BAB II348BAB IILANDASAN TEORI2.1. UmumPengembangan sumber daya air dalam peningkatan produksi pangan merupakan hal yang sangat penting dalam usaha pertanian, dimana irigasi merupakan salah satu bagian dari program intensifikasi pertanian. Peningkatan efisiensi penggunan air irigasi merupakan salah satu bentuk pengembangan sumber daya air bagi pertanian.Penggunaan air irigasi ditetapkan dalam Peraturan Pemerintah No. 23 pasal 4 dan 7 tahun 1982 tentang irigasi, yaitu air irigasi digunakan untuk mengairi tanaman, selain itu digunakan untuk mengairi pemukiman, ternak, dan lain sebagainya. Namun Peraturan Pemerintah tersebut sudah tidak berlaku lagi dalam era otonomi daerah. Maka terdapat pembaharuan Peraturan Pemerintah mengenai irigasi yaitu Peraturan Pemerintah No. 20 tahun 2006. Dalam pembangunan proyek irigasi banyaknya air yang diperlukan untuk pertanian harus diketahui dengan tepat, sehingga pemberian air irigasi dapat seefisien mungkin. Besar kebutuhan air irigasi ditentukan oleh banyak faktor, terutama tergantung pada macam tanaman dan masa pertumbuhan tanaman sampai produksi.Faktor-faktor yang mempengaruhi banyaknya pemakaian air irigasi adalah sebagai berikut :Jenis tanamanCara pemberian airJenis tanah yang digunakan Cara pengelolaan dan pemeliharaan saluran dan bangunan dengan memperhitungkan kehilangan air antara 30% - 45%Waktu tanam berurutan,berselang lebih dari dua minggu sehingga memudahkan pengaturan cara pemberian air (giliran)Pengolahan tanahIklim dan keadaan cuaca, meliputi curah hujan, kecepatan angin, letak lintang, lama penyinaran matahari, kelembaban udara dan suhu udara.2.2. Data KlimatologiUntuk menganalisa kondisi hidrologi suatu daerah harus diketahui karakteristik iklim di suatu daerah tersebut. Ini mempunyai arti bahwa data klimatologi yang merupakan bagian dari data hidrologi sangat diperlukan dalam pengembangan dan pengaturan sumber-sumber air seperti halnya untuk keperluan ketersediaan air.Data-data yang diperoleh dari stasiun klimatologi adalah temperatur rata-tara (t), kelembaban nisbi rata-rata (Rh), lama penyinaran matahari (n/N) dan kecepatan angin (u). Setelah itu data-data tersebut digunakan untuk menghitung evaporasi potensial dengan Metode Penmann (Suharjono, 1990 : 39) dengan rumus sebagai berikut :Eto = C x Eo* ( 2.1 )Dengan :Eto = Evaporasi potensial (mm/hari)C = Angka koreksi PenmannEo* = Evaporasi (mm/hari)2.3 Curah Hujan2.3.1 Curah hujan andalanCurah hujan andalan adalah curah hujan yang diandalkan tersedia setiap beberapa tahun sekali, sesuai dengan kala ulang yang diambil. Curah hujan rancangan adalah jumlah curah hujan yang diperlukan untuk menyusun suatu rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir. Besarnya adalah sebesar curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan.Cara menghitung curah hujan andalan adalah melalui ketentuan sebagai berikut :Curah hujan bulanan dari stasiun A diurutkan mulai yang terkecil sampai yang terbesar.Berdasarkan oleh perhitungan yang dilakukan oleh Harza Engineering Crop International, R80 dapat diartikan bahwa dari 10 kejadian, curah hujan yang direncanakan tersebut akan terlampaui sebanyak 8 kali.Rumus Umum : ( Sumber : Diktat perkuliahan Hidrologi Terapan) ( 2.2 ) (2.3 ) ( 2.4 )Dengan :R80 = curah hujan yang terjadi dengan tingkat kepercayaan 80%n = periode tahun pengamatan2.3.2 Curah hujan efektifAnalisa data hujan dimaksudkan untuk mendapatkan curah hujan efektif sebagai salah satu komponen analisis kebutuhan air untuk tanaman.Tidak semua curah hujan yang jatuh di atas permukaan tanah dapat dimanfaatkan tanaman untuk pertumbuhannya, ada sebagian yang menguap dan mengalir sebagai limpasan permukaan. Air hujan yang jatuh di atas permukaan dapat dibagi menjadi dua, yaitu :Curah hujan nyata, yaitu sejumlah curah hujan yang jatuh pada periode tertentu.Curah hujan efektif, yaitu sejumlah curah hujan yang jatuh pada suatu daerah ataupun petak sawah semasa pertumbuhan tanaman dan dapat dipakai untuk memenuhi kebutuhan air tanaman.Dari dua definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa curah hujan efektif merupakan sebagian saja dari curah hujan nyata.Cara menghitung curah hujan efektif adalah melalui ketentuan sebagai berikut :Curah hujan yang lebih kecil atau sama dengan 5 mm/hari pada suatu hari, tidak dianggap sebagai curah hujan efektif.Curah hujan antara 5-36 mm/hari per hari diperhitungkan sebagai curah hujan efektif, sedangkan curah hujan yang lebih besar dari 36 mm/hari dianggap hanya sebesar 36 mm/hari yang efektif.Curah hujan yang berturut-turut setiap hari, jumlahnya diperhitungkan sebagai curah hujan efektif. Jika curah hujan diselingi satu hari tidak ada hujan, tetap dianggap sebagai curah hujan berturut-turut dan diperhitungkan sebagai curah hujan efektif. Jumlah hujan berturut-turut 30 + 6hh ( hh : jumlah hari hujan yang dihitung).Curah hujan yang tidak berurutan, dimana dua hari sebelumnya dan dua hari sesudahnya tidak terjadi hujan, tidak diperhitungkan sebagai curah hujan efektif.Kegunaan curah hujan efektif : Untuk perhitungan kebutuhan air untuk irigasi.Untuk merencanakan sistem saluran irigasi dan drainasi di lahan irigasi.Cara mendapatkan curah hujan efektif lainnya yaitu dengan :A. Sanyu consultant int inc.Digunakan dalam Report Tajum Irrigation Project Final Report volume I, April 1970.Menggunakan Metode HazenDibandingkan dengan actual record, dengan memperhatikan ketentuan curah hujan efektif sebagai berikut :Curah hujan harian < 5 mm dianggap tidak efektif untuk pertumbuhan tanaman.Curah hujan harian antara 5-36 mm dianggap curah hujan efektif.Curah hujan harian berturut-turut :1) < 30 mm dianggap curah hujan efektif.2) Diselingi satu hari tidak hujan masih dianggap curah hujan efektif.3) Bila curah hujan efektif melebihi, Re = 30 + 6x atau curah hujan perhitungan > Re maka curah hujan efektif = Re perhitungan.4) Apabila jumlah hujan berturut-turut < Re perhitungan, maka curah hujan efektif = jumlah curah hujan harian berturut-turut.B. HATHIRa < 6,7Reff = 06,7 < Ra < 30Reff = Ra 6,730 < Ra < 100Reff = (43 Ra 747)0,5 ( 2.5 )Ra > 100Reff = 0,3 (Ra 100) + 60 ( 2.6 )C. HARZA 1. Ra < 5 Reff = 0 2. 5 < Ra < 50 Reff = Ra 3. Ra > 50 Reff = 50D. Hidrologi and Operation Studies Review of Dums SMEC, September 19851. Jika curah hujan andalan < 6,7 mm, maka curah hujan efektif = 0 2. Jika 6,7 mm < curah hujan andalan < 30 mm, maka curah hujan efektif = curah hujan andalan - 6,7 mm3. Jika 30 mm < curah hujan andalan < 100 mm, maka curah hujan efektifReff = (43Ra-747)o,s ( 2.7 )4. Jika curah hujan andalan > 100 mm, maka curah hujan efektifReff = 0,3 (Rad-100) + 60 ( 2.8 )E. Snowy Mountain digunakan dalam River Basin Developrnent Project Serayu di Jawa Tengah.Dengan metode Gumbel.R90 dari curah hujan rata-rata bulanan, kemudian dikalikan 60% menjadi curah hujan efektif.F. Nedeco digunakan dalam Pemali Comal Project di Jawa Tengah dan Proyek Sedang di Sulawesi Selatan.Bila n pengamatan > 30 tahun maka nilainya adalah R90 bulanan Bila n = 20 30, maka nilai curah hujan efektif adalah R80 bulananBila n terbatas (misal < 20 tahun) maka curah hujan efektif = 30% - 60% x curah hujan bulanan rata-rataG. Nedeco - Snowy Mountain digunakan dalam Cirebon-Cimanuk Project di Propinsi Jawa Barat.Untuk curah hujan bulanan rata-rata 0 - 50 mm dianggap curah hujan efektifUntuk curah hujan bulanan rata-rata 50 - 125 mm maka curah hujan efektif = curah hujan tersebut x 60%H. Feasilibility Study Report On The Widas Irrigation Project (Brantas Multy Purpose Project)Curah hujan harian < 5 mm dianggap tidak efektifCurah hujan harian > 50 mm dianggap kelebihan air sehingga tidak efektif maka curah hujan efektif = 50 mmCurah hujan harian yang didapat dari a dan b diasumsikan hanya 90%, sehingga curah hujan efektif = jumlah curah hujan dari a dan b x 90% I. Basic Year Method Didapatkan dengan cara : 1. Gumble, dengan dua metode: - Metode Grafis - Metode AnalitisMetode IwaiHazen PlottingAnalisa FrekuensiHarza Engineering Company International di proyek Pekalen SampeyanR80 = + 1 danR90 = + l ( 2.9 )R80 = Curah hujan terjadi dengan tingkat kepercayaan 80% R90 = Curah hujan terjadi dengan tingkat kepercayaan 90%2.3.2.1 Curah hujan efektif tanaman padiBesarnya curah hujan efektif untuk tanaman padi ditentukan dengan 70% dari curah hujan rerata tengah bulanan dengan kemungkinan kegagalan 20% atau dapat disebut curah hujan R80. Sedangkan besarnya R80 didapat dengan menggunkan metode Basic Month. Curah hujan efektif diperoleh dari 70% x R80 per periode waktu 10 harian, maka persamaannya adalah sebagai berikut :Re = (R80 x 70%) /10 ( 2.10 )2.3.2.2 Curah hujan efektif tanaman polowijoBesarnya curah hujan efektif untuk tanaman polowijo menurut standar kriteria perencanaan irigasi (1986 : 36) dipengaruhi besarnya evapotranspirasi dan curah hujan bulanan rerata dari daerah yang bersangkutan. Curah hujan efektif diperoleh dari 50%xR80 per periode waktu pengamatan, maka persamaannya adalah sebagai berikut :Re = (R80 x 50%) /10 ( 2.11 )2.4. Analisa Data Debit Data debit diperoleh dari pengukuran debit dengan proses tertentu dibeberapa bangunan yang mempunyai alat pengukur debit. Fluktuasi debit pada jaringan ini berubah setiap saat, sehingga untuk kebutuhan perencanaan perlu dihitung tingkat keandalannya. Dari data tersebut dapat dihitung debit andalan untuk irigasi. Debit tersebut digunakan sebagai patokan ketersediaan debit yang masuk ke daerah irigasi untuk menganalisa pola tata tanam yang paling optimum pada daerah yang bersangkutan.2.4.1 Debit AndalanDebit andalan adalah besarnya debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan air irigasi dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan. Dalam perencanaan proyek proyek penyediaan air terlebih dahulu harus dicari debit andalan (dependable discharge), yang tujuannya adalah untuk menentukan debit perencanaan yang diharapkan selalu tersedia di sungai (Soemarto, 1987:213).Data debit diperoleh dari pengukuran debit 10 harian dari tahun 2004 sampai tahun 2013 di beberapa bangunan yang mempunyai alat pengukuran debit. Data debit untuk Daerah Irigasi Sengkaling ini diperoleh dari UPT. PSDA Wilayah Sungai Bango Gedangan Malang.Dengan data ini dapat dihitung debit andalan untuk irigasi yang dianalisa sebesar 80% kejadian dipenuhi atau dilampaui. Debit tersebut digunakan sebagai patokan ketersediaan debit yang masuk ke masing-masing jaringan irigasi. Untuk menghitung debit andalan tersebut dihitung peluang 80% dari debit rata-rata sumber air pada pencatatan debit pada setiap jaringan irigasi dengan periode tiap 10 harian.Dalam menentukan besarnya debit andalan dengan peluang 80% digunakan probabilitas Metode Weibull, dengan rumus :Rumus : P = ( 2.12 )Dengan : P = Peluang (%)m = No. urut datan = Jumlah data2.5. Kebutuhan Air 2.5.1. EvapotraspirasiEvapotranspirasi adalah gabungan dari dua bagian, yaitu evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah peristiwa berubahnya air menjadi uap, sedangkan transpirasi adalah peristiwa penguapan air melalui permukaan tubuh tanaman. Evaporasi bisa diukur dengan cara langsung maka bisa digunakan alat Lysimeter sedangkan cara tidak langsung dengan menggunakan data klimatologi. Besarnya faktor meteorologi yang mempengaruhi besarnya evapotranspirasi adalah sebagai berikut : AnginKelembaban (Humiditas)Suhu (temperatur)Terdapat berbagai macam metode untuk menghitung evaporasi yang terjadi, diantaranya adalah rumus Blaney Criddle, Penmann dan Ture-Langhein-Wunt. Cara dengan metode Penmann merupakan salah satu yang paling lengkap untuk daerah tropis. Data-data yang diperlukan dalam menghitung evaporasi dengan metode Penmann adalah :Data temperatur udara rata-rataData kelembaban relatifData kecepatan anginLetak lintang daerah yang ditinjauAngka koreksiUntuk perhitungan evaporasi dianjurkan untuk menggunakan rumus Penmann yang sudah dimodifikasi. Sedangkan perhitungan Eto berdasarkan rumus Penmann yang dimodifikasi gun perhitungan di daerah Indonesia (Suharjono, 1988 : 46). Evapotranspirasi tanaman acuan (Eto) didapat setelah harga Eto* dihitung terlebih dahulu. Nilai angka koreksi Penmann (c) dipengaruhi oleh perbedaan kecepatan udara antara siang dan malam. Untuk keadaan iklim Indonesia harga c berkisar antar 0,85-1,0.2.5.2. Kebutuhan Air TanamanKebutuhan air tanaman adalah sejumlah air yang dibutuhkan untuk mengganti air yang hilang akibat penguapan. Air dapat menguap melalui permukaan bumi (evaporasi) maupun melalui daundaun tanaman (transpirasi). Bila kedua proses penguapan tersebut terjadi bersama-sama, disebut proses evapotranspirasi. Dengan demikian besar kebutuhan air tanaman adalah sebesar jumlah air yang hilang akibat proses evapotranspirasi.Besar kebutuhan air tanaman dinyatakan dalam penggunaan konsumtif yang besarnya :Cu = k. ETo ( 2.13 )Dengan :Cu= Air yang habis digunakan oleh tanaman (mm/hr) K= koefisien tanaman ETo= evaporasi potensial (mm/hr) Cu juga dinyatakan dalam ETc.Irigasi adalah membagi sejumlah air yang sama pada lahan yang seluas mungkin. Salah satu hal yang bisa diusahakan adalah dengan memperkecil kebutuhan air irigasi (IR) yaitu dengan besar kebutuhan air tanaman (ETc).Terjadi pada saat yang samaKEBUTUHAN AIR TANAMANEVAPOTRANSPIRASI(ET)E T EVAPORASI iklimTRANSPIRASITanamanGambar 2.1 Diagram Kebutuhan Air TanamanBesar penguapan air melalui permukaan tanah (evaporasi) berhubungan dengan faktor iklim (suhu, udara, kecepatan angin, kelembaban udara, dan kecerahan penyinaran matahari). Besar air yang menguap melalui tanaman (transpirasi) disamping dipengaruhi oleh keadaan iklim, juga dipengaruhi oleh faktor tanaman (jenis, macam,dan umur pertumbuhan tanaman).Faktor TanamanFaktor IklimJenis TanamanVarietas TanamanUmur TanamanSuhu UdaraKelembaban udaraKecepatan anginKecerahan MatahariCurah Hujan Curah Hujan Dirancang dengan pola tanam tertentuDihitung dengan rumus kebutuhan air( ET = K. ETo ) k didapatDidapat ETo Gambar 2.2 Faktor Kebutuhan Air Kegiatan mengatur jenis, varietas dan umur pertumbuhan tanaman tersebut, disebut sebagai pengaturan pola tata tanam. Dengan demikian usaha mengatur pola tata tanam dimaksudkan untuk mengatur besar koefisien tanaman agar mendapatkan besaran ET, sehingga sesuai dengan ketersediaan air irigasi2.5.3. Kebutuhan Air untuk Pengolahan tanahCara pengolahan tanah untuk tanaman merupakan hal yang perlu diperhatikan, karena banyaknya air untuk pengolahan tanah mempengaruhi besar air irigasi. Pengolahan tanah untuk tanaman padi membutuhkan air lebih banyak dari pada pengolahan tanah untuk tanaman polowijo.Pekerjaan pengolahan tanah ini dilakukan dengan dua tahap yaitu membajak dan menggaru. Membajak dilakukan untuk memperbaiki sirkulasi dalam tanah serta membuat tanah menjadi gembur, sedangkan maksud dari menggaru adalah menyempurnakan tanah dari bajakan, memberantas gulma, meratakan lahan yang akan diolah, dan membuat tanah lebih kedap air sehingga peresapan dapat diperkecil. Besarnya air yang dibutuhkan untuk pengolahan tanah untuk tanaman padi adalah 250 -300 mm atau dengan rumus : (Sumber : Tugas Besar Irigasi Dasar) Wp = [A.S + A.d (n-1)/2].10 ( 2.14 )Pengolahan tanah dilakukan 30 - 45 hari sebelum penanaman. Besarnya air untuk pengolahan tanah pada hari ke x ditentukan dengan rumus :Wpx = A/n.S + (X-1).d ( 2.15 )Dengan :Wp= Besarnya air yang diperlukan pada saat pengolahan tanah (m3)n= Jumlah hari pengolahan tanahs= Tinggi air untuk pengolahand= Unit Water Requirement (mm) = evaporasi = perkolasiA= Luas daerah yang akan diolah (ha)Besarnya nilai kebutuhan air untuk penyiapan lahan dapat dilihat pada tabel 2.1.Tabel 2.1 Nilai kebutuhan air untuk penyiapan lahanEo + PT (30 hari)T (45 hari)(mm/hari)S = 250 mmS = 300 mmS = 250 mmS = 300 mm5,0011,1012,708,409,505,5011,4013,008,809,806,0011,7013,309,1010,106,5012,0013,609,4010,407,0012,3013,909,8010,807,5012,6014,2010,1011,108,0013,0014,5010,5011,408,5013,3014,8010,8011,809,0013,6015,2011,2012,109,5014,0015,5011,6012,5010,0014,3015,8012,0012,9010,5014,7016,2012,4013,2011,0015,0016,5012,8013,60Sumber Data : Suhardjono, 1989:442.5.4. Pergantian lapisan air (WLR)Pergantian lapisan air erat hubungannya dengan kesuburan tanah. Beberapa saat setelah pananaman, air yang digenangkan di permukaan sawah akan kotor dan mengandung zat-zat yang tidak lagi diperlukan tanaman, bahkan dapat merusak tanah dan tanaman. Air genangan ini perlu dibuang agar tidak merusak tanaman di lahan. Saat pembuangan lapisan genangan, sampah-sampah yang ada di permukaan air akan tertinggal, demikian lumpur yang terbawa dari saluran saat pengairan. Air genangan yang dibuang perlu diganti dengan air baru yang lebih bersih.Adapun ketentuan-ketentuan dalam WLR adalah sebagai berikut :WLR diperlukan saat terjadi pemupukan maupun penyiangan, yaitu 1-2 bulan dari transplating.WLR = 50 mm (diperlukan pergantian lapisan air, diasumsikan =50 mm, hal itu sesuai dengan KP Bagian Penunjang)Jangka waktu WLR = 1,5 bulan (selama 1,5 bulan air digunakan untuk WLR sebesar 50 mm).2.5.5. Perkolasi Perkolasi adalah pergerakan air sampai ke bawah dari zone tidak jenuh (antara permukaan tanah sampai ke bawah permukaan air tanah) ke dalam daerah jenuh (daerah berada di bawah permukaan air tanah).Daya Perkolasi (Pp) adalah laju perkolasi maksimum yang dimungkinkan dan besarnya dipengaruhi kondisi tanah dan muka air tanah. Perkolasi terjadi saat daerah tak jenuh mencapai daya medan (field capacity). Dalam recharge buatan, perkolasi mempunyai arti penting, dimana infiltrasi terjadi terus-menerus karena alasan teknis.Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya perkolasi antara lain :1.Tekstur tanah-Tekstur tanah yang halus, daya perkolasi kecil-Tekstur tanah kasar, perkolasi besar2.Permeabilitas tanahSemakin besar permeabilitas tanah, semakin besar pula daya perkolasinya.3.Tebal lapisan tanah bagian atasSemakin tipis lapisan tanah bagian atas, semakin kecil daya perkolasinya.4.Tanaman penutupLindungan tumbuh-tumbuhan yang padat menyebabkan daya infiltrasi semakin besar yang berarti pula daya perkolasinya juga besar.Pada petak sawah perkolasi dipengaruhi oleh :Tinggi genangan airSemakin tinggi air yang tergenang, maka rembesan yang terjadi semakin besar.Keadaan pematangPori-pori dan lubang pada pematang serta padat gemburnya tanah yang membentuk pematang ikut mempengaruhi rembesan. Selain itu tebal tipisnya pematang juga berpengaruh. Semakin tebal pematang, semakin kecil pula rembesan yang terjadi.Pada petak sawah perkolasi dipengaruhi oleh tinggi genangan air dan keadaan pematang. Besar perkolasi untuk beberapa jenis tanah dapat dilihat pada tabel 2.2.Tabel 2.2 Hubungan Jenis Tanah Dengan PerkolasiJenis TanahPerkolasi Vertikal (mm/hari)Sandy LoamLoamClay3 82 31 2Sumber: Rice Irrigation In Japan (1973)2.5.6. Efisiensi IrigasiSebelum sampai di petak sawah, air harus dialirkan dari sumbernya melalui saluran-saluran induk, sekunder dan tersier. Didalam sistem saluran terjadi kehilangan-kehilangan debit yang disebabkan rembesan, perkolasi dan kurang teliti dalam eksploitasi. Kehilangan air irigasi dinamakan efisiensi irigasi yang besarnya adalah perbandingan antara jumlah air yang nyata bermanfaat bagi pertumbuhan tanaman ditambah perkolasi lahan dengan jumlah air yang dikeluarkan dari pintu pengambilan. Efisiensi dinyatakan dalam prosentase. Kehilangan ditentukan oleh pelaksanaan eksploitasi ada tiga tingkatan, yaitu :a.Kehilangan air di tingkat tersier, melalui kehilangan air di sawah, di saluran kuarter dan saluran tersier.b.Kehilangan air di tingkat primer, melalui kehilangan air di saluran primer.c.Kehilangan air di tingkat sekunder, meliputi kehilangan air disaluran sekunder.Faktor yang mempengaruhi kehilangan air adalah :1.Kehilangan air di tingkat tersier dan di sawaha.Kebocoran pematangb.Kehilangan karena pemakaian-kerjasama tingkat pemakai air-tingkat pengawasan pemakai airc.Pemberian air tidak dilaksanakand.Tidak sempurnanya bangunan pelimpah dan pintue.Rembesan pada saluran tersier dan kuarter-tekstur tanah-permeabilitas tanah-umur saluran-kepadatan tanggulf.Kebocoran pada saluran tersier dan kuarter-tingkat pemeliharaan saluran-penyadap-penyadap liar2.Kehilangan air di tingkat saluran primer dan sekunder yang terdiri dari :a.Rembesanb.Penyadap liarc.Kebocorand.Pengaruh pemeliharaan saluran dan tanggule.Pengaruh pemeliharaan pintuFaktor-faktor yang mempengaruhi kehilangan air adalah :1.Panjang saluran Makin panjang saluran, kemungkinan kehilangan airnya semakin besar.2.Keliling basah saluranMakin besar keliling basah saluran, makin besar pula kehilangan air.3.Lapisan saluranSaluran yang tidak di-lining lapisan pengeras akan terjadi penggenangan air. Ini disebabkan rembesan dan perkolasi.4.Kedudukan air tanahMakin tinggi kedudukan air tanah, makin kecil pula faktor peresapan yang terjadi.5.Luas permukaan air pada saluranMakin luas permukaan yang terjadi karena adanya penguapan.Kehilangan air yang cukup besar tidak dapat diabaikan dalam perhitungan, sehingga perhitungan efisiensi penggunaan air dihitung dengan evapotranspirasi ditambah rembesan dijumlah dengan perkolasi kemudian dibagi dengan jumlah air yang disuplai (irigasi dan curah hujan).Rumus :Efisiensi = ( 2.16 )Untuk menghitung efisiensi di tingkat sekunder dan primer dipakai data debit rata-rata selama 10 tahun. Misalnya, kehilangan air pada bulan Januari :- Debit rata-rata di pintu pengambilan utama 200 l/dt- Debit rata-rata di pintu tersier 150 l/dtKehilangan air di saluran primer dan sekunder pada bulan Januari adalah : = 2,5 % Jadi efisiensi irigasi di tingkat primer dan sekunder adalah 97,5 %Dalam studi ini diambil besarnya efisiensi sebagai berikutSaluran Primer = 80% - 90%Saluran Sekunder = 60% - 80%Saluran Tersier = 40% - 70%. 2.6. Pola Tanam2.6.1. Pola Tata TanamPola tata tanam merupakan cara yang terpenting dalam perencanaan tata tanam. Maksud diadakannya tata tanam adalah untuk mengatur waktu, tempat, jenis dan luas tanaman pada daerah irigasi. Tujuan tata tanam adalah untuk memanfaatkan persediaan air irigasi seefektif dan seefisien mungkin sehingga tanaman dapat tumbuh dengan baik. Dua hal pokok yang mendasari diperlukannya tata tanam, yaitu : Persediaan air irigasi (dari sungai) di musim kemarau yang terbatas.Air yang terbatas harus dimanfaatkan sebaik-baiknya sehingga setiap petak mendapatkan air sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan.Berdasarkan pengertian tata tanam seperti diatas ada empat faktor yang harus diatur, yaitu :1.Waktu Pengaturan waktu dalam perencanaan tata tanam merupakan hal yang pokok. Sebagai contoh bila hendak mengusahakan padi rendeng, yang pertama kali dilakukan adalah mengolah tanah untuk pembibitan. Pada waktu mulai tanam biasanya musim hujan mulai turun sehingga persediaan air relatif kecil. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan maka waktu penggarapan dan urutan serta tata tanam diatur sebaik-baiknya.2.TempatPengaturan tempat masalahnya hampir sama dengan pengaturan waktu. Dengan dasar pemikiran bahwa tanaman membutuhkan air dan persediaan air yang ada dipergunakan bagi tanaman. Untuk dapat mencapai hal itu tanaman diatur tempat penanamannya, agar pelayanan irigasi dapat lebih mudah.3.Pengaturan jenis tanamanTanaman yang diusahakan antara lain padi, palawija dan lain-lain. Tiap jenis tanaman mempunyai tingkat kebutuhan air yang berlainan. Berdasarkan hal tersebut, jenis tanaman yang diusahakan harus diatur sedemikian rupa sehingga kebutuhan air dapat terpenuhi. Misalnya jika persediaan air sedikit diusahakan penanaman tanaman dengan kebutuhan air sedikit. Sebagai contoh adalah penanaman padi, gandum, palawija di musim kemarau. Pada musim kemarau persediaan air sedikit, untuk menghindari terjadinya lahan yang tidak terpakai, areal tanaman harus dibatasi luasnya dengan cara menggantinya dengan tanaman palawija. Berarti areal yang ditanami menjadi luas sehingga kemungkinan lahan yang tidak terpakai akan lebih kecil.4.Pengaturan luas tanamanPengaturan luas tanaman hampir sama dengan pengaturan jenis tanaman. Pengaturan pada pembatasan luas tanaman akan membatasi besarnya kebutuhan air bagi tanaman yang bersangkutan. Pengaturan ini hanya terjadi pada daerah yang airnya terbatas, misalnya jika persediaan air irigasi yang sedikit, petani hanya boleh menanam palawija.2.6.2. Jadwal Tata TanamTujuan penyusunan jadwal tanam adalah agar air yang tersedia (dari sungai) dapat dimanfaatkan dengan efektif untuk irigasi, sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan tiap lahan. Pada musim kemarau, kekurangan jumlah air dapat diatasi dengan mengatur pola tata tanam sesuai dengan tempat, jenis tanaman dan luas lahan tanaman. Penentuan jadwal tata tanam harus disesuaikan dengan jadwal penanaman yang ditetapkan dalam periode musim hujan dan musim kemarau.2.6.3. Tata TanamDalam satu tahun terdapat dua kali masa tanaman yaitu musim hujan (Oktober-Maret) dan musim kemarau (April-September). Batasan waktu tersebut digunakan untuk menentukan awal penanaman padi (di musim hujan), demikian pula untuk jenis tanaman lain.Berdasarkan faktor-faktor dan pertimbangan diatas, maka pola tata tanam suatu daerah tertentu dapat digolongkan menjadi :Pola tata tanam I : Padi Padi Pola tata tanam II: Padi Padi PalawijaPola tata tanam III: Padi Palawija Palawija 2.7. Kebutuhan Air IrigasiKebutuhan air irigasi pada tanah pertanian untuk satu unit luasan dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :IR = Cu + Pd + P + N Re ( 2.17 )Dengan :IR = kebutuhan air irigasi (mm)Cu = penggunaan konsumtif tanaman (mm)P = kehilangan air akibat perkolasi (mm/hr)Pd = kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm)N = kebutuhan air untuk pengisian tanah persemaian (mm)Re = curah hujan efektif (mm)Kebutuhan air irigari total yang diukur dalam pintu pengambilan atau intake adalah hasil perkalian kebutuhan air irigasi di sawah dengan faktor efisiensi irigasi, dan dinyatakan dengan rumus :DR = (IR/Ef) x A x T ( 2.18 )Dengan :DR = kebutuhan air irigasi pada pintu pengambilan atau intake (m3/dt)Ef = efisiensi irigasiA = luas sawah yang diairi (m2)T = periode waktu pemberian air (hari)Terdapat 2 metode untuk menghitung kebutuhan air irigasi yaitu :1. Metode Kriteria Perencanaan PU2. Metode Water BalanceMetode Kriteria Perencanaan PUa.Kebutuhan air di sawah :NFR = ETc + P Reff + wlr ( 2.19 )Dengan :NFR = kebutuhan air bersih di sawah (ml/dt/hari)ETc = evapotranspirasi potensialP = perkolasiReff = curah hujan efektif (mm)WLR = pergantian lapisan air b.Kebutuhan air irigasi untuk tanaman padi IR = NFR/I ( 2.20 )Dengan I adalah efisiensi irigasi.c. Kebutuhan air untuk tamanan palawijaIR = ( 2.21 )d. Kebutuhan air irigasi untuk penyiapan lahan IRp = ( 2.22 )Dengan :IRp = kebutuhan air untuk penyiapan lahan (mm/hari)M = kebutuhan air untuk mengganti air yang hilang akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah dijenuhkan (mm/hari)k = MT/ST = jangka waktu penyiapan lahan (hari)S = air yang dibutuhkan untuk penjenuhan ditambah dengan 50 mmMetode Water BalanceKebutuhan air irigasi di sawah :a.Untuk tanaman padi :NFR = Cu + Pd + N + P - Reff ( 2.23 )b.Untuk tanaman palawija :NFR = Cu + P - Reff ( 2.24 )Dengan : NFR = kebutuhan air di sawah (1mm/hr x 10.000/24x60x60 =1 l/dt/ha) Cu = kebutuhan air tanaman (mm/hari) Pd = kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm/hari) NR = kebutuhan air untuk pembibitan (mm/hari) P = perkolasi Reff = curah hujan efektif (mm)Nilai FPRUntuk memudahkan pelaksanaan di lapangan, cara perhitungan kebutuhan air tanaman di Jawa Timur memakai metode Faktor Polowijo Relatif (FPR). Metode ini merupakan perbaikan dari metode-metode yang telah diterapkan di Negara Belanda, yaitu metode Pasten.Persamaan untuk metode FPR yaitu :FPR = ( 2.25 )Dengan :FPR= Faktor Polowijo Relatif (lt/dt/ha.pol)Q= Debit air yang mangalirdi sungai (m3/dt)LPR= Luas Polowijo Relatif (ha.pol)Sedangkan kategori nilai FPR untuk keperluan operasional pembagian air pada petak tersier dapat dikategorikan sebagai berikut :Baik, FPR = 0,3 0,5 lt/dt/ha.pol (bulan Oktober sampai Februari)Sedang, FPR= 0,21 0,30 lt/dt/.ha.pol (bulan Maret sampai Juni)Cukup, FPR= 0,1 0,55 lt/dt/ha.pol (bulan Juli sampai Oktober)Tabel 2.3 Kriteria FPR Berdasarkan Jenis TanahJenis TanahFPR (lt/dt/ha.pol)Air KurangAir CukupAir MemadaiAluvial0,180,18 0,360,36Latosol0,120,12 0,230,23Grumosol0,060,06 0,120,12GiliranPerluMungkinTidakSumber : DPU Dinas Tingkat I Jawa Timur, 1972.8. Sistem Pembagian Air2.8.1. Sistem RotasiIrigasi secara rotasi adalah pemberian air secara bergantian menurut bagian daerah atau blok tertentu dalam jadwal tertentu dalam jangka waktu yang telah ditentukan sesuai gilirannya.Sistem rotasi yang dilaksanakan ada dua macam, yaitu :Metode : Waktu tetap debit variabelDengan sistem ini pemberian air pada satu unit daerah irigasi dilaksanakan dalam jangka waktu tertentu biasanya 24 jam. Tetapi besar debit dapat berubah sesuai dengan debit yang tersedia, debit maksimum yang dibutuhkan untuk masing-masing unit dapat dihitung dengan rumus berikut :Q = A x RI x ( 2.26 )Dengan :Q= Debit maksimum (lt/dt)A= Luas area (ha)RI= Jumlah unit rotasi Et= Evapotranspirasi (mm/hari)P= Perkolasi (mm/hari)Metode waktu variabel debit tetapDengan metode ini pemberian air kepada satu unit rotasi dilaksanakan dengan besar debit tetap, tetapi waktunya berubah-ubah disesuaikan dengan ketersediaan air di saluran primer. Lamanya waktu yang diperlukan untuk mengairi masing-masing unit dapat dihitung dengan rumus berikut : T = x 24 x RI ( 2.27 )Dengan :T= Jangka waktu untuk mengairi masing-masing unit rotasi (jam)AT= Luas area persawahan (ha)A1= Luas unit rotasi (ha)RI= Jumlah unit rotasi Pemanfaatan secara maksimum curah hujan yang ada akan sangat membantu peningkatan efisiensi air irigasi. Pada intinya adalah bahwa kita dapat mengurangi besarnya debit air apabila turun hujan di daerah irigasi. Besarnya debit air yang dapat dikurangi, dapat dilihat pada tabel 2.4 Tabel 2.4 hubungan Curah Hujan dengan Debit yang dapat DikurangiCurah Hujan(mm)Debit yang dikurangi(%)Lama masa pengumpulan Debit air40202 3 hari50502 3 hari601003 hari atau lebih Sumber : Anonim, Laporan PKN Cahyo R.D. 99010640435-642.8.2. Sistem GiliranPada musim kemarau sering terjadi kemarau irigasi, terutama pada petak di bagian hilir. Jika hal tersebut terjadi maka sistem pemberian airnya perlu diatur sistem giliran untuk menghindari kehilangan air yang banyak selama mengalir.Debit minimum suatu saluran berbeda-beda, tergantung luas sawah yang ditanamami dan luas sawah yang mendapat air dari saluran tersebut. Untuk keperluan itu diperlukan hal-hal perhitungan sebagai berikut :Pembagian air tidak kurang dari 20 lt/dt. Untuk menjamin hal tersebut pemberian air digilir.Seluruh jaringan tersier mendapat giliran, jika jumlah air bersesuaian dengan FPR 0,10 lt/dt/ha.Prioritas pemberian air disesuaikan dengan P > W > R.Jadwal pemberian disiapkan untuk tiap saluran tersier, dan diberitahukan ke tiap HIPPA. Jadwal penggiliran didasarkan periode 10 harian dan FPR dari tersier.Pembagian sampai pada pintu tersier akan diawasi oleh juru, sedangkan dalam jaringan tersier akan diawasi oleh ulu-ulu (sambong).Juru dan pengamat akan turun tangan dalam pemberian air di petak tersier, bila terjadi perselisihan di desa.Giliran pada tingkat kwarter dilakukan apabila debit yang mengalir < 15 lt/dt, untuk debit > 15 lt/dt pemberian air dilakukan secara terus menerus.Qn = (Q Lo) x ( 2.28 )Dengan :Qn= Jangka waktu kwarter nQ= Debit pada pengambilan tersierLo= kehilangan total pada saluran tersier dan sub tersierA= Total baku polowijo relatifAn= Baku polowijo pada petak KwarterCara pemberian air dengan memperhitungkan faktor jarak :Kehilangan dipengaruhi oleh panjang saluran, tentunya pada saat kuantitas air terbatas faktor ini perlu diperhitungkan demi untuk pembagian air yang merata.Memperhitungkan faktor jarak berarti memberikan debit air yang lebih besar pada blok-blok yang lebih jauh sejalan dengan jaraknya dari pintu tersier.Besarnya faktor jarak dapatdihitung dengan rumus sebagai berikut : = ( 2.29 )Dengan := Faktor jarakb= Besarnya ditaksir lewat percobaan di lapangan= 1,7 jam/ha/km untuk tanah berat= 2 jam/ha/km untuk tanah ringan (sandy loam)p= Panjang saluran dari pintu tersier ke pintu titik pusat blokHr= h rata-rata bervariasi tergantung jumlah blok dan waktu irigasi yang tersedia, untuk jumlah blok = 4, waktu irigasi = 24 jam, maka hr = 4 x 24 x 10 (10 = periode pemberian air 10 harian).Hr= a + bp, maka a = Hr bpa didapat dari faktor jarak untuk tiap blok dapat dihitung.Q = x Ae ( 2.30 )Ae = A x ( 2.31 )Dengan :Q= Debit dengan faktor jarakQrenc= Debit yang direncanakan= Faktor jarak rerataAe = Luas ekivalenA= Luas area sawah2.8.3. Sistem GolonganPersediaan air dalam jangka waktu satu tahun tidak tetap, artinya ada bulan-bulan yang persediaan airnya cukup ada pula yang kurang. Pada musim hujan padi mulai ditanam. Pengelolaan tanah mulai dilakukan di awal musim hujan, dimana pada saat itu persediaan air mulai banyak. Jika seluruh lahan diairi dalam waktu bersamaan, kebutuhan air tidak akan mencukupi. Mengingat hal tersebut, dalam sistem penanaman padi rendeng, lahan perlu dibagi menjadi beberapa golongan.Apabila pengelolaan tanah untuk tanaman padi rendeng di seluruh area dalam suatu daerah pengaliran dimulai dalam waktu yang bersamaan, maka kebutuhan air maksimumnya akan jauh melampaui daya tampung saluran maupun kemampuan daya guna airnya.Sistem golongan adalah mengatur dengan sistem memisahkan periode pengolahan dengan maksud menekan kebutuhan air maksimum. Cara pengaturan sistem golongan adalah sebagai berikut :1.Petak tersier terdiri dari 4 petak sub tersier masing-masing :Sub tersier ASub tersier BSub tersier CSub tersier DMasing-masing diusahakan mempunyai luas sama, pemberian air dibedakan menjadi 3 kondisiTahap IDebit yang ada QA = (75 100)% x QrencPembagian air kontinyu terdapat petak-petak tersier.Tahap IIDebit yang ada QA = (50 70)% x QrencCara pemberian air :Periode IA, B, C diari, D tidak diariLamanya pemberian air :x 24 jamPeriode IIB, C, D diari, A tidak diariLamanya pemberian air : x 24 jamPeriode IIIC, D, A diairi, B tidak diairiLamanya pemberian air : x 24 jamPeriode IVD, A, B diairi, C tidak diairiLamanya pemberian air : x 24 jamTahap IIIDebit yang ada QA = (25 50)% x QrencDua sub tersier diairi, dua sub tersier yang lainnya tidak diairi, pemberian air terbagi dalam dua periode.Periode IA, C diairi, B, D tidak diairiLamanya pemberian air : x 120 jamPeriode IIB, D diairi, A, C tidak diairiLamanya pemberian air : x 120 jam2.Petak tersier terbagi menjadi tiga sub tersier masing-masing :Sub tersier ASub tersier BSub tersier CMasing-masing diusahakan mempunyai luas sama, pemberian air dibedakan menjadi 2 kondisi.Tahap IDebit yang ada QA = 65% x Qrenc Pemberian air dilakukan secara kontinyu untuk masing-masing sub tersierTahap IIDebit yang ada QA = (30 60)% x Qrenc Pemberian air dilakukan menjadi tiga periode, yakni :Periode IA tidak diairi, B, C diairi Lamanya pemberian air : x jamPeriode IIB tidak diairi, A, C diairiLamanya pemberian air : x jamPeriode IIIC tidak diairi, A, B diairiLamanya pemberian air : x jam3.Petak tersier terbagi menjadi dua sub tersier masing-masing :Sub tersier ASub tersier BMasing-masing diusahakan mempunyai luas sama, pemberian air dibedakan menjadi 2 kondisiTahap IQA = 50% x Qrenc Pemberian air dilakukan secara kontinyuTahap IIQA < 50% x Qrenc Pemberian air diberikan untuk periode waktu jangka waktu dan hari = 120 jamPeriode IB tidak diairi, A diairiLamanya pemberian air : x 120 jamPeriode IIA tidak diairi, B diairiLamanya pemberian air : x 120 jamPengaturan dimulainya golongan diputuskan atas kesepakatan petani / HIPPA dipandu oleh Menteri Pengairan. Maksud keterlibatan Menteri Pengairan agar menjamin keberadaan air untuk tanaman, keputusan ini berpedoman pada pengadaan ketersediaan air dan data curah hujan yang lalu digunakan sebagai perhitungan terhadap penentuan permulaan tanggal dari masing-masing golongan. Tiap golongan diberi batas yang tetap. Tiap tahun pengaturan golongan digilir, sehingga keuntungan atau kerugian tiap bagian dapat terbagi rata.Pengaturan-pengaturan umum terhadap golongan-golongan seperti berikut :Tiap jaringan induk dibagi dalam tiga golongan A, B, C. Tiap golongan diadakan sampai seluruh petak-petak tersier dengan cara menggolongkan baku-baku sawah yang luasnya hampir sama bagi masing-masing golongan.Tiap golongan A, B, C digilir.Untuk pengolahan tanahnya (garapan), masing-masing menerima air selama dua periode 10 harian mulai dari golongan A.Tanaman padi gadu yang masih ada disawah diberi air dengan cukup.Ijin dimulainya golongan-golongan akan datang dari UPT (Unit Pelaksana Teknis). UPT harus menjamin adanya data-data yang tepat mengenai tanaman, debit dan curah hujandari tahun-tahun yang telah lalu untuk digunakan sebagai dasar perhitungan terhadap penentuan permulaan tanggal dan masing-masing golongan.Prosedur-prosedur yang digunakan pada sistem golongan adalah sebagai berikut :Dibuat batas-batas golongan yang pasti pada batas-batas primer atau sekunder, dalam tiga bagian yang kira-kira hampir sama. Pemberian air ke petak tersier tidak langsung mengambil dari saluran primer maupun sekunder.Setelah diteliti dan dibenarkan UPT dan disetujui komisi irigasi golongan-golongan diberi tanda tetap di petak-petak pengairan. Setelah itu dibuat daftar desa-desa serta petak-petak di masing-masing golongan lalu dikirim ke semua desa-desa yang bersangkutan.Setelah mempertimbangkan adanya tanaman-tanaman yang ada disawah, pengamat mengusulkan ke UPT tentang pengaturan golongan-golongan untuk musim yang akan datang.Langkah selanjutnya adalah mengadakan pertemuan dengan panitia irigasi untuk mempertimbangkan rencana tanaman musim penghujan.Pada pertemuan ini akan ditentukan adanya golongan-golongan, oleh sekretaris panitia irigasi, sebelum permulaan musim penghujan, desa-desa dan dinas-dinas yang bersangkutan akan diberi tahu tentang aturan golongan baru.Sistem golongan dikerjakan sebagai berikut :Tabel 2.5. Pembagian Sistem Golongan tiap PeriodeNoPeriodeGolongan AGolongan BGolongan C1Sampai hari ke-1Garapan tanah untuk pembibitan--2Hari ke-1 s.d 20Bibit dan garap tanah untuk pembibitanGarapan tanah untuk pembibitan-3Hari ke-21 s.d 40Pemindahan tanamanBibit dan garap tanah untuk tanaman padiGarapan tanah untuk pembibitan4Hari ke-41 s.d 60Tanaman padiPemindahan tanamanBibit dan garap tanah untuk tanaman padi5Hari ke-61Tidak ada pembatasan pembagian air--Gambar 2.3. Skema Distribusi Air Cara Golongan2.9. Analisa Neraca AirParameter yang digunakan dalam perhitungan kebutuhan air irigasi berdasarkanmetode ini adalah :Kebutuhan air untuk pengolahan tanahDidekati dengan metode yang telah dikembangkan oleh Van De Soor dan Ziljstra (1986) (dalam Laporan Praktik Kerja Cahyo R.D., 9901060435-64) dengan persamaan sebagai berikut : ( 2.32 )Dengan :Pd= kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm/hari)M= kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah dijenuhkan (mm/hari) Eo= evaporasi (mm/hari)K= MT/ST= jangka waktu penyiapan lahan (mm/hari)c= kebutuhan air untuk penjenuhan lapisan air 50 mm, yaitu 200 + 50 = 250 mmBerdasarkan kebutuhan air untuk tanaman (crop water requirment)Dapat dihitung dengan persamaan :Cu = K x Eto ( 2.33 )Dengan :Cu= kebutuhan air untuk tanaman (mm/hari)ETo= evaporasi potensial (mm/hari)K= koefisien tanamanPerkolasiPerkolasi dapat diartikan sebagai kehilangan air akibat pergerakan air tanah karena penurunan air secara gravitasi ke dalarn tanah. Berdasarkan tekstur tanah lempung liat dengan pemeabilitas sedang, maka laju perkolasi yang dapat dipakai berkisar antara 1-3 mm/hari. Dalam studi ini nilai perkolasi yang diambil sebesar 2 mm/hari.Pergantian lapisan airSetelah jangka waktu sekitar 1-2 bulan dari transplantasi, maka dilakukan pergantian air sedalam 50 mm (2-5 mm/hari) setiap kalinya selama 20 hari.Curah Hujan EfektifCurah hujan efektif merupakan curah hujan yang meresap ke dalam tanah dan dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Curah hujan efektif diambil 70% dari curah hujan andalan 80% dengan persamaan sebagai berikut :Untuk tanaman padiRe = 0,7 x R80Untuk tanaman polowijoRe = 0,5 x R80