TUGAS TERSTRUKTUR IRIGASI DAN DRAINASE

OLEH:

PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2012

Pengantar Neraca Air Tanah Widianto (2012)

Tujuan

1

Memahami konsep “neraca air tanah”. Pemahaman konsep neraca air bermanfaat

untuk menilai berbagai peran strategi manajemen air dalam rangka meminimalkan

kehilangan air dan memaksimalkan pemanfaatan air bagi tanaman terutama pada

pertanian tadah hujan (rainfed agriculture).

Persamaan Neraca Air

Neraca air tanah seperti halnya pembukuan keuangan yang meliputi catatan

pemasukan dan pengeluaran, merupakan perhitungan jumlah air yang masuk yang

keluar dan yang disimpan dalam ruangan zona (mintakat) perakaran dan selama

kurun waktu (periode) tertentu. Persamaan neraca air tanah menolong kita untuk

membuat perkiraan terhadap beberapa variabel yang berpengaruh terhadap jumlah

air dalam tanah.

Dengan menggunakan neraca air tanah kita bisa mengidentifikasi periode di mana

terjadi kekurangan air (water stress) atau kelebihan air (excess) yang memberikan

dampak negatif terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Jadi, pengenalan

terhadap hal ini membantu menemukan

praktek manajemen yang tepat untuk menghindarkan terjadinya hambatan guna

meningkatkan produksi tanaman.

Jumlah air dalam lapisan tanah ditentukan oleh faktor-faktor yang memberikan air

dan yang mengambil air dari lapisan tersebut. Sehingga persamaan neraca air

tanah bisa dinyatakan dalam bentuk yang paling sederhana sebagai beikut :

Perubahan air dalam tanah = Jumlah air masuk – Kehilangan air

Penambahan Air ke dalam Tanah :

Air biasanya masuk kedalam tanah melalui tiga cara yang bisa diukur, yaitu hujan

atau presipitasi (P), irigasi (I) dan sumbangan dari air tanah melalui (K). Air

tanah menyumbangkan air ke zona perakaran melalui proses kenaikan air secara

kapiler dan jumlahnya cukup memadai apabila permukaan air tanah dangal (dekat

dengan permukaan tanah).

Jadi, masukan air ke dalam tanah dapat dinyatakan dengan :

2

Pemasukan Air = P + I + K

Pengambilan Air dari dalam Tanah

Air meninggalkan lapisan tanah melalui proses evaporasi atau penguapan dari

permulaan tanah dan/atau transpirasi oleh tanaman yang dikenal dengan istilah

evapotranspirasi (ET), dan drainasi dalam (D). Sebagian air hujan tidak sempat

masuk ke dalam tanah (infiltrasi) karena mengalir di permukaan sebagai limpasan

permukaan atau runoff (LP). Ketiga variabel kehilangan air dari lapisan tanah ini

merupakan faktor negatif dalam persamaan neraca air, yang dinyatakan sebagai

berikut :

Kehilangan Air = ET + D + LP

Neraca Air Tanah

Perubahan kandungan air tanah merupakan perbedaan antara jumlah air yang

masuk dan air yang keluar, dinyatakan melalui persamaan :

Perubahan Jumlah Air dalam Tanah = (P + I + K) – (ET + D + LP)

Air dalam tanah ini berada dalam zona perakaran selama periode waktu tertentu.

Jumlah air ini bisa diukur. Besarnya perubahan jumlah air dalam lapisan ini antara

satu pengukuran dengan pengukuran kedua dipengaruhi oleh sumbangan dari

komponen-komponen persamaan neraca air. Misalnya, jumlah air yang ada dalam

zona perakaran pada saat awal adalah M1 dan pada akhir periode menjadi M2,

maka persamaan neraca air dapat dinyatakan dengan :

M1 – M2 = P + I + K – ET - D – LP

atau

M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP

3

Melalui persamaan ini, kita bisa menghitung salah satu variabel apabila variabel-

variabel lainnya sudah diketahui.

Data kuantitatif curah hujan (P), evapotranspirasi (ET), drainasi dalam (D) dan

kandungan air pada saat tertentu )M1 dan M2) untuk berbagai lokasi dan berbagai

praktek sangat bermanfaat untuk memilih strategi manejemen air yang tepat.

Perhitungan Neraca Air Tanah

Contoh Kasus

Komponen Neraca Air

Kasus 1

(tanaman

jagung)

Kasus 2

(tanaman

gandum)

Periode Waktu 1 Agu – 31 Agu 10 Jun – 30

Sep

Kadar Air dalam profil tanah

(pengamatan awal)

300 mm 150 mm

Curah Hujan 70 mm 600 mm

Irrigasi 0 mm 0 mm

Kapilaritas dari Air Tanah Dalam 0 mm 0 mm

Evapotranspirasi 110 mm 530 mm

Limpasan permukaan 10 mm 70 mm

Drainasi ke lapisan dalam 0 mm 90 mm

Kadar Air dalam profil tanah

(pengamatan akhir)

250 mm 60 mm

Pertanyaan :

1. Berapakah “evapotranspirasi” yang terjadi pada kasus 1 ?

Jawab :

4

M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP

300+70+0+0 = 250+ET+0+10

370 = 260 + ET

ET = 370 – 260

ET = 110

2. Berapa besarnya air yang hilang akibat drainasi ke lapisan lebih dalam pada

kasus 2 ?

Jawab :

M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP

150 + 600 + 0 = 60 + 530 + D + 70

750 = 660 + D

D = 750 – 660

D = 90

3. Kedua contoh kasus di atas merupakan perhitungan neraca air dalam periode

yang agak panjang (20 hari dan 100 hari). Bagaimana jika neraca air ini harus

dihitung setiap minggu (mingguan) dan bagaimana pula jika setiap haris

(harian). Apa yang perlu menjadi perhatian (diskusikan !) ?

Jawab :

jika neraca air dihitung harian, maka perlu dilakukan pengamatan pada setiap

komponen-komponen yang dibutuhkan untuk menghitung neraca air, seperti

kadar air, curah hujan, evapotranspirasi, dll. Namun apabila neraca air

dihitung setiap minggu maka pengamatan dapat dilakukan setiap 1 minggu

sekali saja. Yang perlu diperhatikan dalam hal ini ialah irigasi dan curah hujan

karena hujan dapat turun kapan saja dan pemberian irigasi juga tentunya

harus disesuaikan dengan intensitas curah hujan, kemampuan tanah dan

karakteristik tanaman. Misalnya, pada tanaman jagung secara umum

5

membutuhkan 2 liter air per tanaman per hari saat kondisi panas dan berangin.

apabila dalam seminggu tidak terjadi hujan dan air tersedia tidak memenuhi

kebutuhan air tanaman, maka perlu dilakukan irigasi. Namun, jika dalam 1

minggu hujan terjadi selama 4 hari dengan curah hujan yang tinggi, maka air

tersedia dapat melebihi kebutuhan air jagung sehingga perlu dilakukan

drainase agar pertumbuhan tanaman jagung tidak terganggu. Irigasi dan

drainase tidak perlu dilakukan apabila jumlah air tersedia sudah dapat

memenuhi kebutuhan jagung (2 liter per tanaman per hari).

Irigasi adalah praktek memberikan air kepada tanaman sesuai dengan kemampuan

tanah dan kebutuhan tanaman. Dari penjelasan dan contoh kasus di atas,

diskusikan dan jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini :

1. Apakah yang dimaksud dengan “sesuai dengan kemampuan tanah” dalam

pernyataan di atas?

Jawab :

Yang dimaksud dengan kemampuan tanah pada pernyataan di atas adalah

kemampuan tanah dalam menyerap dan menyimpan air di dalam ruang

pori. tanah mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda-beda oleh

karena kemampuan untuk menyimpan dan menyerap air tidak sama.

2. Apakah yang dimaksud dengan “memberikan air sesuai kebutuhan

tanaman” ?

Jawab :

Maksudnya, takaran air yang diberikan pada tanaman harus sesuai dengan

kebutuhan air tanaman. Misalnya pada tanaman jagung dibutuhkan 2 liter

air per tanaman per hari. Jadi air yang harus diberikan pada jagung tidak

boleh kurang/lebih dari 2 liter air per tanaman per hari. Tanaman

memerlukan air dalam jumlah yang berbeda-beda sesuai dengan

karakteristik dan usia tanaman.

3. Jelaskan dengan ringkas, bagaimana cara mengukur setiap komponen

neraca air tersebut !

6

Jawab :

1. Kadar air, dengan menggunakan rumus

2. Curah hujan, Metode Mononobe

I :

Intensitas curah

hujan (mm/jam)

T : Lamanya curah hujan / durasi curah hujan (jam)

R24 :

Curah hujan rencana dalam suatu periode

ulang, yang nilainya didapat dari tahapan

sebelumnya (tahapan analisis frekuensi)

4. Evapotranspirasi metode Blaney-Criddle

ETo = c [p (0,46T + 8)] mm/hari

ETo = evaporasi tetapan

T = temperatur rata-rata (0C) selama bulan yang ditinjau

P = rata-rata prosentase dari jumlah jam siang tahunan, besarnya didapat dari

tabel, dicari berdasar bulan dan letak lintang (misal bulan Januari, 400 lintang

selatan maka P= 0,33)

C = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga minimum lengas nisbi

(RHmin), jam penyinaran dan kecepatan angin siang hari

5. Dari komponen-komponen neraca air yang diuraikan di atas, komponen

manakah yang bisa diukur dengan relatif mudah dan komponen mana yang

7

sulit dilakukan pengukuran ? Apa pertimbangannya Sdr mengatakan

demikian ?

Jawab :

6. Dari komponen-komponen neraca air tsb, komponen irigasi adalah yang

selalu menjadi tujuan akhir dari pertanyaan yang diajukan, sehingga

komponen-komponen lainnya harus diketahui. Jika pengukurannya sulit,

maka terpaksa harus dilakukan penaksiran, misalnya terhadap komponen

evapotranspirasi. Jelaskan bagaimana menaksir evapotranspirasi

tanaman ?

Jawab :

Evaporasi merupakan proses fisis perubahan cairan menjadi uap, hal ini

terjadi apabila air cair berhubungan dengan atmosfer yang tidak jenuh,

baik secara internal pada daun (transpirasi) maupun secara eksternal pada

permukaan-permukaan yang basah. Suatu tajuk hutan yang lebat menaungi

permukaan di bawahnya dari pengaruh radiasi matahari dan angin yang

secara drastis akan mengurangi evaporasi pada tingkat yang lebih rendah.

Transpirasi pada dasarnya merupakan salah satu proses evaporasi yang

dikendalikan oleh proses fotosintesis pada permukaan daun (tajuk).

Perkiraan evapotranspirasi adalah sangat penting dalam kajian-kajian

hidrometeorologi.

8