perencanaan irigasi

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Berdasarkan kepustakaan mengenai sejarah kehidupan manusia, dapat diketahui bahwa hubungan antara manusia dengan sumber daya air sudah terjalin sejak berabad-abad yang lalu. Kerajaan – kerajaan besar yang sempat mencapai kejayaannya, baik di Negara kita maupun di belahan dunia yang lain, sebagian besar muncul dan berkembang dari lembah dan tepi sungai (Kerajaan Majapahit, Sriwijaya, Mesir, Mesopotamia, dan lain-lain)
Beberapa hal yang penting menyebabkan eratnya hubungan manusia dengan sumber daya air, dapat disebutkan antara lain :

Kebutuhan manusia akan kebutuhan makanan nabati, untuk kelangsungan hidupnya, manusia membutuhkan juga makanan nabati. Jenis makanan ini di dapat manusia dari usahanya dalam mengolah tanah dengan tumbuhan penghasil makanan, untuk keperluan tumbuh dan berkembangnya, tanaman tersebut memerlukan penanganan khusus, terutama dalam pengaturan akan kebutuhan airnya. Manusia kemudian membuat bangunan dan saluran yang berfungsi sebagai prasarana pengambil, pengatur dan pembagi air sungai untuk pembasahan lahan pertaaniannya. Bangunan pengambil air tersebut berupa bangunan yang sederhana dan sementara berupa tumpukan batu, kayu, dan tanah, sampai dengan bangunan yang permanen seperti bendung, waduk dan bangunan-bangunan lainnya.
Kebutuhan manusia akan kenyamanan dan keamanan hidupnya seperti telah diketahui bersama, dalam keadaan biasa dan normal, sungai adalah mitra yang baik bagi kehidupan manusia.Namun, dalam keadaan saat-saat tertentu, sungai pun adalah musuh manusia yang akan merusak kenyamanan dan keamanan hidupnya. Pada setiap kejadian dan kegiatan yang ditimbulkan oleh sifat dan perilaku sungai, manusia kemudian berfikir dan berupaya untuk sebanyak-banyaknya memanfaatkan sifat dan perilaku sungai yang menguntungkan dan memperkecil atau bahkan berusaha menghilangkan sifat yang merugikan kehidupan. Manusia lalu memanfaatkan sumber daya air sungai, misalnya bendungan-bendungan, pusat listrik tenaga air ataupun membuat bangunan yang diharapkan akan dapat melindungi manusia terhadap bencana yang ditimbulkan oleh perilaku sungai, misalnya waduk, krib, tanggul, penahan lereng, bronjong, dan fasilitas lainnya.Kenyataan sejarahpun kemudian membuktikan, bahwa manusia yang tidak bisa bersahabat dan melestarikan keberadaan sumber daya air yang ada, akan surut dan runtuh kejayaannya, kehancuran tersebut tidak hanya semata-mata karena disebabkan oleh perilaku sungai, namun kebanyakan merupakan proses akibat menurunnya fungsi sumber daya air sungai sehingga mematikan beberapa sarana dan prasarana yang penting bagi kehidupan manusia.

1.2 Beberapa Pengertian

Daerah pengairan adalah daerah pada pengairan sungai (DPS), dimana apabila terjadi peristiwa-peristiwa alam dan perubahan hidro-klimatologi, akan mempengaruhi kondisi pengaliran pada sungai tersebut.
Daerah irigasi atau daerah pengairan adalah kesatuan wilayah atau daerah yang mendapatkan air dari satu jaringan irigasi.
Daerah potensial adalah daerah yang mempunyai kemungkinan baik untuk dikembangkan.
Daerah fungsional adalah bagian dari daerah potensial yang telah memiliki jaringan irigasi yang telah dikembangkan, luas daerah fungsional ini sama atau lebih kecil dari daerah potensial.
Jaringan irigasi adalah saluran dan bangunan yang merupakan satu kesatuan dan diperlukan untuk pengaturan air irigasi mulai dari penyediaan, pengambilan, pembagian, pemberian, dan penggunaannya.
Petak irigasi adalah petak lahan yang memperoleh pemberian air irigasi dari satu jaringan irigasi.
Penyediaan irigasi adalah penentuan banyaknya air yang dapat dipergunakan untuk menunjang pertanian.
Pembagian air irigasi adalah penyaluran air yang dilaksanakan oleh pihak yang berwenang dalam eksploitasi pada jaringan irigasi utama hingga ke petak tersier.

1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan pembuatan suatu bangunan air di sungai adalah sebagai upaya manusia untuk meningkatkan faktor yang menguntungkan dan memperkecil atau menghilangkan fakor yang merugikan dari suatu sumber daya air terhadap kehidupan manusia.
Manfaat dari suatu bangunan air di sungai adalah untuk membantu manusia dan kelangsungan hidupnya, dalam upaya penyediaan makanan nabati dan memperbesar rasa aman dan kenyamanan hidup di lembah dan di tepi sungai.
Tujuan irigasi pada suatu daerah adalah upaya untuk penyediaan dan pengaturan air untuk menunjang pertanian dan sumber air ke daerah yang memerlukan dan mendistribusikan secara teknis dan sistematis.
Adapun manfaat suatu sistem irigasi adalah :
a. Untuk membasahi tanah, yaitu membantu pembasahan tanah pada daerah yang curah hujannya kurang atau tidak menentu.
b. Untuk mengatur pembasahan tanah, yang dimaksudkan agar daerah pertanian dapat diairi sepanjang waktu, baik pada musim kemarau maupun pada musim penghujan.
c. Untuk menyuburkan tanah yaitu dengan mengalirkan air yang mengandung lumpur pada daerah pertanian, sehingga tanah dapat menerima unsur-unsur penyubur.
d. Untuk kolmatase, yaitu meninggikan tanah yang rendah (rawa) dengan endapan lumpur yang dikandung oleh air irigasi.
Adapun maksud dan tujuan lainnya dalam penulisan rancangan ini adalah :
a. Untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Perencanaan Irigasi dan Bangunan Air.
b. Memahami perancangan daerah irigasi Kecamatan Pandrah yang meliputi rehabilitasi Saluran Sekunder PU.0 – PU.8 ketersediaan air dan kebutuhan air.
c. Menghitung ketersediaan dan kebutuhan air daerah Irigasi Kecamatan Pandrah.

1.4 Ruang Lingkup
Ruang lingkup dari penyusunan rancangan tugas besar ini adalah sistem irigasi, perancangan irigasi dan petak sawah, juga ketersediaan air di Kecamatan Pandrah, Bireun. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain :
a. Teori Hidrologi
Bagian ini membahas tentang definisi hidrologi, daerah aliran sungai, perkiraan data curah hujan wilayah, debit andalan, dan evapotranspirasi.

b. Sistem Irigasi

Saluran Primer yaitu saluran yang membawa air ke bendung saluran sekunder dan ke petak-petak tersier yang diairi. Batas ujung saluran primer adalah pada bangunan bagi yang terakhir.
Saluran Sekunder yaitu saluran yang 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 Muka Tersier yaitu saluran yang membawa air dari bangunan sadap tersier ke petak tersier yang terletak di seberang petak tersier lainnya. Saluran ini termasuk dalam wewenang dinas irigasi dan oleh sebab itu pemeliharaannya menjadi tanggung jawabnya.
c. Perhitungan Kebutuhan Air
Bagian ini membahas air yang dibutuhkan untuk mengalir petak-petak sawah dengan menyertakan perhitungan evaporasi potensial (Eto), curah hujan efektif, ketersediaan air, penyiapan lahan dan masa tanam. Data yang diperlukan adalah data curah hujan.
d. Perhitungan Ketersediaan Air
Ketersediaan air dihitung untuk mengetahui berapa luas lahan yang bisa terairi, proses perhitungan dimulai dari mencari peta, peta situasi, curah hujan, data iklim, jenis tanaman, pola tanam dan pada akhirnya diperoleh luas lahan yang dapat terairi.
BAB II
DASAR-DASAR TEORI

2.1 Kebutuhan Air Sawah Untuk Padi
2.1.1 Umum
Kebutuhan air sawah untuk padi ditentukan faktor-faktor berikut :
a. Penyiapan lahan
b. Penggunaan konsumtif
c. Perkolasi dan Rembesan
d. Pergantian lapisan air
e. Hujan efektif
Kebutuhan air sawah dinyatakan dalam mm/hari atau l/dtk tidak disediakan kelonggaran untuk efisiensi irigasi jaringan tersier dan utama.

2.1.2 Penyiapan Lahan Untuk Padi
Faktor- faktor yang penting yang menentukan besarnya kebutuhan air di sawah/penyiapan lahan adalah :
a. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan penyiapan lahan.
b. Jumlah air yang dibutuhkan untuk penyiapan lahan.

Jangka waktu penyiapan lahan
Bila selama penyiapan lahan menggunakan alat-alat manual maka jangka waktu yang dibutuhkan 1,5 bulan dan apabila peralatannya menggunakan mesin maka waktu yang dibutuhkan 1 bulan transplatasi (pemindahan bibit ke sawah) mungkin sudah setelah 3 sampai 4 minggu.
Kebutuhan air untuk penyiapan lahan
Rumus ini dipakai untuk memperkirakan kebutuhan air untuk penyiapan lahan.

Dimana :
PWR = Kebutuhan air untuk penyiapan lahan, mm
Sa = Derajat kejenuhan tanah setelah penyiapan lahan dimulai, %
Sb = Derajat kejenuhan tanah sebelum penyiapan lahan dimulai, %
N = Porositas tanah dalam
d = Asumsi kedalaman tanah setelah pekerjaan penyiapan lahan,
mm
Pd = Kedalam genangan setelah pekerjaan penyiapan lahan, mm
F1 = Kehilangan air sawah selama 1 hari, mm

Untuk tanah berat tanpa retak-retak kebutuhan air tanpa penyiapan lahan 200 mm termasuk air penjenuhan dan pengolahan lahan. Setelah transplantasi air ditambah 50 mm. secara keseluruhan air yang dibutuhkan 250mm dan jika lahan yang dibiarkan pada jangka waktu yang cukup lama (2,5 bulan atau lebih), maka lapisan air yang dibutuhkan 300 mm termasuk 50 mm setelah transplantasi.

Kebutuhan Air Selama Penyiapan Lahan
Digunakan metode yang dikembangkan van de goor dan zijltra 1968 metode yang digunakan laju air konstan dalam l/dtk dan menghasilkan rumus :

Dimana :
IR = Kebutuhan air irigasi di tingkat persawahan, mm/hari
M = Kebutuhan air untuk mengganti akibat evaporasi dan perkolasi yang sudah dijenuhkan M = E+P, mm/hari
Eo = Evaporasi air terbuka diambil 1,1 Eto selama penyiapan lahan, m/hari
P = Perkolasi
K = MT/s
T = Jangka waktu penyiapan lahan, hari
S = Kebutuhan air selama penyiapan lahan 200 mm dan transplantasi 50 mm

2.1.3 Penggunaan Konsumtif
Penggunaan konsumtif dihitung dengan rumus berikut :

Dimana :
ETc = Evapotranspirasi tanaman, mm/hari
Kc = Koefisien Tanaman
Eto = Evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari

Koefisien Tanaman
Harga-harga koefisien tanaman padi yang diberikan pada Tabel A.2.1 akan dipakai.

a. Harga-harga koefisien ini dipakai dengan rumus evapotranspirasi penman yang sudah dimodifikasi, dengan menggunakan metode yang diperkenalkan oleh medcol prosida atau FAO.
b. Varietas padi biasa adalah padi yang masa tumbuhnya lama.
c. Varietas unggul adalah padi yang jangka waktu tumbuhnya pendek.
d. Selama ½ bulan terakhir pemberian air irigasi ke sawah dihentikan kemudian koefisien tanaman diambil “nol” dan padi akan tumbuh dengan air yang tersedia.

2.1.4 Perkolasi
Perkolasi sangat bergantung kepada sifat-sifat tanah, laju perkolasi dapat mencapai 1-3 mm/hari, pada tanah yang lebih keras irigasi laju perkolasi bisa lebih tinggi, guna menentukan laju perkolasi, tinggi muka air tanah juga harus diperhitungkan.

2.1.5 Penggantian Lapisan Air

Setelah penumpukan, usahakan untuk menjadwalkan dan mengganti lapisan air menurut kebutuhan.
Jika ada, lakukan penggantian sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm (3,3 mm/hari selama ½ bulan) selama sebulan atau dua bulan setelah transplanstasi.

2.1.6 Curah Hujan Efektif (Re)
Untuk irigasi pada curah hujan efektif bulanan diambil 70% dari curah hujan minimum tengah bulanan dengan periode ulang 5 tahun.

Dimana :
Re = Curah hujan efektif, mm/hari
R (setengah bulan) 5 = Curah hujan minimum tengah bulan dengan periode ulang 5 tahun/mm

2.2 Rumus dan Kriteria Hidrolis
2.2.1 Rumus Aliran
Menggunakan rumus strickler untuk perencanaan ruas aliran saluran dianggaap saluran aliran tetap.

V = K.R2/3I1/2

A = (b + m . h)
P = (b + 2h)
Q = V x A
b = n x h

Dimana :
Q = Debit aliran, m/dtk
V = Kecepatan aliran
A = Potongan melintang aliran, m2
R = Jari – jari hidrolis, m
P = Keliling basah, m
h = tinggi air, m
I = Kemiringan energy
k = Koefisien kekerasan stricket, m1/3/dtk
m = Kemiringan talud (1 vertikal = m horizontal)

Rumus aliran diatas juga dikenal sebagai rumus Manning koefisien kekerasan manning (n) mempunyai nilai 1 dibagi dengan k = 1/k

2.2.2 Koefisien Kekerasan
Koefisien kekerasan bergantung kepada faktor-faktor berikut :

Kekerasan permukaan saluran,
Ketidak traturan permukaan saluran,
Trase,
Vegetasi (tetumbuhan), dan
Sedimen

Tabel 2.2 harga-harga kekerasan koefisien strickler (k) untuk saluran-saluran Irigasi tanah

Dan angka kekerasan manning dapat juga diambil pada buku Hidraulika saluran terbuka (open channel Hydraulics), yang ditulis atau dikarang Ven Te Chow. E.V Mensi Rosalina.

2.2.3 Tinggi Jagaan
Tinggi jagaan berguna untuk :

Menaikkan muka air di atas tinggi muka air maksimum
Mencegah kerusakan tanggul saluran

2.2.4 Lebar Tanggul
Untuk tujuan-tujuan eksploitasi, pemeliharaan dan inspeksi akan diperlukan tanggul sepanjang saluran dengan lebar minimum seperti tabel berikut :

Jalan inspeksi agar bangunan sadap dapat dicapai secara langsung dan usaha penyadapan secara liar makin sulit dilakukan. Lebar jalan inspeksi dengan perkerasan adalah 5.00 m atau lebih dengan sekurang-kurangnya 3.00 m.

BAB III
PERHITUNGAN PERENCANAAN IRIGASI

3.1 Perhitungan Kebutuhan Air Sawah

3.1.1 Perhitungan penyiapan lahan di bulan Mei
Maka penyiapan lahan di bulan Mei :
IR = M ek / (ek – 1)
Eo = 1,1 . Eto (KP.01, Rumus ...A.2.2 hal.160
= 1,1 x 5,5
= 6,05 mm/hari
M = Eo + P ≈ P = jenis tanah
= 6,05 + 2
= 8,05 mm/hari
k = (M.T)/S
= (8,05x30)/250
= 0,966
Maka :
IR = M ek / (ek – 1)
= 8,05 x e0,966 / (e0,966 – 1)
= 12,996 mm/hari
NFR = IR – RE
= 12,996 -1,5
= 11,496 mm/hari
Kebutuhan pengambilan air dihitung menggunakan persamaan :
DR = NFR/(ef.8,64)
= 11,496/(0,65x8,64)
= 2,047 liter/detik/ha ≈ Air yang mengalir dalam saluran.
Perhitungan debit air untuk sawah direncanakan A = 1000 ha sehingga dapat dihitung kebutuhan air sebagai berikut :
QP = (DR.A)/1000
= (2,047 x 1000)/1000
= 2,047 m3/dtk

3.1.2 Perhitungan penyiapan lahan di bulan Juni
Untuk ½ bulan Juni 1
Etc = Eto . c3
Menggunakan tanaman padi varietas unggul metode FAO maka nilai koefisien tanaman pada 1.0 bulan
c1 = 1,1
c2 = 1,1
c3 = 1,1
sumber : KP 01 Tabel A.2-2 hal.167
sehingga :
Etc = Eto.c3
= 5,4 x 1,1
= 5,94 mm/hari
NFR = Etc + P - Re + WLR
= 5,94 + 2 – 1,2 + 1,7
= 8,44 mm/hari

    Untuk ½ bulan Juni 2
Etc = Eto . c3
c1  = 1,05 
c2  = 1,1

c3 = 1,08
sumber : KP 01 Tabel A.2-2 hal.167
sehingga :
Etc = Eto.c3
= 5,4 x 1,08
= 5,832 mm/hari
NFR = Etc + P - Re + WLR
= 5,832 + 2 – 1,2 + 1,7
= 8,332 mm/hari

3.1.3 Perhitungan penyiapan lahan di bulan Juli
Untuk ½ bulan Juli 1
Etc = Eto . c3
Menggunakan tanaman padi varietas unggul metode FAO maka nilai koefisien tanaman pada 1.0 bulan
c1 = 1,05
c2 = 1,05
c3 = 1,05
sumber : KP 01 Tabel A.2-2 hal.167
sehingga :
Etc = Eto.c3
= 4,5 x 1,05
= 4,725 mm/hari
NFR = Etc + P - Re + WLR
= 4,725 + 2 – 1,3 + 1,7
= 7,125 mm/hari
Untuk ½ bulan Juni 2
Etc = Eto . c3
c1 = 0,95
c2 = 1,05
c3 = 1,00

sumber : KP 01 Tabel A.2-2 hal.167
sehingga :
Etc = Eto.c3
= 4,5 x 1,00
= 4,5 mm/hari
NFR = Etc + P - Re + WLR
= 4,5 + 2 – 1,3 + 1,7
= 6,9 mm/hari
3.1.4 Perhitungan penyiapan lahan di bulan Agustus
Untuk ½ bulan Agustus 1
Etc = Eto . c3
Menggunakan tanaman padi varietas unggul metode FAO maka nilai koefisien tanaman pada 1.0 bulan
c1 = 0
c2 = 0,95
c3 = 0,48
sumber : KP 01 Tabel A.2-2 hal.167
sehingga :
Etc = Eto.c3
= 4,4 x 0,48
= 2,112 mm/hari
NFR = Etc + P - Re + WLR
= 2,112 + 2 – 1,4 + 1,7
= 4,412 mm/hari
Untuk ½ bulan Agustus 2
Etc = Eto . c3
c1 = 0
c2 = 0
c3 = 0
sumber : KP 01 Tabel A.2-2 hal.167
sehingga :
Etc = Eto.c3
= 4,4 x 0
= 0 mm/hari
NFR = Etc + P - Re + WLR
= 0+ 2 – 1,4 + 1,7
= 2,3 mm/hari

Keterangan :
Eto : Evapotranspirasi Potensial (mm/hari)
P : Perkolasi (mm/hari)
Re : Curah hujan efektif (mm/hari)
WLR : Penggantian lapisan air (mm/hari)
c1 : Koefisien tanaman
c2 : Koefisien tanaman
c3 : Koefisien tanaman rata-rata
Etc : Efapotranspirasi tanaman
NFR : Kebutuhan bersih, air sawah

3.2 Perhitungan Penampang Hidrolis

Dik : Q = 2,047 m3/det
b = 0,7 m
n = 1/k
= 1/70 ≈ KP.03 hal. 40
= 0,014 m
w = 0,6 m ≈ KP.03 hal. 43
S/I = 0,00138
m = 1 ≈ KP.03 hal. 82
Dit : h … ?

A = h (b + m.h)
= h (0,7 + 1.h)
= …?

P = b + (2 x h) x
= 0,7 + (2 x h) x
= 0,7 + (2 x h) x 1,414
= 0,7 + 2,828 h

V = x R2/3 x S1/2
= x R2/3 0,001381/2
= 2,015248 R2/3
= 2,653

    Dimana :

Q = debit saluran, m3/dt
V = kecepatan aliran, m/dt
A = potongan melintang aliran, m2
R = jari – jari hidrolis, m
P = keliling basah, m
b = lebar dasar, m
h = tinggi air, m
S/I = kemiringan energi (kemiringan saluran)
n/k = koefisien kekasaran Stickler, m1/3/dt
m = kemiringan talut (1 vertikal : m horizontal)

Jadi, dengan debit (Q) = 2,047 m3/dtk,
tinggi (h) = 0,865 m, dan
lebar penampang (b) = 0,700 m, maka mendapatkan
kecepatan aliran (v) = 1,512 m/dtk < Vizin = 3 m/s } Aman KP.03 hal 39
Lebar minimum tanggul tanpa jalan inspeksi = 1,50 m
Lebar minimum tanggul dengan jalan inspeksi = 5,00 m
di ambil dari KP.03 hal. 27 dengan debit (Q) = 1,512 m3/dtk