DESAIN BANGUNAN BAGI NUMBAK DAN NGERIRUN PADA SISTEM DISTRIBUSI AIR IRIGASI SUBAK BERDASARKAN KONSEP PEMIAS
SKRIPSI
Oleh :
NI KADEK SUMIASIH NIM. 1211305006
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2016 i
DESAIN BANGUNAN BAGI NUMBAK DAN NGERIRUN PADA SISTEM DISTRIBUSI AIR IRIGASI SUBAK BERDASARKAN KONSEP PEMIAS
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
Oleh :
NI KADEK SUMIASIH NIM. 1211305006
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2016 ii
iii
Ni Kadek Sumiasih 1211305006. Desain Bangunan Bagi Numbak dan Ngerirun pada Sistem Distribusi Air Irigasi Subak Berdasarkan Konsep Pemias. Di bawah bimbingan Ir. I Wayan Tika, MP. selaku pembimbing I dan I Putu Gede Budi Sanjaya, S.TP., MT. selaku pembimbing II. ABSTRAK Bangunan bagi (tembuku) numbak dan ngerirun merupakan salah satu jenis bangunan bagi yang digunakan pada subak. Pembelokan aliran pada bangunan bagi ngerirun menyebabkan terjadinya reduksi yang dipengaruhi oleh perbedaan kecepatan dan menyebabkan adanya perbedaan debit dengan bangunan bagi numbak. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) untuk mengetahui tingkat koefisien pemias pada bangunan bagi (tembuku) dengan aliran numbak dan ngerirun, dan (2) untuk mendapatkan dimensi bangunan bagi (tembuku) numbak dan ngerirun yang memberi keadilan ditinjau dari aspek pemias. Analisis debit riil dilakukan dengan mengukur lebar ambang dan tinggi air pada bangunan bagi dan debit seharusnya dihitung dengan menggunakan perbandingan luas lahan yang dialiri. Debit riil dan debit seharusnya digunakan untuk menentukan koefisien pemias dan koefisien pemias digunakan untuk menentukan desain lebar ambang seharusnya pada bangunan bagi. Berdasarkan hasil analisis rata-rata koefisien pemias adalah 0.095 dengan nilai reduksi 0.095. Hubungan tinggi air dengan koefisien pemias sangat tinggi dengan R2 sebesar 0.942. Nilai RMSE lebar ambang sebesar 38.86%. Lebar ambang seharusnya pada subak didapat dengan membagi lebar ambang riil dengan koefisien pemias. Setelah disosialisasikan ke beberapa pekaseh sebagian besar pekaseh setuju jika ada koefisien pemias yang bisa digunakan untuk memberi pelampias pada bangunan bagi ngerirun. Kata Kunci: Bangunan bagi (tembuku), numbak dan ngerirun, Debit, Koefisien Pemias, Lebar Ambang, Subak.
iv
Ni Kadek Sumiasih 1211305006. Desain Bangunan Bagi Numbak dan Ngerirun pada Sistem Distribusi Air Irigasi Subak Berdasarkan Konsep Pemias. Supervised by Ir. I Wayan Tika, MP. as first suvervisor dan I Putu Gede Budi Sanjaya, S.TP., MT. as second suvervisor. ABSTRACT Divider structure (tembuku) numbak and ngerirun is one of structure that used as divider in Subak irrigation. Diversion of flow in the tembuku ngerirun was causing reduction is influenced by the difference speed and makes the difference rate of flow with tembuku numbak. The purposes of this research were: (1) to determine the level of the pemias coefficient on tembuku numbak and ngerirun, and (2) to get the dimensions of the tembuku numbak and ngerirun that review by pemias aspects. The real rate of flow analysed by measuring the width and height of water on the tembuku and the must rate of flow calculated by using the ratio of irrigated land area. The real rate of flow and the must rate of flow were used to determine pemias coefficients and pemias coefficients used to determine the must width of the threshold design of tembuku. Based on analysis, the average pemias coefficient was 0.095 or a value of pemias reduction was 0.095. Correlation of height of water and pemias coefficient was very high with R2 was 0.942. RMSE of width threshold value was 38.86%. The must width of the threshold at Subak is obtained by dividing the real width threshold with (1- pemias coefficients). After socialized to some pekaseh, they were mostly agree if there pemias coefficients that can be used to give pelampias on tembuku ngerirun. Keywords: Divider stucture (tembuku), numbak and ngerirun, Rate of flow, Pemias coefficient, width threshold, Subak.
v
RINGKASAN
Dalam usaha mendapatkan air irigasi dari suatu sumber, subak membangun berbagai fasilitas irigasi. Cara untuk mendistribusikan air kepada segenap anggota subak adalah melalui bangunan bagi (tembuku). Bangunan bagi yang secara tradisional masih dipakai oleh subak adalah bangunan bagi yang dikenal dengan istilah numbak dan ngerirun dengan pembagian air yang proporsional dengan luas lahan. Aliran numbak artinya aliran yang lurus, sedangkan aliran ngerirun merupakan aliran yang berbelok ke samping, sehingga akan menyebabkan adanya reduksi aliran. Di lapangan dapat ditemukan bahwa untuk menghindari konflik yang terjadi pada bangunan bagi dengan sistem numbak dan ngerirun biasanya lebar atau tinggi saluran antara bangunan numbak dan ngerirun berbeda yang kemudian disebut
dengan pelampias/pemias. Pemias dalam saluran irigasi merupakan
jumlah air yang susut atau berkurangnya debit air yang diterima karena adanya perbedaan kecepatan aliran karenan pembelokan (pada bangunan bagi) atau berkurangnya debit air yang diterima dari hulu sampai dengan hilir karena adanya penyusutan yang disebabkan oleh rembesan, infiltrasi dan perkolasi (pada saluran). Koefisien Pemias merupakan koefisien reduksi dari aliran yang seharusnya dan digunakan untuk mengetahui lebar yang harus ditambahkan pada masing-masing ambang bangunan bagi. Jika dikaitkan dengan konsep mekanika fluida, kecepatan aliran fluida (V) dari suatu penampang aliran tidak sama diseluruh penampang aliran, akan tetapi bervariasi menurut tempatnya (Anonim, 2012). Apabila cairan bersentuhan dengan batasnya (di dasar dan dinding saluran) kecepatan alirannya adalah nol.
vi
Dengan adanya perbedaan aliran tersebut maka terdapat perbedaan debit yang terjadi pada bangunan bagi irigasi khususnya pada sistem ngerirun yangmana debit pada bangunan bagi ngerirun akan lebih kecil daripada bangunan bagi numbak. Oleh karena itu perlu dilakukan analisis koefisien pemias pada distribusi air irigasi dengan sistem numbak dan ngerirun di subak agar debit yang keluar proporsional dengan luas lahan yang dialiri. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) untuk mengetahui tingkat koefisien pemias pada bangunan bagi (tembuku) dengan aliran numbak dan ngerirun, dan (2) untuk mendapatkan dimensi bangunan bagi (tembuku) numbak dan ngerirun yang memberi keadilan ditinjau dari aspek pemias dalam rangka untuk mendesain bangunan bagi. Penelitian ini menggunakan pendekatan analisis kuantitatif melalui survey dan pengambilan data primer menggunakan 15 sampel penelitian. Sesuai dengan syarat penelitian yang dikemukakan oleh Suryani (2015), jumlah minimum sampel pada penelitian eksperimen adalah 15 sampel. Survey dilakukan untuk memperoleh bangunan bagi numbak dan ngerirun dan luas lahan yang di aliri oleh setiap bangunan bagi tersebut. Pengukuran data primer dilakukan untuk memperoleh debit riil dan debit seharusnya agar mendapat niali koefisien pemias. Setelah mendapatkan koefisien pemias kemudian dilakukan perhitungan nilai RMSE, hubungan tinggi air dengan koefisien pemias, dan aplikasi pemias (desain lebar ambang berdasarkan konsep pemias) pada masing-masing subak. Hasil penelitian menunjukan bahwa rata-rata koefisien pemias dari keseluruhan subak sampel adalah sebesar 0.095 yang artinya debit air yang ada pada masing-masing bangunan bagi yang menjadi sampel penelitian adalah sebesar x seharusnya adalah x/(1-0.095) sehingga lebar ambang dilebarkan dibagi
vii
dengan (1- koefisien pemias). Hasil rata-rata koefisien pemias 0.095 mengindikasikan bahwa rerugi atau reduksi yang dihasilkan pada bangunan bagi ngerirun adalah sebesar 0.095 yang masih lebih tinggi dari rerugi yang bisa diabaikan sehinggi lebar ambang perlu dievaluasi atau dilebarkan. Semakin tinggi air pada bangunan bagi maka koefisien pemias akan semakin rendah yang artinya reruginya juga semakin rendah. Nilai R2 adalah sebesar 0.942 yang artinya variabel tinggi air memiliki pengaruh sebesar 94.2% terhadap variabel koefisien pemias. Persamaan regresi dari kedua variabel tersebut adalah Y = -0.0028X + 0.071. Nilai RMSE sebesar 38.86% yang mana nilai tersebut >10% sehingga secara umum dapat dinyatakan bahwa pembagian air dari segi lebar ambang pada bangunan bagi numbak dan ngerirun masih kurang akurat atau kurang proporsional. Aplikasi pemias pada masing-masing subak dilakukan dengan cara mencari lebar ambang seharusnya yaitu hasil bagi antara lebar ambang riil dengan 1- koefisien pemias. L1, L2, L3 merupakan lebar ambang berturut-turut dari lebar ambang kiri, lebar ambang tengah, lebar ambang kanan. Seperti contoh kasus pada Subak Bunyuh BB.2 lebar ambang dari kiri, tengah, kanan secara berturutturut adalah 14 cm, 66 cm, 40 cm menjadi 15.5 cm, 66 cm, 44 cm. Begitu pula untuk subak-subak sampel yang lain mengikuti perhitungan pada Subak Bunyuh BB.2. Setelah diinformasikan ke beberapa pekaseh sebagian besar pekaseh setuju jika ada koefisien pemias yang bisa digunakan untuk memberi pelampias pada bangunan bagi ngerirun.
viii
RIWAYAT HIDUP Penulis adalah Ni Kadek Sumiasih dilahirkan di Kecamatan Karangasem pada tanggal 1 Desember 1994. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara pasangan I Made Sibet dan Ni Wayan Sukimi. Penulis memulai pendidikan di SD N 5 Seraya Barat, Karangasem Bali pada tahun 2000 dan menyelesaikannya pada tahun 2006, kemudian melanjutkan pendidikan di SMP N 3 Amlapura dan berhasil menyelesaikannya pada tahun 2009. Tahun 2009 penulis melanjutkan pendidikan ke SMA N 3 Amlapura sampai dengan tahun 2012. Penulis tercatat sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana pada tahun 2012 melalui jalur SNMPTN undangan dengan mendapatkan beasiswa BIDIKMISI dan mengambil Program studi Teknik Pertanian (TEP). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi intra dan ekstra kampus, diantaranya menjabat sebagai Bendahara II HMJ (Himpunan Mahasiswa Jurusan) Teknik Pertanian periode 2013-2014, Sekretaris I HMJ (Himpunan Mahasiswa Jurusan) Teknik Pertanian periode 2014-2015, Divisi Infokom pada Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian Indonesia (IMATETANI) periode 2014, Divisi Badan Pengawas Organisasi (BPO) pada Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian Indonesia (IMATETANI) periode 2015, serta aktif sebagai panitia pelaksana dan pengarah kegiatan mahasiwa Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana. Penulis juga pernah mengikuti Praktek Kerja Lapangan di Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Bali.
ix
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat serta anugrah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Desain Bangunan Bagi Numbak dan Ngerirun Pada Sistem Distribusi Air Irigasi Subak Berdasarkan Konsep Pemias”. Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Keberhasilan penulis tidak hanya didasarkan atas kerja keras penulis tetapi juga berkat dukungan serta bantuan yang penulis terima dari awal dimulainya penelitian ini hingga akhir penulisan skripsi. Untuk itu, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Direktorat
Jendral
Pendidikan
Tinggi,
Kementrian
Pendidikan
dan
Kebudayaan Republik Indonesia yang telah memberikan bantuan biaya pendidikan berupa beasiswa BIDIKMISI sejak tahun 2012 sampai dengan 2016. 2.
Bapak Dr. Ir. I Dewa Gde Mayun Permana, MS. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
3.
Bapak Dr. Ir. I Wayan Widia, M.SIE. selaku Ketua Jurusan Teknik Pertanian, FTP Unud.
4.
Bapak Ir. I Wayan Tika MP. selaku pembimbing I dan Bapak I Putu Gede Budi Sanjaya, S.TP., MT. sebagai pembimbing II yang telah banyak membantu, membimbing dan mengarahkan selama penelitian hingga penyelesaian skripsi ini.
x
5.
Para Pekaseh Subak (Subak Bregiding, Subak Taman, Subak Citra, Subak Blakiuh, Subak Tembin, Subak Banjar Rame, Subak Tunon, Subak Lodtunduh, Subak Bunyuh dan Subak Guama) yang telah mengizinkan dan memberikan segala informasi yang berkaitan dengan penelitian.
6.
Bapak/Ibu dosen TEP dan staf pegawai FTP Unud yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
7.
Kedua orang tua (I Made Sibet dan Ni Wayan Sukimi), adik-adik (Ni Nyoman Ayu Sarianti dan Ni Nyoman Arliani), serta I Gede Arnawa, Amd.Kep., yang selalu memberikan dukungan, doa, semangat, dan menjadi tempat berbagi keluh kesah.
8.
Teman-teman TEP angkatan 2012 khususnya Cik, Eva, Ayu Adi, Ria, Yanti yang sudah membantu dan menemani dalam pengambilan data ke subak, serta teman-teman lainnya yang sudah selalu memberi semangat, sharing, berbagi canda tawa dan menemani di perpustakaan.
9.
Rekan-rekan FTP Unud angkatan 2012 yang tak bisa disebut satu persatu, terima kasih atas segala semangat dan dukungannya. Penulis berharap, semoga skripsi ini dapat dipergunakan sebagai mana
mestinya sehingga dapat bermanfaat bagi banyak orang. Penulis sadar bahwa penulisan skripsi ini jauh dari sempurna, sehingga penulis berharap kritikan serta saran-saran dari para pembaca yang bersifat membangun.
Denpasar,
Juli 2016
Penulis xi
DAFTAR ISI Halaman COVER
i
JUDUL
ii
HALAMAN PENGESAHAN
iii
ABSTRAK
iv
ABSTRACT
v
RINGKASAN
vi
RIWAYAT HIDUP
ix
KATA PENGANTAR
x
DAFTAR ISI
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR GAMBAR
xv
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
DAFTAR ISTILAH
xvii
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan
3
1.4 Manfaat Penelitian
4
1.5 Batasan Sistem Penelitian
4
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Distribusi Air di Subak
5
2.1.1 Bangunan Bagi Numbak dan Ngerirun
7
2.2 Prinsip Aliran Fluida
8
2.2.1 Debit Aliran
8
2.2.2 Pola Kecepatan Aliran
9
2.2.3 Bilangan Reynold
10
2.3 Pengukuran Debit Secara Langsung
11
2.4 Kehilangan Air dan Pemias.……………………………………………….. 15
xii
2.5 Reduksi pada Pembelokan Pipa…………………………………………… 17
III. METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
18
3.2 Sarana Penelitian
18
3.3 Pelaksanaan Penelitian
18
3.4 Asumsi-Asumsi
19
3.5 Analisis Debit Riil dan Seharusnya
19
3.6 Analisis Koefisien Pemias
20
3.7 Analisis Hubungan Tinggi Air dengan Koefisien Pemias
21
3.8 Menghitung Nilai RMSE
22
3.9 Contoh Aplikasi pada Salah Satu Subak
22
3.10 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian
25
IV. PEMBAHASAN 4.1 Debit Riil dan Debit Seharusnya
26
4.2 Koefisien pemias
31
4.3 Hubungan Tinggi Air dengan Koefisien Pemias
33
4.4 Nilai RMSE (Root Mean Square Error)
37
4.5 Contoh Aplikasi Pemias pada Masing-masing Subak
39
V. KESIMPULAN 4.1 Kesimpulan
41
4.2 Saran
42
DAFTAR PUSTAKA
43
xiii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Debit Riil dan debit seharusnya
24
Tabel 2. Debit Riil pada pengukuran 1
26
Tabel 3. Debit Riil pada pengukuran 2
27
Tabel 4. Debit Riil pada pengukuran 3
28
Tabel 5. Debit Seharusnya pada pengukuran 1
29
Tabel 6. Debit Seharusnya pada pengukuran 2
29
Tabel 7. Debit Seharusnya pada pengukuran 3
30
Tabel 8. Nilai Koefisien Pemias pada masing-masing subak sampel
31
Tabel 9. Hubungan Tinggi air dengan koefisien pemias
34
Tabel 10. Nilai RMSE
38
Tabel 11. Lebar ambang seharusnya pada bangunan bagi
39
xiv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Jaringan Irigasi Subak
6
Gambar 2. Bangunan bagi numbak dan ngerirun dengan sudut lebih dari 900……. 7 Gambar 3. Bangunan bagi numbak dan ngerirun dengan sudut 90 8 Gambar 4. Distribusi kecepatan aliran di arah horisontal
9
Gambar 5. Distribusi kecepatan aliran di arah vertikal
10
Gambar 6. Bendung Trapesium atau Bendung Cipoletti Tampak Depan
12
Gambar 7. Bendung Trapesium atau Bendung Cipoletti Tampak Samping
13
Gambar 8. Bendung segitiga dengan sudut 90 0 Tampak Depan
14
Gambar 9. Bendung segitiga dengan sudut 90 0 Tampak Samping
14
Gambar 10. Bendung empat persegi dengan kontraksi ujung tampak depan
15
Gambar 11. Bendung empat persegi dengan kontraksi ujung tampak samping
15
Gambar 12. Perbedaan pembelokan pada pipa
17
Gambar 13. Bendung empat persegi dengan kontraksi ujung tampak depan
20
Gambar 14. Titik Bangunan Bagi yang diukur
21
Gambar 15. Contoh Bangunan Bagi yang diukur
23
Gambar 16. Diagram alir pelaksanaan penelitian
25
Gambar 17. Grafik hubungan tinggi air dengan koefisien pemias
35
Gambar 18. Grafik hubungan tinggi air dengan koefisien pemias tinggi air 1-5
35
Gambar 19. Grafik hubungan tinggi air dengan koefisien pemias tinggi air >5
36
xv
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Debit Air
45
Lampiran 2. Koeifsien Pemias…………………………………………………….. 48 Lampiran 3. Analisis regresi tinggi air dengan koefisien pemias 52 Lampiran 4. Aplikasi pemias pada masing-masing subak
54
Lampiran 5. Dokumentasi penelitian
55
xvi xvi
DAFTAR ISTILAH Abangan
= talang
Aungan
= terowongan
Bindu
= lubang udara dan lubang kontrol dalam bentuk tegak
Calung
= lubang udara dan lubang kontrol dalam bentuk mendatar.
Empelan
= bendung atau (free intake)
Langki atau tanjerig = pembatas aliran banjir Ngerirun
= aliran kesamping pada bangunan bagi.
Numbak
= aliran lurus pada bangunan bagi
Pangkung
= lembah alam
Pekiyuh
= peluap samping
Pemias
= air yang tereduksi
Petaku
= terjunan
Telabah
= saluran terbuka untuk mengalirakan air dari bangunan utama
Telabah pemaron
= saluran tersier
Telabah penyahcah
= saluran kuarter
Telabah pengutangan = saluran pembuangan Telepus
= siphon
Tembuku aya = bangunan bagi primer Tembuku gede = bangunan bagi skunder Tembuku pemaron
= bangunan bagi tersier
Tembuku penyahcah = bangunan bagi kuarter Tembuku pengalapan = bangunan pembagi di petak sawah
xvii
