BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Hidrologi Hidrologi adalah ilmu yang

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.
Hidrologi
Hidrologi
adalah
ilmu
yang
mempelajari
tentang
kejadian,perputaran dan penyebaran air di atmofir,dipermukaan bumi
maupun di bawah permukaan bumi.Siklus hidrologi adalah bagian inti dari
yang tidak mempunyai awal dan ahir,dimana siklus hidrologi merupakan
gerakan
air
dipermukaan
bumi.Selama
berlangsungnya
siklus
hidrologi,perjalanan air dari permukaan laut ke atmofir kemudian
kepermukaan tanah dan kembali lagi ke laut dan tidak pernah habis.Air
tersebut akan tertahan semantara di Sungai,Waduk atau Danau,dalam
tanah sehingga dapat dimanfatkan oleh manusia dan mahluk hidup
lainya(Asdak,1995).
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi (Asdak, 1995).
xxii Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
B.
Debit Andalan
Debit andalan adalah debit yang tersedia sepanjang tahun dengan
besarnya resiko kegagalan tertentu yang dapat dipakai untuk keperluan
diantaranya seperti irigasi,air minum,PLTA,dan lainya. Dengan resiko
kegagalan yang telah diperhitungkan jika ditetapkan debit andalan sebesar
80%berarti akan dihadapi resio adanya debit-debit yang lebih kecil dari
debit andalan 20% pengamatan(Anonim,1986:79).
Perhitungan ketersediaan air atau debit andalan diperlukan untuk
perhitungan neraca air sehingga dapat diketahui kemampuan air mengairi
areal layanan.Analisa debit andalan dilakukan dengan pendekatan berbeda
beda tergantung dari data yang tersedia.
1. Jika terdapat pencatatan debit yang panjang, debit andalan dihitung
berdasarkan data debit dengan menggunakan probabilitas keberhasilan
80%.
2. Jika terdapat pencatatan debit tetapi hanya dalam periode pendek,
maka debit andalan dihitung berdasarkan data curah hujan, akan tetapi
parameter yang digunakan dikalibrasi terhadap data debit yang ada.
3. Jika tidak terdapat pencatatan debit, maka debit andalan dihitung
berdasarkan data curah hujan dihitung dengan menggunakan Metode
F.J.Mock.
xxiii Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
Debit andalan adalah debit minimum sungai kemungkinan debit
dapat dipenuhi ditetapkan 80%, sehingga kemungkinan debit sungai lebih
rendah dari debit andalan sebesar20%. Untuk mendapatkan debit andalan
sungai,maka nilai debit, yang dianalisis adalah dengan Metode Mock,
menurut tahun pengamatan yang diperoleh,harus diurut dari yang terbesar
sampai yang terkecil. Kemudian dihitung tingkat keandalan debit tersebut
dapat terjadi,berdasarkan probabilitas kejadian mengikuti rumus Weibull
(Soewarto, 1995).
P=
x 100% ..................................................................
2.1
Dengan :
P : Probabilitas terjadinya kumpulan nilai yang diharapkan selama periode
pengamatan (%).
m : Nomor urut kejadian, dengan urutan variasi dari besar ke kecil.
n : jumlah data.
Dengan demikian pengertian debit andalan 80% adalah berdasarkan
pada nilai debit yang mendekati atau sama dengan nilai probabilitas (P)
80%.
xxiv Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
C.
Meetode F.J MOCK
M
Gambarr 2.2 Skemaa debit andaalan F.J Mock
Sumberr : Mock (19973) dalam Fitriati (2015)
xxv
Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
Metode Mock dikembangkan oleh Dr.F.JMock. Metode Mock
untukmemperkirakan
besarnya
debit
suatu
daerahaliran
sungai
berdasarkan konsep waterbalance. Air hujan yang jatuh (presipitasi)akan
mengalami evapotranspirasi sesuaidengan vegetasi yang menutupi
daerahtangkapan
hujan.
EvapotranspirasipadaMetode
Mock
adalah
evapotranspirasiyangdipengaruhi oleh jenis vegetasi, permukaantanah dan
jumlah hari hujan.
Proses perhitungan yang dilakukan dalam metode Mock sebagaiberikut:
(Indra, 2012).
1. Perhitungan evapotranspirasi potensial
2. Perhitungan evapotranspirasi aktual.
3. Perhitungan water surplus.
4.Perhitungan base flow dan direct runoff.
Metode F.J Mock digunakan dalam menghitung keseimbangan
air.Data yang dibutuhkan dalam perhitungan ini antara lain hujan bulanan
rata-rata
(mm),
jumlah
hari
hujan
bulanan
rata-rata
(hari),
evapotranspirasi, limpasan permukaan, tampungan tanah dan aliran dasar
(base flow).
xxvi Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
D.
Presipitasi
Presipitasi adalah curahan atau turunnya air dari atmosfer ke
permukaan bumi dan laut dalam bentuk berbeda, yaitu curah hujan
didaerah tropis dan curah hujan serta salju di daerah beriklim sedang
(Indra,
2012).
Curah
hujan
rata-rata
bulanan
dapat
dihitung
denganmenggunakan metode rata-rata aljabar, metode ishoyet, dan
metodetheissen.Metode Mock menggunakan curah hujan bulanan ratarata.
E.
Evapotranspirasi
Evapotranspirasi adalah proses dimana air berubah menjadi uap air
dan
berpindah
dari
permukaan.
Air
menguap
dari
berbagai
permukaanseperti danau, sungai, tanah, dan vegetasi yang basah.
Transpirasi adalahproses penguapan air yang terkandung dalam lapisan
tanaman menguapke atmosfer. Transpirasi tergantung pada pasokan
energi, gradientekanan uap air, dan angin. Maka, radiasi matahari, suhu
udara,kelembaban udara, dan angin harus dipertimbangkan ketika
menentukan nilai transpirasi (Allen, 1998).
Evapotranspirasi merupakan faktor penting dalam memprediksi debit
dari data curah hujan dan klimatologi dengan menggunakan Metode Mock.
Alasannya karena evapotranspirasi inimemberikan nilai yang besar untuk
terjadinya debit dari suatu daerahaliran sungai. Evapotranspirasi diartikan
sebagai kehilangan air darilahan dan permukaan air dari suatu daerah
aliran sungai akibatkombinasi proses evaporasi dan transpirasi. Lebih rinci
xxvii Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
tentangevapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual diuraikan
dibawah ini
1.
Evapotranspirasi Potensial
Evapotranspirasi
potensial
adalah
evapotranspirasi
yangmungkin terjadi pada kondisi air yang tersedia berlebihan.
Faktor penting yang mempengaruhi evapotranspirasi potensial
adalahtersedianya air yang cukup banyak. Jika jumlah air selalu
tersediasecara berlebihan dari yang diperlukan oleh tanaman selama
prosestranspirasi, maka jumlah air yang ditranspirasikan relatif lebih
besardibandingkan apabila tersedianya air di bawah keperluan.
Beberaparumus empiris untuk menghitung evapotranspirasi potensial
adalahrumus empiris dari: Thornthwaite, Blaney-Criddle, Penman
danTurc-Langbein-Wundt. Perhitunganevaporasi potensial Penman
didasarkan pada keadaan evaporasi yang diperlukan panas
2.
Evapotranspirasi Aktual
Evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi yang terjadi
pada
kondisi
air
yang
tersedia
terbatas.
Evapotranspirasi
aktualdipengaruhi oleh proporsi permukaan luar yang tidak
tertutuptumbuhan hijau (exposed surface) pada musim kemarau dan
jumlahhari hujan dalam bulan yang bersangkutan. Besarnya
exposedsurface untuk tiap daerah berbed-beda.
xxviii Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
F.
Irigasi
Irigasi adalah menyalurkan air yang perlu untuk pertumbuhan
tanaman ke tanah yang diolah danmendistribusinya secara sistematis
(Sosrodarsono
danTakeda,
2003).
Irigasi
adalah
usaha
penyediaan,pengaturan dan pembuangan air irigasi untukmenunjang
pertanian yang jenisnya meliputi irigasipermukaan, irigasi rawa, irigasi air
bawah tanah, irigasipompa, dan irigasi tambak (PP No. 20 tahun 2006
tentang Irigasi).
Irigasi
berguna
juga
tanah,mencegah
garam,mengatur
untuk
mempermudah
pertumbuhan
suhu
tahandan
dalam
pengolahan
gulma,mencegah
membantu
akumulasi
dalam
usaha
sanitasi(Samsi,2012). Suroso (2006) mengartikan perairan sebagai
pemanfaatan serta pengaturanair dan sumber air yang meliputi
irigasi,pengembangan
daerah
rawa,pengendalian
banjir,serta
usaha
perbaikan sungai,waduk dan pengaturan penyediaan air minum,air
perkotaan dan air industri.
Berdasarkan
cara
pengaturan,pengukuran,serta
kelengkapan
fasilitas,jaringan irigasi dapat dikelompokan mejadi 3jenis yaitu:jaringan
irigasi sederhana,jaringan irigasi semi teknis,dan jaringan irigasi teknis.
Dalam jaringan irigasi sederhana,pembagian air tidak diukur atau
diatur sehingga air lebih akan mengalir kesaluran pembuangan.
xxix Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
1.
Kebutuhan Air Irigasi (Water Requisite)
Air irigasi adalah sejumlah air yang umumnya yang diambil
dari sungai atau waduk dan dialirkan melalui jaringan irigasi,guna
menjaga keseimbangan jumlah air di lahan pertanian
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang
diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evaporasi,kehilangan air,
kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air
yang diberikan oleh alammelalui hujan dan kontribusi air tanah
(Sosrodarsonodan Takeda, 2003).
Menurut Susanto, (2004)perkiraan banyaknya air untuk
irigasi didasarkan pada faktor-faktor jenis tanaman,jenis tanah,cara
pemberian
airnya.Cara
pengolahan
tanah,banyaknya
turun
hujan,waktu penanaman,iklim pemeliharaan salurandan bangunan
eksploitasi.Banyaknya air pada petak sawah dapat dirumuskan
sebagai berikut:
=S+
+P–
.......................................
2.2
Dengan:
= kebutuhan air untuk irigasi(mm/hari).
P
= perkolasi (mm/hari).
S
= kebutuhan air untuk pengolahan tanah(mm/hari).
=evapotranspirasi (mm/hari).
= curah hujan efektif (mm/hari).
xxx Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
2.
Penggunaan Konsumtif (Etc)
Kebutuhan air konsumtif adalah jumlah air yang secara
potensial diperlukan untuk memenuhi evapotranspirasi suatuareal
tanaman agar dapat tumbuh secara normal.Pemakaian konsumtif
(evapotranspirasi)merupakan jumlah air suatu areal pertanaman
yang diguakanuntuk transpirasi,diuapkan dari permukaan tanah
dan
permukaan
air
serta
yang
di
intersepsi
oleh
tanaman.evapotranspirasi dinyatakan dalam volume airpersatuan
luas seperti meter kubik per hekar atau dalam tinggi air seperti
milimeter (Arysad,1989).
Penggunaan konsumtif dapat dihitung dengan persamaan
sebagai berikut:
Etc = Eto x kc ...............................................
2.3
Dengan:
3.
Etc
= penggunaan konsumtif (mm/hari).
Eto
= evapotranspirsi potensial (mm/hari).
Kc
= koefisien tanaman.
Pekolasi (P)
Perkolasi adalah gerakan air ke bawah dari zona tidak
jenuh, yang tertekan diantara permukaan tanah sampai ke
permukaan air tanah (zona jenuh).Laju perkolasi tergantung pada
sifat-sifat tanah. Perembesan terjadi akibat meresapnya airmelalui
xxxi Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
tanggul sawah perlokasi dan rembesan air sawah berdasarkan
(Direktorat Jendral Pengairan,1986)yaitu sebesar 2 mm/hari.
4.
Pengganti Lapisan Air (Wlr)
Pengganti lapisan air dilakukan sebanyak dua kali,masingmasing 50 mm (3,33 mm/hari)selama sebulan dan dua bulan
setelah transplantasi atau pemindahan bibit (Direktorat Jendral
Pengairan,1986).
5.
Kebutuhan Air Irigasi
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah volume air yang
diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evaporasi,kehilangan air,
kebutuhan air untuk tanaman denganmemperhatikan jumlah air
yang diberikan oleh alammelalui hujan dan kontribusi air tanah
(Sosrodarsonodan Takeda, 2003).
Untuk perhitungan kebutuhan irigasi selama penyiapan
lahan, digunakan metode yangdikembangkan oleh Van de Goor
dan Zijlsha (1968).Metode tersebut didasarkan pada laju air
konstan
dalam
lt/dt/ha
selama
periode
penyiapan
lahan
danmenghasilkan rumus sebagai berikut :
IR =
/(
– 1 ).................................
2.4
Dengan:
IR = Kebutuhan air irigasi ditingkat persawahan (mm/hari).
M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat
evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan.
xxxii Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
M=
+ P .......................................
2.5
Dengan:
Eo = Evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 ETselama penyiapan
lahan (mm/hari).
P = Perkolasi (mm/hari).
k = M.T/ S ................................................................
2.6
Dengan:
T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari).
S = Kebutuhan air, untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air
50 mm.
6.
Curah Hujan Efektif (Re).
Curah hujan efektif adalah curah hujan yang secara efektif
dan secara langsung dipergunakan memenuhi kebutuhan air
tanaman untuk pertumbuhan.Besarnya curah hujanefektif untuk
tanaman ditentukan sebesar 80% dari curah hujan rerata per 15
harian bulanan dengan kemungkinan kegagalan 20% atau dapat
juga disebut dengan curah hujan
untuk perhitungan curah
hujan efektif ini menggunakan metode basic month dengan rumus:
=
+ 1 .........................................................................
2.7
Dengan:
= curah hujan andalan dengan probilitas 80%.
n
= jumlah data/pengamatan (tahun).
xxxiii Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
Untuk tanaman padi,curah hujan efektifnya dapat dihitung
dengan persamaan berikut:
= 0,7 x
..............................................
2.8
Dengan:
= hujan efektif tanaman padi (mm).
= hujan rancangan dengan probilitas 80%.
7.
Kebutuhan Air Di Sawah (NFR)
Perkiraan banyaknya air untuk irigasi didasarkan pada
faktor-faktor jenis tanaman,jenis tanah,cara pemberianya,cara
pengolahan
tanah,banyak
turun
curah
hujan,waktu
penanaman,iklim,pemeliharaan saluran dan bangunan bendung dan
sebaginya
.
NFR = Etc + Ir + WLR + P - Re .............................
2.9
Dengan:
NFR
= kebutuhan air irigasi di sawah (it/dt/Ha).
Etc
= penggunaan konsumtif (mm/hari).
P
= perkolasi (mm/hari).
WLR = penggantian lapisan air (mm/hari).
Re
= curah hujan efektif.
Ir
= penyiapan lahan
xxxiv Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016
G.
Pola Taman
Untuk memenuhi kebutuhan air irigasi disuatu daerah guna
menentukan pola tanam maka perlu dipertimbangkan. Tabel dibawah ini
merupakan contoh
Tabel2.1 : Pola tanam yang dapat dipakai:
Ketersediaan air
Pola tanam dalam satu
untuk
tahun
jaringan irigasi
1. Tersedia air
cukup banyak
Padi – Padi – Palawija
Padi – Padi – Palawija
2. Tersedia air
dalam jumlah
cukup
Padi – Padi – Bera
Padi – Palawija – Palawija
3. Daerah yang
cenderung
kekurangan air
Padi – Palawija – Bera
Palawija – Padi – Bera
(Sumber : Sidharta, Irigasi dan Bangunan Air, 1997)
xxxv Analisis Debit Andalan..., Agung Saputra, Fakultas Teknik UMP, 2016