp

2

0.3

Q

t

tr

tr

i

System Planning

Detail Design DI. Kaliamok Seluas 1.600 Ha Kab.Malinau

System Planning

Detail Design DI. Kaliamok Seluas 1.600 Ha Kab.Malinau

_1029382117.unknown

_1031565324.unknown

_1031587803.unknown

_1032778769.unknown

_1031565842.unknown

_1031565012.unknown

_1029381870.unknown

_1029382037.unknown

_1029382116.unknown

_973363030.unknown

_1029380759.unknown

_973363028.unknown

_973363029.unknown

_940771884.unknown