Laporan Tugas Besar SI-3131 Irigasi dan Bangunan Air2012

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Sistem IrigasiIrigasi adalah suatu teknik atau usaha penyediaan, pengaturan, dan penyaluran air dari suatu sumber air permukaan (sungai, danau, rawa, waduk) ke suatu lahan pertanian atau lahan budi daya lainnya sesuai kebutuhan tanaman (tepat guna) secara teratur dan tepat waktu. Irigasi dikehendaki dalam situasi: a. bila jumlah curah hujan lebih kecil daripada kebutuhan tanaman;

b. bila jumlah curah hujan mencukupi, tetapi distribusi air dari curah hujan tidak bersamaan dengan waktu yang dikehendaki tanaman.

Sistem irigasi ialah sistem yang mengatur pengambilan air dari suatu sumber guna menunjang kegiatan pertanian kemudian memberikannya secara teratur ke petak-petak sawah melalui saluran irigasi dan membuang air yang berlebih dari petak-petak sawah ke sungai-sungai melalui saluran pembuang. Untuk lahan pertanian, sawah merupakan lahan budi daya tanaman yang membutuhkan air. Dalam hal ini, air harus tersedia cukup untuk pertumbuhan tanaman. Terdapat beberapa tujuan akan pentingnya sistem irigasi, di antaranya:1. Membasahi tanah

Pembasahan tanah dengan menggunakan air bertujuan untuk memenuhi kekurangan airselama tidak ada atausedikit curah hujan.2. Merabuk tanah

Membasahi tanah dengan air sungai yangbanyak mengandung mineral.3. Mengatur suhu tanahMelalui perencanaan sistem irigasi yang baik, pengaturan air irigasi dapat memungkinkan kita mengatur suhu yang optimal bagi pertumbuhan tanaman.4. Membersihkan tanahHal ini bertujuan menghilangkan hama tanaman, seperti ulat, tikus, serangga, dan lain-lain.5. KolmataseMerupakan usaha meninggikan muka tanah melalui proses pengendapan bahan-bahan suspensi dari sungai.6. Membersihkan air kotorBerguna untuk mencuci bahan-bahan yang membahayakan tanaman pada air kotor sehingga tidak membahayakan lagi bagi tanaman.7. Memperbesar persediaan air tanah

Tanah akan tergenangi oleh air irigasi sehingga mengakibatkan terjadinya perembesan yang akhirnya menyebabkan naiknya permukaan air tanah. Dengan naiknya muka air tanah, maka debit sungai pada musimkemarau akan naik.

8. Memperbaiki struktur tanah

Bila tanah berbutir, maka ia akan mempunyai banyak pori dan perlu banyak air untuk mengairinya. Akan tetapi, dengan adanya bahan-bahan yang dibawa oleh sungai maka butir-butir tanah akan menjadi lebih padat.Terdapat tiga jenis sistem irigasi yang bisa gunakan dalam perencanaan suatu sistem irigasi. Pemilihan sistem irigasi yang digunakan bergantung pada keadaan topografi, biaya, dan teknologi yang tersedia. Berikut adalah penjelasan mengenai jenisjenis sistem irigasi.

a. Sistem GravitasiSistem gravitasi merupakan sistem irigasi yang sumber airnya diambil dari air yang ada di permukaan bumi, yaitu dari sungai, waduk, dan danau di dataran tinggi. Pengaturan dan pembagian air irigasi menuju ke petak-petak yang membutuhkan air dilakukan secara gravitasi.

b. Sistem Pompa

Tipe irigasi ini digunakan apabila pengambilan air secara gravitasi tidak layak dan membutuhkan biaya yang jauh lebih banyak serta tidak dapat secara teknis. Sistem ini menggunakan pompa untuk mengambil air dari sumbernya, seperti sungai dan waduk.c. Sistem Pasang Surut

Irigasi pasang surut adalah suatu tipe irigasi yang memanfaatkan pengempangan air sungai akibat peristiwa pasang surut air laut. Daerah yang direncanakan untuk tipe irigasi ini adalah daerah yang mendapat pengaruh langsung dari peristiwa pasang surut air laut.Jaringan irigasi apabila ditinjau dari cara pengukuran aliran air dan lengkapnya fasilitas dibedakan menjadi tiga tingkatan, yaitu :

a. Irigasi Sederhana

Di dalam irigasi sederhana, pembagian air tidak diukur atau diatur, air lebih akan mengalir ke saluran pembuang. Para petani pemakai air itu tergabung dalam satu kelompok jaringan irigasi yang sama sehingga tidak memerlukan keterlibatan pemerintah di dalam organisasi jaringan irigasi semacam ini. Persediaan air biasanya berlimpah dengan kemiringan berkisar antara sedang sampai curam. Oleh karena itu, hampir-hampir tidak diperlukan teknik yang sulit untuk sistem pembagian airnya.

Jaringan irigasi yang masih sederhana itu mudah diorganisasi, tetapi memiliki kelemahan-kelemahan yang serius. Pertama-tama, ada pemborosan air dan, karena pada umumnya jaringan ini terletak di daerah yang tinggi, air yang terbuang itu tidak selalu dapat mencapai daerah rendah yang lebih subur. Kedua, terdapat banyak penyadapan yang memerlukan lebih banyak biaya lagi dari penduduk karena setiap desa membuat jaringan dan pengambilan sendiri-sendiri. Karena bangunan pengelaknya bukan bangunan tetap/permanen, maka umurnya mungkin pendek.

b. Irigasi SemiteknisDalam banyak hal, perbedaan satu-satunya antara jaringan irigasi sederhana dan jaringan semiteknis adalah bahwa jaringan semiteknis ini bendungnya terletak di sungai lengkap dengan bangunan pengambilan dan bangunan pengukur di bagian hilirnya. Mungkin juga dibangun beberapa bangunan permanen di jaringan saluran. Sistem pembagian air biasanya serupa dengan jaringan sederhana. Adalah mungkin bahwa pengambilan dipakai untuk melayani/mengairi daerah yang lebih luas dari daerah layanan pada jaringan sederhana. Oleh karena itu, biayanya ditanggung oleh lebih banyak daerah layanan. Organisasinya akan lebih rumit jika bangunan tetapnya berupa bangunan pengambilan dari sungai karena diperlukan lebih banyak keterlibatan dari pemerintah, dalam hal ini Departemen Pekerjaan Umum.c. Irigasi Teknis

Salah satu prinsip dalam perencanaan jaringan teknis adalah pemisahan antara jaringan irigasi dan jaringan pembuang/pematus. Hal ini berarti bahwa baik saluran irigasi maupun pembuang tetap bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing, dari pangkal hingga ujung. Saluran irigasi mengalirkan air irigasi ke sawah-sawah dan saluran pembuang mengalirkan air lebih dari sawah-sawah ke saluran pembuang alamiah yang kemudian akan diteruskan ke laut. Petak tersier menduduki fungsi sentral dalam jaringan irigasi teknis. Sebuah petak tersier terdiri dari sejumlah sawah dengan luas keseluruhan yang idealnya maksimum 50 ha, tetapi dalam keadaan tertentu masih bisa ditolerir sampai seluas 75 ha. Perlunya batasan luas petak tersier yang ideal hingga maksimum adalah agar pembagian air di saluran tersier lebih efektif dan efisien hingga mencapai lokasi sawah terjauh. Permasalahan yang banyak dijumpai di lapangan untuk petak tersier dengan luasan lebih dari 75 ha antara lain:

- dalam proses pemberian air irigasi untuk petak sawah terjauh sering tidak terpenuhi;

- kesulitan dalam mengendalikan proses pembagian air sehingga sering terjadi pencurian air;- banyak petak tersier yang rusak akibat organisasi petani setempat yang tidak terkelola dengan baik.

Semakin kecil luas petak dan luas kepemilikan, maka semakin mudah organisasi setingkat P3A/GP3A untuk melaksanakan tugasnya dalam melaksanakan operasi dan pemeliharaan. Petak tersier menerima air di suatu tempat dalam jumlah yang sudah diukur dari suatu jaringan pembawa yang diatur oleh Institusi Pengelola Irigasi.

Pembagian air di dalam petak tersier diserahkan kepada para petani. Jaringan saluran tersier dan kuarter mengalirkan air ke sawah. Kelebihan air ditampung di dalam suatu jaringan saluran pembuang tersier dan kuarter dan selanjutnya dialirkan ke jaringan pembuang primer.

Jaringan irigasi teknis yang didasarkan pada prinsip-prinsip di atas adalah cara pembagian air yang paling efisien dengan mempertimbangkan waktu merosotnya persediaan air serta kebutuhan-kebutuhan pertanian. Jaringan irigasi teknis memungkinkan dilakukannya pengukuran aliran, pembagian air irigasi, dan pembuangan air lebih secara efisien.

Jika petak tersier hanya memperoleh air pada satu tempat saja dari jaringan (pembawa) utama, hal ini akan memerlukan jumlah bangunan yang lebih sedikit di saluran primer, eksploitasi yang lebih baik dan pemeliharaan yang lebih murah dibandingkan dengan apabila setiap petani diizinkan untuk mengambil sendiri air dari jaringan pembawa. Kesalahan dalam pengelolaan air di petak-petak tersier juga tidak akan mempengaruhi pembagian air di jaringan utama. Dalam kasus khusus, dibuat sistem gabungan (fungsi saluran irigasi dan pembuang digabung). Walaupun jaringan ini memiliki keuntungan tersendiri, kelemahan-kelemahannya juga amat serius sehingga sistem ini pada umumnya tidak akan diterapkan. Keuntungan yang dapat diperoleh dari jaringan gabungan semacam ini adalah pemanfaatan air yang lebih ekonomis dan biaya pembuatan saluran lebih rendah karena saluran pembawa dapat dibuat lebih pendek dengan kapasitas yang lebih kecil. Kelemahannya adalah bahwa jaringan semacam ini lebih sulit diatur dan dioperasikan sering banjir, lebih cepat rusak, dan menampakkan pembagian air yang tidak merata. Bangunan-bangunan tertentu di dalam jaringan tersebut akan memiliki sifat-sifat seperti bendung dan relatif mahal.

2.2 Teori Perencanaan Petak, Saluran, dan Bangunan Air

2.2.1 Teori Perencanaan Petak

Petak irigasi adalah petak-petak atau daerah-daerah yang akan diairi dari suatu sumber air baik dari waduk, sungai, bendungan, rumah pompa atau pengambilan bebas. Perencanaan petak sawah yang ditugaskan adalah perencanaan luas dan batas petak tersier serta tempat penyadapan airnya.

Ada tiga macam petak irigasi :a. Petak Primer

Petak primer terdiri dari beberapa petak sekunder yang mengambil air langsung dari saluran primer. Petak primer dilayani oleh satu saluran primer yang mengambil airnya langsung dari sumber air, biasanya sungai. Proyek-proyek irigasi tertentu mempunyai dua saluran primer. Ini menghasilkan dua petak primer. Daerah di sepanjang saluran primer sering tidak dapat dilayani dengan mudah dengan cara menyadap air dari saluran sekunder. Apabila saluran primer melewati sepanjang garis tinggi, daerah saluran primer yang berdekatan harus dilayani langsung dari saluran primer.b. Petak Sekunder

Petak sekunder terdiri dari beberapa petak tersier yang semuanya dilayani oleh satu saluran sekunder. Biasanya petak sekunder menerima air dari bangunan bagi yang terletak di saluran primer atau sekunder. Batas-batas petak sekunder pada umumnya berupa tanda-tanda topografi yang jelas, misalnya saluran pembuang. Luas petak sekunder bisa berbeda-beda, tergantung pada situasi daerah.

Saluran sekunder sering terletak di punggung medan mengairi kedua sisi saluran hingga saluran pembuang yang membatasinya. Saluran sekunder boleh juga direncana sebagai saluran garis tinggi yang mengairi lereng-lereng medan yang lebih rendah saja.c. Petak Tersier

Perencanaan dasar yang berkenaan dengan unit tanah adalah petak tersier. Petak ini menerima air irigasi yang dialirkan dan diukur pada bangunan sadap (off take) tersier yang menjadi tanggung jawab Dinas Pengairan. Bangunan sadap tersier mengalirkan airnya ke saluran tersier.

Di petak tersier pembagian air, eksploitasi, dan pemeliharaan menjadi tanggung jawab para petani yang bersangkutan, di bawah bimbingan pemerintah. Ini juga menentukan ukuran petak tersier. Petak yang kelewat besar akan mengakibatkan pembagian air menjadi tidak efisien. Faktor-faktor penting lainnya adalah jumlah petani dalam satu petak, jenis tanaman, dan topografi. Di daerah-daerah yang ditanami padi luas petak tersier idealnya maksimum 50 ha, tapi dalam keadaan tertentu diperbolehkan sampai seluas 75 ha, disesuaikan dengan kondisi topografi dan kemudahan eksploitasi dengan tujuan agar pelaksanaan Operasi dan Pemeliharaan lebih mudah. Petak tersier harus mempunyai batas-batas yang jelas, seperti parit, jalan, batas desa, dan batas perubahan bentuk medan (terrain fault). Petak tersier dibagi menjadi petak-petak kuarter, masing- masing seluas kurang lebih 8 - 15 ha.

Apabila keadaan topografi memungkinkan, bentuk petak tersier sebaiknya bujur sangkar atau segi empat untuk mempermudah pengaturan tata letak dan memungkinkan pembagian air secara efisien. Petak tersier harus terletak langsung berbatasan dengan saluran sekunder atau saluran primer.2.2.2 Teori Perencanaan Saluran

Saluran pada sistem irigasi dibedakan menjadi dua, yaitu :a. Saluran Irigasi

Jaringan irigasi utama

- Saluran primer membawa air dari bendung ke saluran sekunder dan ke petak-petak tersier yang diairi. Batas ujung saluran primer adalah pada bangunan bagi yang terakhir.

- Saluran sekunder membawa air dari saluran primer ke petak-petak tersier yang dilayani oleh saluran sekunder tersebut. Batas ujung saluran ini adalah pada bangunan sadap terakhir.

- Saluran pembawa membawa air irigasi dari sumber air lain (bukan sumber yang memberi air pada bangunan utama proyek) ke jaringan irigasi primer.

- Saluran muka tersier membawa air dari bangunan sadap tersier ke petak tersier yang terletak di seberang petak tersier lainnya. Saluran ini termasuk dalam wewenang dinas irigasi sehingga pemeliharaannya menjadi tanggung jawabnya. Jaringan saluran irigasi tersier

- Saluran tersier membawa air dari bangunan sadap tersier di jaringan utama ke dalam petak tersier lalu ke saluran kuarter. Batas ujung saluran ini adalah boks bagi kuarter yang terakhir.

- Saluran kuarter membawa air dari boks bagi kuarter melalui bangunan sadap tersier atau parit sawah ke sawah-sawah.

- Perlu dilengkapi jalan petani di tingkat jaringan tersier dan kuarter sepanjang itu memang diperlukan oleh petani setempat dan dengan persetujuan petani setempat pula. Hal ini disebabkan banyak ditemukan di lapangan jalan petani yang rusak sehingga akses petani dari dan ke sawah menjadi terhambat, terutama untuk petak sawah yang paling ujung. b. Saluran Pembuang

Saluran pembuang dibedakan menjadi dua, yaitu :

Jaringan saluran pembuang tersier

- Saluran pembuang kuarter terletak di dalam satu petak tersier, menampung air langsung dari sawah dan membuang air tersebut ke dalam saluran pembuang tersier.

- Saluran pembuang tersier terletak di dan antara petak-petak tersier yang termasuk dalam unit irigasi sekunder yang sama dan menampung air, baik dari pembuang kuarter maupun dari sawah- sawah. Air tersebut dibuang ke dalam jaringan pembuang sekunder. Jaringan saluran pembuang utama

- Saluran pembuang sekunder menampung air dari jaringan pembuang tersier dan membuang air tersebut ke pembuang primer atau langsung ke jaringan pembuang alamiah dan ke luar daerah irigasi.

- Saluran pembuang primer mengalirkan air lebih dari saluran pembuang sekunder ke luar daerah irigasi. Pembuang primer sering berupa saluran pembuang alamiah yang mengalirkan kelebihan air tersebut ke sungai, anak sungai atau ke laut.2.2.3 Teori Perencanaan Bangunan Air

2.2.3.1 Bangunan UtamaBangunan utama (head works) dapat didefinisikan sebagai kompleks bangunan yang direncanakan di dan sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke dalam jaringan saluran agar dapat dipakai untuk keperluan irigasi. Bangunan utama bisa mengurangi kandungan sedimen yang berlebihan serta mengukur banyaknya air yang masuk.

Bangunan utama terdiri dari bendung dengan peredam energi, satu atau dua pengambilan utama pintu bilas kolam olak dan (jika diperlukan) kantong lumpur, tanggul banjir pekerjaan sungai, dan bangunan-bangunan pelengkap. Bangunan utama dapat diklasifikasi ke dalam sejumlah kategori, bergantung kepada perencanaannya. Berikut ini akan dijelaskan beberapa kategori.

a. Bendung dan Bendung Gerak

Bendung (weir) atau bendung gerak (barrage) dipakai untuk meninggikan muka air di sungai sampai pada ketinggian yang diperlukan agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier. Ketinggian itu akan menentukan luas daerah yang diairi (command area). Bendung gerak adalah bangunan yang dilengkapi dengan pintu yang dapat dibuka untuk mengalirkan air pada waktu terjadi banjir besar dan ditutup apabila aliran kecil. Di Indonesia, bendung adalah bangunan yang paling umum dipakai untuk membelokkan air sungai untuk keperluan irigasi. b. Bendung Karet

Bendung karet memiliki dua bagian pokok, yaitu tubuh bendung yang terbuat dari karet dan pondasi beton berbentuk plat beton sebagai dudukan tabung karet serta dilengkapi satu ruang kontrol dengan beberapa perlengkapan (mesin) untuk mengontrol mengembang dan mengempisnya tabung karet. Bendung berfungsi meninggikan muka air dengan cara mengembangkan tubuh bendung dan menurunkan muka air dengan cara mengempiskan tubuh bendung yang terbuat dari tabung karet dapat diisi dengan udara atau air. Proses pengisian udara atau air dari pompa udara atau air dilengkapi dengan instrumen pengontrol udara atau air (manometer).

c. Pengambilan Bebas

Pengambilan bebas adalah bangunan yang dibuat di tepi sungai yang mengalirkan air sungai ke dalam jaringan irigasi, tanpa mengatur tinggi muka air di sungai. Dalam keadaan demikian, jelas bahwa muka air di sungai harus lebih tinggi dari daerah yang diairi dan jumlah air yang dibelokkan harus dapat dijamin cukup. d. Pengambilan dari Waduk

Waduk (reservoir) digunakan untuk menampung air irigasi pada waktu terjadi surplus air di sungai agar dapat dipakai sewaktu-waktu terjadi kekurangan air. Jadi, fungsi utama waduk adalah untuk mengatur aliran sungai. Waduk yang berukuran besar sering mempunyai banyak fungsi, seperti untuk keperluan irigasi, tenaga air pembangkit listrik, pengendali banjir, perikanan, dan sebagainya. Waduk yang berukuran lebih kecil dipakai untuk keperluan irigasi saja. e. Stasiun Pompa

lrigasi dengan pompa bisa dipertimbangkan apabila pengambilan secara gravitasi temyata tidak layak dilihat dari segi teknis maupun ekonomis. Pada mulanya irigasi pompa hanya memerlukan modal kecil, tetapi biaya eksploitasinya mahal.

2.2.3.2 Bangunan Bagi dan Sadap

Bangunan bagi dan sadap pada irigasi teknis dilengkapi dengan pintu dan alat pengukur debit untuk memenuhi kebutuhan air irigasi sesuai jumlah dan pada waktu tertentu.

Akan tetapi, dalam keadaan tertentu sering dijumpai kesulitan-kesulitan dalam operasi dan pemeliharaan sehingga muncul usulan sistem proporsional. Artinya, bangunan bagi dan sadap tanpa pintu dan alat ukur tetapi dengan syarat-syarat sebagai berikut :

1. Elevasi ambang ke semua arah harus sama

2. Bentuk ambang harus sama agar koefisien debit sama.

3. Lebar bukaan proporsional dengan luas sawah yang diairi.

Akan tetapi, disadari bahwa sistem proporsional tidak bisa diterapkan dalam irigasi yang melayani lebih dari satu jenis tanaman dari penerapan sistem golongan. Untuk itu kriteria ini menetapkan agar diterapkan tetap memakai pintu dan alat ukur debit dengan memenuhi tiga syarat proporsional.

a. Bangunan bagi terletak di saluran primer dan sekunder pada suatu titik cabang dan berfungsi untuk membagi aliran antara dua saluran atau lebih.

b. Bangunan sadap tersier mengalirkan air dari saluran primer atau sekunder ke saluran tersier penerima.

c. Bangunan bagi dan sadap mungkin digabung menjadi satu rangkaian bangunan.

d. Boks-boks bagi di saluran tersier membagi aliran untuk dua saluran atau lebih (tersier, subtersier dan/atau kuarter).2.2.3.3 Bangunan-Bangunan Pengukur dan Pengatur

1. Bangunan PengaturBangunan/pintu pengatur akan berfungsi mengatur taraf muka air yang melaluinya di tempat-tempat yang terletak bangunan sadap dan bangunan bagi. Khususnya di saluran-saluran yang kehilangan tinggi energinya harus kecil (misal di kebanyakan saluran garis tinggi), bangunan pengatur arus direncanakan sedemikian rupa sehingga tidak banyak rintangan sewaktu terjadi debit rencana.Guna mengurangi kehilangan tinggi energi dan sekaligus mencegah penggerusan, disarankan untuk membatasi kecepatan di bangunan pengatur sampai + 1,5 m/dt. Bangunan pengatur tinggi muka air dapat terdiri dari dua jenis bangunan yang mempunyai sifat berlainan:

Bangunan yang dapat mengontrol dan mengendalikan tinggi muka air di saluran. Contoh: Pintu Schot Balk, Pintu Sorong.

Bangunan yang hanya mempengaruhi tinggi muka air. Contoh: Mercu Tetap, Kontrol Celah Trapesium.a. Schot Balk

Schot Balk adalah pintu/susunan kayu yang satu sama lain terlepas dan disusun bertingkat ke atas. Dilihat dari segi konstruksi, Pintu Schot Balk merupakan peralatan yang sederhana. Dibuat dari susunan balok-balok persegi yang terlepat satu sama lain. Balok-balok profil segi empat itu ditempatkan tegak lurus terhadap potongan segi empat saluran. Balok-balok tersebut disangga dalam sponeng/alur yang lebih lebar 0,03 - 0,05 m dari tebal balok-balok itu sendiri. Pengalirannya merupakan pengaliran tidak sempurna dan susunannya dibuat sesuai dengan kebutuhan. Lebar Schot Balk ditetapkan dengan mengambil kehilangan energi z = 0.15 m. Pemilihan lebar Schot Balk diambil lebih kecil atau sama dengan 1,5 m dan pemilihannya disesuaikan dengan besarnya debit saluran.b. Pintu Kayu atau Besi dengan Stang PengangkatPenyalurannya dibuat lewat lubang. Pintu dapat dibuat dari kayu atau besi, dengan kriteria :

- Pintu besi, bila b < 1,0 m;- Pintu kayu, bila 1,0 < b < 2,0 m agar tidak terlalu berat mengangkatnya.c. Pintu SorongPintu sorong seperti juga Pintu Schot Balk adalah merupakan bangunan yang cocok untuk mengatur tinggi muka air di saluran. Kelemahan utamanya adalah bahwa pintu ini kurang peka terhadap perubahan-perubahan tinggi muka air dan jika dipakai bersama-sama dengan bangunan pelimpah (alat ukur Romijn), bangunan ini memiliki kepekaan yang sama terhadap perubahan muka air. Jika dikombinasi demikian, bangunan ini sering memerlukan penyesuaian. Sebagai bangunan pengatur, tipe bangunan ini dianjurkan pemakaiannya karena tahan lama dan eksploitasinya mudah, walaupun punya kelemahan-kelemahan seperti yang telah disebutkan.

2. Bangunan Pengukur

Bangunan/pintu pengukur berfungsi mengukur debit yang melaluinya, pada hulu saluran primer, pada cabang saluran, dan pada bangunan sadap tersier, agar pengelolaan air irigasi menjadi efektif. Berbagai macam bangunan dan peralatan telah dikembangkan untuk maksud ini. Namun demikian, untuk menyederhanakan pengelolaan jaringan irigasi hanya beberapa jenis bangunan saja yang boleh digunakan di daerah irigasi. Rekomendasi penggunaan tertentu didasarkan pada faktor penting antara lain:

kecocokan bangunan untuk keperluan pengukuran debit

ketelitian pengukuran di lapangan

bangunan yang kokoh, sederhana, dan ekonomis

rumus debit sederhana dan teliti

eksploitasi dan pembacaan papan duga mudah

pemeliharaan sederhana dan murah

cocok dengan kondisi setempat dan dapat diterima para petani Berikut adalah alat ukur debit pada bangunan pengukur:a. RomijnPintu Romijn merupakan alat ukur ambang lebar yang bisa digerakkan untuk mengatur dan mengukur debit di dalam jaringan saluran irigasi. Agar dapat bergerak, mercunya dibuat dari pelat baja dan dipasang di atas pintu sorong yang dihubungkan dengan alat pengangkat.Kelebihan-kelebihan yang dimiliki alat ukur Romijn :

- bangunan itu bisa mengukur dan mengatur sekaligus

- dapat membilas sedimen endapan halus

- kehilangan tinggi energi relatif kecil

- ketelitian baik dan eksploitasi mudahKekurangan-kekurangan yang dimiliki alat ukur Romijn :

- pembuatannya rumit dan mahal

- bangunan itu membutuhkan muka air yang tinggi di saluran

- biaya pemeliharaan bangunan relatif mahal

- bangunan itu dapat disalahgunakan dengan jalan membuka pintu bawah

- bangunan itu peka terhadap fluktuasi muka air di saluran pengarahb. Crump de Gruyter (CDG)

Alat ukur Crump de Gruyter yang dapat disetel adalah saluran ukur leher panjang yang dipasangi pintu gerak vertikal yang searah aliran. Pintu ini merupakan penyempurnaan model proporsi yang dapat disetel. Alat ukur ini dapat dipakai dengan berhasil jika keadaan muka air di saluran selalu mengalami fluktuasi atau jika orifis harus bekerja pada keadaan muka air rendah di saluran.Kelebihan-kelebihan yang dimiliki alat ukur CDG :

- bangunan ini dapat mengukur dan mengatur sekaligus

- bangunan ini tidak mempunyai masalah dengan sedimen

- eksploitasi mudah dan pengukuran teliti

- bangunan kuatKelemahan-kelemahan uang dimiliki alat ukur CDG :

- pembuatannya rumit dan mahal

- biaya pemeliharaan mahal

- kehilangan tinggi energi besar

- bangunan ini mempunyai masalah dengan benda-benda hanyutc. Ambang LebarAlat ukur ambang lebar adalah bangunan aliran atas (overflow), untuk ini tinggi energi hulu lebih kecil dari panjang mercu. Karena pola aliran di atas alat ukur ambang lebar dapat ditangani dengan teori hidraulika yang sudah ada sekarang, maka bangunan ini bisa mempunyai bentuk yang berbeda-beda, sementara debitnya tetap. Bangunan ukur ambang lebar ini dianjurkan karena bangunannya yang kokoh, mudah dibuat dengan biaya relatif murah, dan karena bisa mempunyai berbagai bentuk mercu maka bangunan ini mudah disesuaikan dengan tipe saluran apa saja.2.2.3.4 Bangunan Pembawa

Bangunan-bangunan pembawa membawa air dari ruas hulu ke ruas hilir saluran. Aliran yang melalui bangunan ini bisa superkritis atau subkritis. a. Bangunan pembawa dengan aliran superkritis Bangunan pembawa dengan aliran tempat dimana lereng medannya maksimum saluran. Superkritis diperlukan di tempat lebih curam daripada kemiringan maksimal saluran. (Jika di tempat dimana kemiringan medannya lebih curam daripada kemiringan dasar saluran, maka bisa terjadi aliran superkritis yang akan dapat merusak saluran. Untuk itu diperlukan bangunan peredam).

Bangunan terjun

Dengan bangunan terjun, menurunnya muka air (dan tinggi energi) dipusatkan di satu tempat. Bangunan terjun bisa memiliki terjun tegak atau terjun miring. Jika perbedaan tinggi energi mencapai beberapa meter, maka konstruksi got miring perlu dipertimbangkan.

Got miring

Daerah got miring dibuat apabila trase saluran melewati ruas medan dengan kemiringan yang tajam dengan jumlah perbedaan tinggi energi yang besar. Got miring berupa potongan saluran yang diberi pasangan (lining) dengan aliran superkritis dan umurnnya mengikuti kemiringan medan alamiah.

b. Bangunan pembawa dengan aliran subkritis (bangunan silang)

Gorong-gorong

Gorong-gorong dipasang di tempat-tempat dimana saluran lewat di bawah bangunan (jalan, rel kereta api) atau apabila pembuang lewat di bawah saluran. Aliran di dalam gorong-gorong umumnya aliran bebas.

Talang

Talang dipakai untuk mengalirkan air irigasi lewat di atas saluran lainnya, saluran pembuang alamiah atau cekungan dan lembah-lembah. Aliran di dalam talang adalah aliran bebas.

Sipon

Sipon dipakai untuk mengalirkan air irigasi dengan menggunakan gravitasi di bawah saluran pembuang, cekungan, anak sungai atau sungai. Sipon juga dipakai untuk melewatkan air di bawah jalan, jalan kereta api, atau bangunan-bangunan yang lain. Sipon merupakan saluran tertutup yang direncanakan untuk mengalirkan air secara penuh dan sangat dipengaruhi oleh tinggi tekan.

Jembatan sipon

Jembatan sipon adalah saluran tertutup yang bekerja atas dasar tinggi tekan dan dipakai untuk mengurangi ketinggian bangunan pendukung di atas lembah yang dalam.

Flum (Flume)

Ada beberapa tipe flum yang dipakai untuk mengalirkan air irigasi melalui situasi-situasi medan tertentu, misalnya:

- flum tumpu (bench flume), untuk mengalirkan air di sepanjang lereng bukit yang curam

- flum elevasi (elevated flume), untuk menyeberangkan air irigasi lewat di atas saluran pembuang atau jalan air lainnya

- flum, dipakai apabila batas pembebasan tanah (right of way) terbatas atau jika bahan tanah tidak cocok untuk membuat potongan melintang saluran trapesium biasa.

Flum mempunyai potongan melintang berbentuk segi empat atau setengah bulat. Aliran dalam flum adalah aliran bebas.

Saluran tertutup

Saluran tertutup dibuat apabila trase saluran terbuka melewati suatu daerah dimana potongan melintang harus dibuat pada galian yang dalam dengan lereng-Iereng tinggi yang tidak stabil. Saluran tertutup juga dibangun di daerah-daerah permukiman dan di daerah-daerah pinggiran sungai yang terkena luapan banjir. Bentuk potongan melintang saluran tertutup atau saluran gali dan timbun adalah segi empat atau bulat. Biasanya aliran di dalam saluran tertutup adalah aliran bebas.

Terowongan

Terowongan dibangun apabila keadaan ekonomi/anggaran memungkinkan untuk saluran tertutup guna mengalirkan air melewati bukit-bukit dan medan yang tinggi. Biasanya aliran di dalam terowongan adalah aliran bebas.

2.2.3.5 Bangunan Lindung

Diperlukan untuk melindungi saluran baik dari dalam maupun dari luar. Dari luar bangunan itu memberikan perlindungan terhadap limpasan air buangan yang berlebihan dan dari dalam terhadap aliran saluran yang berlebihan akibat kesalahan eksploitasi atau akibat masuknya air dan luar saluran.

a. Bangunan Pembuang Silang

Gorong-gorong adalah bangunan pembuang silang yang paling umum digunakan sebagai lindungan-luar; lihat juga pasal mengenai bangunan pembawa. Sipon dipakai jika saluran irigasi kecil melintas saluran pembuang yang besar. Dalam hal ini, biasanya lebih aman dan ekonomis untuk membawa air irigasi dengan sipon lewat di bawah saluran pembuang tersebut. Overchute akan direncana jika elevasi dasar saluran pembuang di sebelah hulu saluran irigasi lebih besar daripada permukaan air normal di saluran. b. Pelimpah (Spillway)

Ada tiga tipe lindungan-dalam yang umum dipakai, yaitu saluran pelimpah, sipon pelimpah, dan pintu pelimpah otomatis. Pengatur pelimpah diperlukan tepat di hulu bangunan bagi, di ujung hilir saluran primer atau sekunder, dan di tempat-tempat lain yang dianggap perlu demi keamanan jaringan. Bangunan pelimpah bekerja otomatis dengan naiknya muka air. c. Bangunan Penggelontor Sedimen (Sediment Excluder)

Bangunan ini dimaksudkan untuk mengeluarkan endapan sedimen sepanjang saluran primer dan sekunder pada lokasi persilangan dengan sungai. d. Bangunan Penguras (Wasteway)

Bangunan penguras, biasanya dengan pintu yang dioperasikan dengan tangan, dipakai untuk mengosongkan seluruh ruas saluran bila diperlukan. Untuk mengurangi tingginya biaya, bangunan ini dapat digabung dengan bangunan pelimpah.

e. Saluran Pembuang Samping

Aliran buangan biasanya ditampung di saluran pembuang terbuka yang mengalir pararel di sebelah atas saluran irigasi. Saluran-saluran ini membawa air ke bangunan pembuang silang atau, jika debit relatif kecil dibanding aliran air irigasi, ke dalam saluran irigasi itu melalui lubang pembuang.

f. Saluran Gendong

Saluran gendong adalah saluran drainase yang sejajar dengan saluran irigasi, berfungsi mencegah aliran permukaan (run off) dari luar areal irigasi yang masuk ke dalam saluran irigasi. Air yang masuk saluran gendong dialirkan keluar ke saluran alam atau drainase yang terdekat. Sedimen diijinkan mengendap dan dikuras melewati pintu secara periodik.

2.3 Teori Perhitungan Ketersediaan Air

Perhitungan ketersediaan air ditujukan untuk menghitung seberapa banyak air yang tersedia yang dapat dialirkan ke lahan. Debit andalan untuk satu bulan adalah debit dengan kemungkinan terpenuh atau tidak terpenuhi 20% dari waktu bulan itu. Untuk menentukan kemungkinan terpenuhi atau tidak terpenuhi, debit yang sudah diamati disusun dengan urutan kecil ke besar. Catatan mencakup N tahun sehingga nomor tingkatan m debit dengan kemungkinan tak terpenuhi 20% dapat dihitung dengan rumus : m = 0,20 x N.

Untuk menghitung masing-masing alternatif areal irigasi maksimum untuk setiap periode pemberian air irigasi dapat dihitung dengan rumus :

dimana :

A

= luas areal yang dapat dialiri untuk alternatif tertentu selama jangka

waktu tertentu, ha

Qand = debit andalan selama jangka waktu tertentu, m3/detik

DR = kebutuhan pengambilan untuk alternatif yang bersangkutan selama

periode tertentu, l/detik ha.2.4 Teori Perhitungan Kebutuhan Air Perhitungan kebutuhan air ditujukan untuk menghitung seberapa banyak air yang dibutuhkan untuk dialirkan ke lahan. Terdapat beberapa unsur yang mempengaruhi penentuan kebutuhan air adalah sebagai berikut:

a. Evapotranspirasi Potensial

Evapotranspirasi adalah perpaduan antara evaporasi dari permukaan tanah dengan transpirasi dari tumbuh-tumbuhan. Beberapa metode yang digunakan dalam menghitung evapotranspirasi potensial, yaitu:

1. Metode Thornwaite : memerlukan data temperatur dan letak geografis.2. Metode Blaney Criddle : memerlukan data temperatur dan data persentase penyinaran matahari.3. Metode Penman Modifikasi : memerlukan data temperatur, kelembaban udara, persentase penyinaran matahari dan kecepatan angin.

Dalam laporan ini, digunakan metode Penman Modifikasi dalam pencarian nilai evapotranspirasi potensial. Berikut adalah langkah-langkah dalam metode Penman Modifikasi.1. Persiapan data

Menyiapkan data-data yang diperlukan dalam perhitungan. Berikut adalah data-data yang dibutuhkan:

Temperature (oC)

Penyinaran Matahari (%)

Kelembapan udara rata-rata (%)

Kecepatan angin rata-rata (knot)

Data-data tersebut diperoleh dari satu stasiun terdekat dari bendung selama 10 tahun.

2. Menentukan nilai tekanan uap jenuh (ea)

Menentukan nilai tekanan uap jenuh berdasarkan nilai rata-rata temperatur. Berikut adalah tabel nilai ea.

Tabel 2.1 Nilai ea

Dari nilai temperatur rata-rata yang ada, didapatkan nilai ea (mbar) dengan menggunakan interpolasi.3. Menghitung nilai tekanan uap aktual (ed)

Menghitung nilai tekanan uap aktual dengan menggunakan rumus berikut:

4. Menentukan nilai weighting factor (w)

Menentukan nilai weighting factor berdasarkan nilai temperatur rata-rata dan letak ketinggian bendung dari muka air. Berikut adalah tabel nilai w.

Tabel 2.2 Nilai w

Dari nilai temperatur rata-rata dan letak ketinggian bendung dari muka air laut, didapat nilai w dengan cara interpolasi.

5. Menentukan nilai radiasi ekstra terestrial (Ra)

Menentukan nilai radiasi ekstra terestrial berdasarkan koordinat lintang selatan dari bendung. Berikut adalah tabel nilai radiasi ekstra terrestrial.Tabel 2.3 Nilai Radiasi Ekstra Terestrial

Dari data koordinat lintang selatan dari bendung, didapat nilai Ra dengan cara interpolasi.

6. Menghitung nilai fungsi dari tekanan uap aktual (f(ed))

Menghitung nilai fungsi dari tekanan uap aktual (f(ed) dengan menggunakan rumus berikut :

7. Menghitung nilai fungsi dari kecepatan angin (f(u))

Menghitung nilai fungsi dari kecepatan angin (f(u)) dengan menggunakan rumus berikut :

8. Menghitung nilai fungsi efek dari penyinaran matahari (f(n/N))

Menghitung nilai fungsi efek dari penyinaran matahari (f(n/N)) dengan menggunakan rumus berikut :

9. Menentukan nilai fungsi efek dari temperatur (f(T))

Menentukan nilai fungsi efek dari temperatur (f(T)) berdasarkan nilai rata-rata temperatur. Berikut adalah tabel nilai f(T) :Tabel 2.4 Nilai f(T) Dari nilai rata-rata temperatur, didapat nilai f(T) dengan cara interpolasi.

10. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek yang diterima (Rs)

Menghitung nilai radiasi gelombang pendek yang diterima menggunakan rumus berikut :

11. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek yang diserap (Rns)

Menghitung nilai radiasi gelombang pendek yang diserap menggunakan rumus berikut:

12. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek yang dipancarkan (Rnl)

Menghitung nilai radiasi gelombang pendek yang dipancarkan menggunakan rumus berikut:

13. Menghitung nilai radiasi netto (Rn)

Menghitung nilai radiasi netto menggunakan rumus berikut:

14. Menentukan nilai faktor koreksi (C)

Menentukan nilai faktor koreksi berdasarkan Uday (m/s) dan Rs. Berikut adalah tabel nilai faktor koreksi (C).Tabel 2.5 Nilai Faktor Koreksi (C)

Keterangan:

Uday (m/s) didapat dari data kecepatan angin rata-rata yang dikonversi satuannya dari knot menjadi m/s.

Dengan data Uday dan nilai Rs, didapat nilai faktor koreksi dengan interpolasi.15. Menghitung nilai evapotranspirasi (Eto)

Menghitung nilai evapotranspirasi menggunakan rumus berikut:

Keterangan:

Eto = evapotranspirasi (mm/hari)

C = koefisien koreksi

W = weighting factor

Rn = radiasi netto (mm/hari)

f(U)= fungsi dari kecepatan angin

ea = tekanan uap jenuh (mmHg)

ed = tekanan uap aktual (mmHg)

ed = tekanan uap aktual (mmHg)

Rh = kelembapan udara relatif (%)f(ed) = fungsi dari tekanan uap aktual

U = kecepatan angin (km/hari)

n/N = penyinaran matahari Rs = radiasi gelombang pendek yang diterima (mm/hari)

Ra = radiasi ekstra terrestrial (mm/hari)Rns = radiasi gelombang pendek yang diserap (mm/hari)

= asumsi bernilai 0

Rnl = radiasi gelombang pendek yang dipancarkan (mm/hari)

f(T) = fungsi efek dari temperatur

f(n/N) = fungsi efek dari penyinaran matahari b. Curah hujan efektif

Curah hujan efektif dibutuhkan untuk menghitung kebutuhan dari irigasi. Curah hujan efektif adalah curah hujan yang tersedia untuk mengairi irigasi secara efektif.

c. Pola tanaman

Yang perlu diperhatikan dalam pola tanaman ini adalah curah hujan. Dengan melihat kondisi curah hujan, maka dapat ditentukan pola tanaman yang cocok untuk dipakai sehingga keuntungan dapat dimaksimalkan dan kerugian diminimalisir. Pola tanah yang digunakan adalah Padi-Padi-Palawija, yang dimulai dari bulan November periode 1. Pola tanam ini digunakan karena pola ini yang paling sesuai dengan curah hujan efektif yang ada.

d. Koefisien tanaman

Koefisien tanaman digunakan dalam rumus Penman. Koefisien tanaman juga digunakan dalam menghubungkan evapotranspirasi (Eto) dengan evapotranspirasi tanaman acuan (Et tanaman). Berikut adalah harga-harga koefisien tanaman padi dan kedelai.

Tabel 2.6 Koefisien Tanaman untuk Padi dan Kedelai

e. Perkolasi dan rembesan

Perkolasi adalah proses penyerapan air ke dalam tanah. Perkolasi tergantung dari jenis tanah. Lebih mudah terjadi perkolasi pada tanah pasir daripada tanah lempung. Laju perkolasi normal pada tanah lempung sesudah dilakukan penggenangan berkisar antara 1 sampai 3 mm/hari. Pada tanah yang miring, terjadi perkolasi kira-kira 5 mm/hari.

f. Penggantian lapisan air

Penggantian lapisan air dilakukan setengah bulan sekali. Penggantian air adalah sebesar 3.3 mm/hari.

g. Masa penyiapan lahan

Masa penyiapan lahan biasanya dilakukan dalam jangka waktu 1.5 bulan. Jika menggunakan mesin, jangka waktunya biasanya 1 bulan.

h. Kebutuhan air pada masa penyiapan lahan

Kebutuhan air pada masa penyiapan lahan umumya adalah menentukan kebutuhan air maksimum pada suatu irigasi. Faktor penting yang menentukan besarnya kebutuhan air pada masa penyiapan lahan:

1. Lamanya waktu yang dibutuhkan dalam penyiapan lahan.

2. Jumlah air yang dibutuhkan dalam penyiapan lahan.

Berikut adalah langkah-langkah untuk menghitung kebutuhan air pada

masa penyiapan lahan.

1. Menghitung curah hujan efektif (Re)

2. Menghitung Eto dengan Penman Modifikasi

3. Mencari data perkolasi (P), jangka waktu penyiapan lahan (T) dan kebutuhan penjenuhan (S)

4. Menghitung nilai Eo

Nilai Eo dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

5. Menghitung nilai M

Nilai M dapat dihitng dengan menggunakan rumus berikut:

6. Menghitung nilai K

Nilai K dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

7. Menghitung nilai LP

Nilai LP dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

8. Menghitung nilai NFR

Nilai NFR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

9. Menghitung nilai DR

Nilai DR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Keterangan:

Eo

= (mm/hari)

Eto = evapotranspirasi (mm/hari)

M = kebutuhan air untuk menggantikan kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah dijenuhkan (mm/hari)

P

= perkolasi (mm/hari)

K

= koefisien kebutuhan air

T

= jangka waktu penyiapan lahan (hari)

S

= kebutuhan penjenuhan (mm)

Re

= curah hujan efektif (mm/hari)

NFR = nett field requirement (mm/hari) i. Kebutuhan air tanaman untuk padi dan palawija

Kebutuhan air tanaman untuk padi dan palawija dapat dicari dengan menggunakan rumus. Berikut adalah langkah-langkah mencari kebutuhan air tanaman untuk padi dan palawija.

1. Menghitung nilai Re

2. Menghitung nilai Eto dengan Penman Modifikasi

3. Menghitung nilai Etc

Nilai Etc dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

4. Menetapkan nilai WLR

5. Menetapkan nilai P

6. Menghitung nilai NFR

Nilai NFR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

7. Menghitung nilai DR

Nilai DR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Keterangan:

NFR = (mm/hari)

P

= perkolasi (mm/hari)

Etc

= evapotranspirasi potensial (mm/hari)

WLR = masa penyiapan lahan (mm/hari)

Re

= Curah hujan efektif (mm/hari)

C

= koefisien tanaman

Eto = evapotranspirasi (mm/hari)

DR

= (mm/hari)

2.5 Teori Keseimbangan Air

Teori keseimbangan air atau neraca air merupakan perimbangan antara masukan (input) dan keluaran (output) air di suatu tempat pada suatu periode tertentu. Neraca air juga dapat didefinisikan sebagai selisih antara jumlah air yang diterima oleh tanaman dan kehilangan air dari tanaman beserta tanah melalui proses evapotranspirasi.

Persamaan neraca air dalam daerah aliran sungai dapat disederhanakan menjadi :

P = Qo + Ea S

Keterangan :

P= Presipitasi yang jatuh kedalam DAS

Qo= Aliran sungai yang keluar dari DAS di outlet-nyaEa= Evapotranspirasi

S= Perubahan timbunan air dalam DAS

Neraca air tersebut di atas menganggap tidak adanya masukan atau keluaran air dari DAS yang di sebelahnya. Kalau ada masukan ataupun keluaran yang terjadi karena keadaan struktur geologi dan litologinya (batuan), maka persamaan neraca air ditulis dengan persamaan :

P + Qsi = Qo + Qso + Ea + S

Keterangan :

Qsi = Aliran masuk bawah permukaan (Transbasin Ground Waterinflow)

Qso = Aliran keluar bawah permukaan (Transbasin Ground water Outflow)

Dinan Mutiara-15010006 | Tinjauan Pustaka 9