DSM/IP. 16 01/01/La-IRIGASI/2015 PUSLITBANG SUMBER DAYA AIR
EXECUTIVE SUMMARY
PENELITIAN HUJAN EFEKTIF UNTUK PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR IRIGASI
DESEMBER, 2015
Pusat Litbang Sumber Daya Air
0
Executive Summary
KATA PENGANTAR Sesuai Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Nomor : 34/PRT/M/2015 pada Tahun Anggaran 2015, Balai Irigasi melalui Satuan Kerja Balai Litbang Teknologi Irigasi melaksanakan kegiatan Penelitian Hujan Efektif untuk Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi. Tujuan kegiatan ini adalah untuk mendapatkan rumusan perhitungan hujan efektif. Selama ini, perhitungan kebutuan air irigasi masih berpedoman pada buku KP - 01 tahun 1986 dan tahun 2013, yang mengasumsikan bahwa besaran hujan efektif adalah sama untuk semua kondisi dan karakteristik lahan pertanian. Hal ini menyebabkan perhitungan kebutuhan air menjadi tidak akurat dan tidak sesuai dengan kondisi lahan setempat. Kegiatan ini termasuk dalam kelompok output Teknologi Terapan, untuk mendukung Teknologi Irigasi Hemat Air. Pada tahun 2015, dihasilkan output berupa naskah ilmiah tinjauan rumusan hujan efektif pada buku KP irigasi tahun 1986. Buku Executive Summary ini ditulis oleh Dadan Rahmandani, ST dan seluruh tim pelaksana kegiatan di bawah koordinasi Marasi Deon J., ST, MPSDA selaku Kepala Seksi Litbang dengan bimbingan Dr. Ir. Eko Winar Irianto, MT selaku penanggung jawab kegiatan. Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan kegiatan sampai tersusunnya Executive Summary ini. Bandung,
Desember 2015
Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air
Dr. Ir. William M. Putuhena, M.Eng NIP. 19570722 198503 1 002
Pusat Litbang Sumber Daya Air
1
Executive Summary
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ............................................................................................... 1 DAFTAR ISI............................................................................................................ 2 1.
Latar Belakang ............................................................................................... 3
2.
Tujuan ............................................................................................................ 3
3.
Sasaran Keluaran (Output) ............................................................................ 4
4.
Lingkup Kegiatan ........................................................................................... 4
5.
Metode ........................................................................................................... 4
6.
Hasil Kegiatan dan Pembahasan ................................................................... 6
7.
Kesimpulan dan Saran ................................................................................. 10
Pusat Litbang Sumber Daya Air
2
Executive Summary
1.
Latar Belakang Perhitungan curah hujan efektif untuk padi di sawah merupakan aspek yang
masih dipertentangkan, sehingga asumsi hujan efektif dalam perencanaan proyek irigasi masih beragam. Di Indonesia, perhitungan curah hujan efektif masih berpedoman pada buku Kriteria Perencanaan Irigasi tahun 1986 dan tahun 2013 (KP 01), dimana curah hujan efektif dihitung dengan mengalikan konstanta (0,7) dengan nilai curah hujan andalan yakni curah hujan rata-rata setengah bulanan (mm/15 hari) dengan kemungkinan terpenuhi 80%. Konstanta 0,7 pada formula perhitungan curah hujan efektif merupakan kesepakatan ahli irigasi Indonesia, dengan prediksi bahwa hujan yang jatuh di petak sawah tidak akan termanfaatkan secara utuh 100%, melainkan akan terbuang sebesar 30% melalui intersepsi, limpasan, perkolasi dan kehilangan lainnya. Namun demikian, konstanta 0,7 dirasakan sudah tidak relevan lagi dengan kondisi dan karakteriistik lahan irigasi di Indonesia saat ini, seiring dengan berkembangnya sistem pemberian air irigasi (pemberian air secara kontinyu, terjadwal, dan pemberian air secara terkontrol). Dengan demikian, perlu dilakukan tinjauan ulang terhadap perhitungan besaran hujan efektif dalam rangka keakuratan perhitungan kebutuhan air irigasi, mengingat kondisi karakteristik lahan di Indonesia sangat berbeda satu dengan yang lainnya. Pada tahun 2015, Pusat Litbang Sumber Daya Air melalui Balai Irigasi melakukan penelitian hujan efektif untuk perhitungan kebutuhan air irigasi. Kegiatan ini merupakan bagian dari kegiatan terintegrasi Pusat Litbang Sumber Daya Air yang termasuk dalam kelompok output teknologi terapan untuk mendukung teknologi irigasi hemat air. Kegiatan ini akan dilaksanan selama 2 (dua) tahun, dengan output tahun 2015 akan dihasilkan 1 (satu) naskah ilmiah tinjauan rumus hujan efektif pada Kriteria Perencanaan Irigasi Departemen PU, Ditjen Pengairan tahun1986 dan tahun 2016 akan dihasilkan 1 (satu) R-0 tata cara perhitungan hujan efektif. 2.
Tujuan Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mendapatkan rumusan perhitungan
hujan efektif, sebagai dasar untuk menyusun pedoman (R-0) tata cara perhitungan hujan efektif. Pusat Litbang Sumber Daya Air
3
Executive Summary
3.
Sasaran Keluaran (Output) Sasaran output kegiatan Penelitian Hujan Efektif untuk Perhitungan
Kebutuhan Air Irigasi adalah : Tahun
: 2015
Output
: 1 (satu) naskah ilmiah berupa tinjauan rumus hujan efektif pada buku Kriteria Perencanaan Irigasi 1986.
Komponen Output: a. Hasil diskusi tinjauan formula hujan efektif pada Buku Kriteria Perencanaan Irigasi 1986. b. Data data terkait perhitungan hujan efektif pada berbagai pola pemberian air dan karakteristik lahan pertanian. Tahun
: 2016
Output
: 1 (satu) R-0 tata cara perhitungan hujan efektif.
4.
Lingkup Kegiatan Kegiatan ini terdiri dari 2 (dua) lingkup kegiatan, yaitu :
a. Tinjauan formula hujan efektif pada buku Kriteria Perencanaan Irigasi 1986. b. Kajian hujan efektif di tingkat lahan pertanian. 5.
Metode
a. Tinjauan formula hujan efektif pada buku kriteria perencanaan irigasi 1986. Tinjauan formula hujan efektif ini dilakukan dengan studi referensi yaitu dengan mempelajari buku Kriteria Perencanaan Irigasi tahun 1986 dan beberapa literatur lainnya, kemudian dilanjutkan diskusi dan konsultasi dengan narasumber mengenai penggunaan formula rumus hujan efektif yang ada. Dengan adanya diskusi dan konsultasi ini, diharapkan mendapat beberapa masukan mengenai penggunaan formula hujan efektif. b. Kajian hujan efektif di tingkat lahan pertanian -
Pengamatan di Tingkat Lahan Pertanian Pengamatan hujan efektif di tingkat lahan pertanian dilakukan di dua karakteristik lahan yang berbeda, yaitu lahan perkolasi sedang dan lahan perkolasi tinggi. Pengamatan lahan perkolasi sedang dilakukan di Daerah Irigasi Cacaban, tepatnya di Petak Tersier Cacaban Rambut 2 kiri (CR 2 kiri),
Pusat Litbang Sumber Daya Air
4
Executive Summary
sedangkan pengamatan lahan perkolasi tinggi dilakukan di Daerah Irigasi Kali Bawang tepatnya di petak tersier Kali Bawang 20 kiri (KB 20 kiri). Sistem pemberian air di daerah pengamatan baik lahan perkolasi sedang maupun tinggi dilakukan secara kontinyu, tinggi pematang ± 200 mm dengan tinggi genangan antara 50 mm sampai 100 mm. Periode waktu pengamatan dilakukan selama satu musim tanam (MT-II), awal tanam dimulai pada awal bulan September, dengan varietas padi yang ditanam merupakan jenis varietas biasa (usia 120 hari kalender). Hasil pengamatan lapangan kemudian dianalisis berdasarkan imbangan air dengan pendekatan model “Freeboard” sehingga didapat rasio hujan efektif selama rentan waktu pengamatan. Rasio hujan efektif adalah perbandingan antara curah hujan yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman dengan curah hujan jatuh (terukur). -
Pengamatan di Tingkat Lahan Pertanian Simulasi model yang disusun pada penelitian ini adalah simulasi model hujan efektif pada lahan pertanian dengan tingkat perkolasi sedang dan tinggi. Pada simulasi model hujan efektif ini, kebutuhan air irigasi ditentukan berdasarkan status genangan air harian di petak sawah yang didasarakan beberapa teknik pemberian air (kontinyu, terjadwal dan terkontrol). Bagian yang dihitung dengan simulasi model ini adalah kurun waktu sejak pengolahan tanah, pertumbuhan sampai saat panen. Data curah hujan harian dan klimatologi yang digunakan, dikumpulkan dari stasiun meteorologi Tegal (lahan perkolasi sedang) dan stasiun Geofisika Yogyakarta (lahan perkolasi tinggi), yang diperoleh dari website dataonline.bmkg.go.id. Panjang data hujan dan klimatologi yang digunakan stimulasi dalam penelitian ini adalah 10 tahun, dari tahun 2005 sampai dengan tahun 2014. Perhitungan intersepsi (Ic) mengacu pada persamaan Hossain (rumus 6), dengan prediksi penutupan vegetasi berkembang linier dari 1% pada saat mulai tanam dan 100% pada saat panen. Sementara nilai perkolasi yang digunakan dalam simulasi model ini mengacu pada buku standar perencaan irigasi (KP 01, tahun 1986) untuk tanah perkolasi sedang diambil 2 – 3 mm/hari dan tanah perkolasi tinggi diambil 3 – 6 mm/hari.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
5
Executive Summary
6.
Hasil Kegiatan dan Pembahasan
6.1 Tinjauan Formula Hujan Efektif pada Buku KP Irigasi Tahun 1986. Hasil pelaksanaan diskusi tinjauan formula hujan efektif pada Buku KP Irigasi tahun1986 dan KP tahun 2013, diuraikan sebagai berikut: -
Formula perhitungan hujan efektif pada buku Kriteria Perencanaan (KP) irigasi tahun 1986 dan KP tahun 2013 belum mempertimbangkan faktor karakteristik curah hujan, teknik pemberian air, jenis dan umur tanaman, serta jenis tanah terkait perkolasi.
-
Konstanta 0,7 atau 70% pada formula perhitungan curah hujan efektif merupakan kesepakatan ahli irigasi Indonesia, dengan asumsi bahwa hujan yang jatuh di petak sawah tidak akan termanfaatkan secara utuh 100%, melainkan akan terbuang sebesar 30% melalui perkolasi, intersepsi, limpasan dan kehilangan lainnya.
-
Perlu dilakukan verifikasi penggunaan formula perhitungan hujan efektif selama ini terhadap beberapa daerah irigasi yang mempunyai kondisi dan karakteristik berbeda-beda.
-
Formula /rumus hujan efektif ke depan sebaiknya perlu di bedakan antara formula perhitungan hujan efektif untuk beberapa sistem pemberian air, musim kering dan musim basah.
6.2 Kajian Hujan Efektif di Tingkat Lahan Pertanian. a)
Pengamatan di Tingkat Lahan Pertanian Hasil pengamatan hujan efektif di tingkat lahan pertanian (Tabel 1 dan Tabel
2) menunjukan bahwa rasio hujan efektif berfluktuatif pada tiap pase pertumbuhan setengah bulanan. Pada lahan perkolasi tinggi, rasio hujan efektif berfluktuatif diantara 0,01 sampai dengan 0,77, sedangkan di lahan perkolasi sedang rasio hujan efektif berfluktuatif diantara 0,45 sampai dengan 0,74. Rasio hujan efektif tertinggi terjadi pada pertengahan fase vegetatif sampai petengahan fase generatif (30 – 75 HST), baik di lahan perkolasi tinggi maupun lahan perkolasi rendah. Rasio hujan efektif rata-rata hasil pengamatan lapangan di lahan perkolasi sedang (0,51) dan lahan perkolasi tinggi (0,25) lebih kecil dibanding dengan nilai konstanta (0,7) di buku KP irigasi 1986. Hal ini diduga dipengaruhi beberapa faktor diantaranya adalah: (i) faktor tinggi genangan, dimana teknik pemberian air di Pusat Litbang Sumber Daya Air
6
Executive Summary
lokasi pengamatan dilakukan secara kontinyu sehingga tinggi genangan sering berada diatas genangan normal (50 mm), hal ini dapat memperkecil kapasitas tampung petak sawah, sehingga ketika terjadi hujan, air hujan banyak yang melimpas daripada yang tertampung, (ii) Pola distribusi hujan, apabila hujan yang jatuh terdistribusi hanya satu periode saja misal terjadi hujan berturut-turut dalam intensitas lebat, maka besar hujan yang mampu dimanfaatkan cukup kecil. Sebaliknya jika hujan yang jatuh dapat terdistribusi cukup merata pada suatu periode tanam, maka kemampuan untuk memampaatkan hujan jatuh cukup besar. Tabel 1. Rasio Hujan Efektif Tengah Bulanan pada Lahan Perkolasi Tinggi
Sumber : Hasil Analisis
Dari Tabel 1 terlihat bahwa rasio hujan efektif berfluktuatif pada fase setengah bulanan dari mulai 0,01 - 0,77. Rasio tertinggi terjadi pada pertengahan pertama bulan Oktober, sedangkan rasio terendah terjadi pada pertengahan pertama di bulan Desember. Tabel 2. Rasio Hujan Efektif Tengah Bulanan pada Lahan Perkolasi Sedang
Sumber : Hasil Analisis
Dari Tabel 2 terlihat bahwa rasio hujan efektif berfluktuatif pada fase setengah bulanan dari mulai 0,45 sampai dengan 0,74. Rasio tertinggi terjadi pada
Pusat Litbang Sumber Daya Air
7
Executive Summary
pertengahan pertaman bulan Oktober, sedangkan rasio terendah terjadi pada pertengahan kedua di bulan Desember. b)
Simulasi Model Hujan Efektif Hasil simulasi hujan efektif pada beberapa teknik pemberian air di lahan
perkolasi sedang dan tinggi (Tabel 3 dan Tabel 4), dapat diketahui bahwa rasio hujan efektif teknik pemberian air secara terkontrol dan pemberian air secara terjadwal (0,44 – 0,74) lebih besar daripada rasio hujan efektif teknik pemberian air secara kontinyu (0,11 – 0,60). Dari hasil tersebut memberikan gambaran bahwa besaran hujan efektif sangat dipengaruhi oleh sistem pemberian air terutama kondisi muka air pada saat hujan terjadi. Teknik pemberian secara terkontrol dan terjadwal air diberikan maksimal setinggi genangan normal, sementara teknik pemeberian secara kontinyu tinggi genangan sering berada diatas genangan normal. Hal tersebut sangat erat kaitannya dengan kemampuan tampungan petak sawah, makin besar tampungan petak sawah, maka makin besar pula hujan yang bisa di tangkap. Begitu pula sebaliknya, makin kecil tampungan sawah maka makin kecil pula hujan yang dapat di tangkap Pada Tabel 3 dan Tabel 4, terlihat perbedaan antara rasio hujan efektif musim basah (MT-I) dengan musim kering (MT-II). Rasio hujan efektif musim kering rata-rata (0,52) lebih besar dari pada rasio musim basah rata-rata (0,45). Hasil tersebut menunjukan bahwa pada musim kering lahan sawah mempunyai kemampuan lebih besar untuk memanfaatkan hujan efektif di bandingkan dengan musim basah. Hal ini terjadi karena hujan efektif dan genangan menggunakan pertimbangan proses penampungan pada petak sawah. Apabila hujan turun pada saat genangan rendah, maka hujan tersebut sebagian besar akan mengisi kembali genangan sampai pada genangan maksimum. Sebaliknya apabila genangan mendekati genangan maksimum (tinggi pematang) maka sebagian besar hujan yang jatuh akan terbuang dan kurang termanfaatkan.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
8
Executive Summary
Tabel 3. Hasil Simulasi Hujan Efektif pada lahan Perkolasi Sedang Tahun 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Musim Tanam I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II
Hujan (mm)
Hujan Efektif Rasio Hujan dengan Hujan Efektif Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Kontinyu (mm) Terjadwal (mm) Terkontrol (mm) Kontinyu Terjadwal Terkontrol
991 191 1543 200 819 393 1180 255 998 170 925 667 972 222 1361 239 997 36 1119 147
162 65 176 100 197 79 203 87 158 63 177 156 169 72 183 106 153 20 159 21
594 131 690 113 609 254 800 157 664 97 517 482 658 130 602 131 549 20 545 75
709 131 691 113 609 254 800 157 664 97 664 482 670 130 602 131 555 20 545 75
0.16 0.34 0.11 0.50 0.24 0.20 0.17 0.34 0.16 0.37 0.19 0.23 0.17 0.32 0.13 0.44 0.15 0.57 0.14 0.14
0.60 0.68 0.45 0.56 0.74 0.65 0.68 0.62 0.67 0.57 0.56 0.72 0.68 0.59 0.44 0.55 0.55 0.57 0.49 0.51
0.72 0.68 0.45 0.56 0.74 0.65 0.68 0.62 0.67 0.57 0.72 0.72 0.69 0.59 0.44 0.55 0.56 0.57 0.49 0.51
Sumber : Hasil Perhitungan
Pada Tabel 3, terlihat bahwa rasio hujan efektif pada beberapa sistem pemberian air dari tahun 2005 sampai tahun 2014 bervariasi antara 0,11 sampai dengan 0,74. Pemberian air secara kontinyu rasio tertinggi terjadi pada tahun 2009 di musim tanam ke II (0,57) dan rasio terendah terjadi pada tahun 2006 di musim tanam ke I (0,11). Sedangkan pemberian air secara terjadwal dan terkontrol rasio tertinggi terjadi pada tahun 2007 di musim tanam ke I (0,74) dan rasio terendah terjadi pada tahun 2012 di musim tanam ke I (0,44). Tabel 4. Hasil Simulasi Hujan Efektif di tingkat lahan dengan Perkolasi Tinggi Tahun 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Musim Tanam I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II
Hujan (mm)
Hujan Efektif Rasio Hujan dengan Hujan Efektif Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Pemberian Secara Kontinyu (mm) Terjadwal (mm) Terkontrol (mm) Kontinyu Terjadwal Terkontrol
1181 355 909 0 752 481 1707 820 1005 269 878 1299 1412 373 1306 470 1392 738 1139 528
254 211 223 0 236 267 252 307 272 166 346 375 259 211 263 128 273 322 282 307
841 211 652 0 449 294 810 449 745 166 649 914 950 211 937 271 755 322 814 307
841 211 652 0 449 294 810 448 745 166 649 941 950 211 945 271 739 322 814 307
0.22 0.60 0.25 0.00 0.31 0.55 0.15 0.38 0.27 0.62 0.39 0.29 0.18 0.57 0.20 0.27 0.20 0.44 0.25 0.58
0.71 0.60 0.72 0.00 0.60 0.61 0.47 0.55 0.74 0.62 0.74 0.70 0.67 0.57 0.72 0.58 0.54 0.44 0.71 0.58
0.71 0.60 0.72 0.00 0.60 0.61 0.47 0.55 0.74 0.62 0.74 0.72 0.67 0.57 0.72 0.58 0.53 0.44 0.71 0.58
Sumber : Hasil Perhitungan Pusat Litbang Sumber Daya Air
9
Executive Summary
Pada Tabel 4, terlihat bahwa rasio hujan efektif pada beberapa sistem pemberian air dari tahun 2005 sampai tahun 2014 bervariasi antara 0,18 sampai dengan 0,74. Pemberian air secara kontinyu rasio tertinggi terjadi pada tahun 2008 di musim tanam ke II (0,62) dan rasio terendah terjadi pada tahun 2010 di musim tanam ke I (0,18). Sedangkan pemberian air secara terjadwal dan terkontrol rasio tertinggi terjadi pada tahun 2008 di musim tanam ke I (0,74) dan rasio terendah terjadi pada tahun 2013 di musim tanam ke II (0,44). 7.
Kesimpulan dan Saran
7.1 Kesimpulan Kegiatan penelitian Hujan Efektif untuk Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi guna mewujudkan capaian sasaran output Naskah Ilmiah Tinjauan Rumusan Hujan Efektif pada Buku Kriteria Perencanaan (KP) Irigasi tahun 1986, dapat disimpulkan sebagai berikut: -
Konstanta 0,7 pada formula perhitungan curah hujan efektif pada buku standar perencanaan irigasi (KP Irigasi – 01) merupakan kesepakatan ahli irigasi Indonesia, dengan prediksi bahwa hujan yang jatuh di petak sawah tidak akan termanfaatkan secara utuh 100%, melainkan akan terbuang sebesar 30% melalui intersepsi, limpasan, perkolasi dan kehilangan lainnya.
-
Formula perhitungan hujan efektif pada buku KP Irigasi 01 belum mempertimbangkan faktor karakteristik curah hujan, teknik pemberian air, jenis tanah terkait perkolasi, serta umur tanaman.
-
Bedasarkan hasil pengamatan di lapangan, rasio hujan efektif pada teknik pemberian air secara kontinyu berfluktuatif pada tiap fase pertumbuhan diantara 0,01 - 0,77 untuk lahan perkolasi tinggi dan 0,45 - 0,74 untuk lahan perkolasi sedang.
-
Rasio hujan efektif rata-rata hasil pengamatan di lapangan pada lahan perkolasi sedang (0,51) dan perkolasi tinggi (0,25) lebih kecil dibanding konstanta pada perhitungan curah hujan efektif buku KP Irigasi 1986.
-
Berdasarkan hasil simulasi diketahui bahwa rasio hujan efektif dengan teknik pemberian air secara terkontrol (0,44 - 0,74) dan terjadwal (0,44 - 0,74) lebih besar dibandingkan rasio hujan efektif teknik pemberian air secara kontinyu (0,11 - 0,60).
Pusat Litbang Sumber Daya Air
10
Executive Summary
-
Hasil simulasi model hujan efektif rata-rata pada lahan perkolasi sedang dan tinggi, rasio hujan efektif pada musim kering (0,52) lebih besar dari pada musim basah (0,42).
-
Rasio hujan efektif hasil simulasi dengan teknik pemberian air secara terjadwal dan terkontrol berfluktuatif antara 0,44 sampai dengan 0,74, pada beberapa musim tanam (MT I pada tahun 2005, 2006, 2009, 2010, 2012, 2014 dan MT II pada tahun 2010) rasio hujan efektif lebih besar di banding konstanta pada buku KP.
7.2 Saran Perlu dilakukan beberapa ulangan pengamatan hujan efektif di beberapa lahan pertanian yang mempunyai karakteristik berbeda, terutama pada teknik pemberian air secara terkontrol, terjadwal dan kontinyu, untuk memperkaya dan validitas data hasil pengamatan.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
11
