PERENCANAAN JARINGAN IRIGASI AIR TANAH DI KECAMATAN NEGARA KABUPATEN JEMBRANA PROVINSI BALI Mario Thadeus, Moch. Sholichin, Linda Prasetyorini Jurusan Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Email :
[email protected] [email protected] [email protected] ABSTRAK Daerah Irigasi di Desa Kaliakah, Kecamatan Negara, Kabupaten Jembrana dengan luas ± 25 ha merupakan sawah tadah hujan yang air irigasinya hanya dari air hujan sehingga pada musim kemarau, area sawah tidak dapat ditanami karena kurangnya ketersediaan air. Untuk mengatasi hal tersebut, Balai Wilayah Sungai Bali Penida (BWS Bali Penida) membuat sumur produksi dengan melakukan pengeboran sumur-dalam di desa Kaliakah. Tujuan dari studi ini adalah untuk merencanakan pola tata tanam dan menghitung besarnya kebutuhan air irigasi, merencanakan jaringan irigasi air tanah (JIAT) dan menghitung rencana anggaran biaya yang dibutuhkan untuk membangun jaringan irigasi air tanah tersebut. Debit optimum yang mampu dihasilkan oleh sumur PKB – 111 adalah 12 lt/dt. Pola tata tanam yang dikembangkan adalah pola tata tanam rangkap 3 dengan jenis tanaman padi, jagung, ubi, dan cabai. Kebutuhan air irigasi adalah 1,262 lt/dt/ha dan luas layanan irigasi 25,33 ha. Perencanaan jaringan irigasi pada lokasi studi adalah jaringan irigasi perpipaan dengan sistem pipa hubungan seri. sistem pemberian air yang direncakan adalah sistem pemberian air secara rotasi atau giliran dengan pembagian blok tersier menjadi 4 blok. Pompa yang direncanakan adalah pompa dengan motor tenggelam (submersible pump) merk Grundfos tipe SP 30 – 4. Pompa tersebut memiliki daya motor sebesar 5,5 kW dan maksimum head 32 m. Total anggaran biaya dari perencanaan jaringan irigasi air tanah sumur PKB – 111 adalah Rp. 616.544.000,Kata Kunci : jaringan irigasi air tanah, pola tata tanam ABSTRACT
Irrigation area in the village of Kaliakah, District of Negara, with an area of Jembrana ± 25 ha is rainfed and irrigation water only from rain water so in the dry season, rice field can’t be planted because of the lack availability of water. There for, Balai wilayah Sungai Bali Penida (BWS Bali Penida) drilling a production well in the village of Kaliakah. The purpose of this study is to plan the pattern of planting and calculate the amount of irrigation water requirements, ground water irrigation network planning (JIAT) and calculate the budget plan required to build the network of groundwater irrigation. The optimum discharge produced by wells capable PKB - 111 is 12 lt/sec. Cropping patterns developed system is the pattern of planting 3 stacks with the type of plant rice, corn, potatoes, and peppers. Irrigation water requirement is 1,262 lt/sec/ha and 25.33 ha of extensive irrigation services. Designing irrigation system in the study area is irrigation piping network with series connection pipe system. water supply system is a planned system of rotation or turn water to tertiary block division into 4 blocks. Planned pump is a submersible pump brand Grundfos type SP 30-4. Pump has a motor power of 5.5 kW and a maximum of 32 m head. The total budget cost of the irrigation network planning groundwater wells PKB - 111 is Rp. 616 544 000, Keywords: groundwater irrigation, pattern of planting
1. PENDAHULUAN Kondisi ketersediaan air saat ini pada dasarnya sangatlah terbatas. Sementara itu, karena adanya pertambahan penduduk yang cepat dan adanya perkembangan pendapatan penduduk serta perkembangan di luar sektor pertanian, menyebabkan kebutuhan air semakin besar, baik secara kuantitatif dan kualitatif. Dengan demikian persaingan antar sektor dalam penggunaan air semakin kompetitif. Hal ini menunjukkan bahwa air memang telah menjadi sumber daya yang sangat terbatas dan selanjutnya memerlukan antisipasi penanganan yang tepat, agar tidak menimbulkan konflik. Pemenuhan kebutuhan air irigasi di Provinsi Bali masih kurang, sehingga upaya perbaikan prasarana dan sarana irigasi menjadi sangat penting untuk terus dilakukan untuk menjamin efesiensi penggunaan sumber air. Daerah Irigasi di Desa Kaliakah, Kecamatan Negara, Kabupaten Jembrana dengan luas ± 25 ha merupakan sawah tadah hujan. Sawah tadah hujan adalah sawah yang air irigasinya mengandalkan dari air hujan saja sehingga pada saat musim kemarau areal sawah tidak dapat ditanami karena kurangnya ketersediaan air. Karena mengandalkan air hujan, dalam setahun areal sawah petani hanya mampu 1 kali masa tanam. Dengan keadaan tersebut, pendapatan petani dari hasil pertanian dianggap masih kurang. 2. TINJAUAN PUSTAKA A. ANALISA DEBIT OPTIMUM SUMUR Dalam menentukan kapasitas optimum sumur pompa dapat digunakan Metode Grafis Sichardt. Langkah-langkah perhitungan adalah sebagai berikut (Nurkartika, 2001:11): 1. Data pemompaan dievaluasi dengan metode uji sumur muka air bertahap (step drawdown test) untuk mendapatkan persamaan garis Sw = BQ + CQ2. 2. Gambar persamaan garis tersebut pada kertas grafik, dengan memasukkan nilai Q sebagai absis (x) dan nilai Sw sebagai ordinat (y). 3. Hitung kapasitas maksimum sumur atau debit maksimum (Qmaks) dengan persamaan Huisman sebagai berikut:
Qmaks = 2π x rw x D x (
√
)
dimana: Qmaks = debit maksimum (m3/dt) rw = jari-jari konstruksi sumur (m) D = tebal akuifer (m) K = koefisien kelulusan air (m/dt) 4. Hubungkan titik kapasitas maksimum (Qmaks) dengan penurunan muka air (Swmaks) sehingga berupa garis lurus yang berpotongan. 5. Dari titik potong di atas didapat harga kapasitas optimum (Qopt) dan penurunan muka air optimum (Swopt). B. KEBUTUHAN AIR IRIGASI Perhitungan kebutuhan air irigasi pada daerah persawahan diperoleh dengan persamaan sebagai berikut (Anonim, 1986:5): NFR = ETc + WLR + P – Re dimana: NFR = kebutuhan air irigasi di sawah (mm/hari) ETc = kebutuhan air tanaman (mm/hari) WLR = penggantian lapisan air (mm/hari) P = kehilangan air akibat perkolasi (mm/hari) Re = curah hujan efektif (mm/hari) C. EVAPOTRANSPIRASI Besarnya evapotranspirasi potensial dapat dihitung dengan menggunakan Metode Penman yang sudah dimodifikasi guna perhitungan di daerah Indonesia adalah sebagai berikut (Suhardjono, 1994:54): ETo = c x Eto* Eto* = W x (0,75 x Rs - Rn1) + (1 - W) x f(u) x (ea - ed) dimana: c = angka koreksi Penman yang besarnya mempertimbangkan perbedaan cuaca W = faktor yang berhubungan dengan suhu (t) dan elevasi daerah Rs = radiasi gelombang pendek (mm/hr) = (0,25 + 0,54 x ) x Ra Ra
n
= radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir (angka angot), tergantung letak lintang daerah (mm/hr) = lama kecerahan matahari yang
nyata (tidak terhalang awan) dalam 1 hari (jam) = lama kecerahan matahari yang mungkin dalam 1 hari (jam) = radiasi bersih gelombang panjang (mm/hr)
N Rn1
= = = =
f(t) f(ed) f(
)
f(t) x f(ed) x f ( ) fungsi suhu fungsi tekanan uap 0,34 – [0,044 x (ed)0,5]
= fungsi kecerahan
= f(u) = = (ea–ed) =
0,1 + [0,9 x ( )] fungsi kecepatan angin (m/dt) 0,27 (1 + 0,864) x u perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap yang sebenarnya ed = tekanan uap jenuh = ea x RH ea = tekanan uap sebenarnya RH = kelembaban udara relatif (%) D. CURAH HUJAN EFEKTIF Nilai curah hujan efektif untuk masingmasing tanaman adalah sebagai berikut (Anonim, 1986:10): 1. Untuk tanaman padi, curah hujan efektif ditentukan sebesar 70% dari curah hujan 15 harian yang terlampaui 80% dari waktu dalam periode tersebut. Dirumuskan sebagai berikut: Re = 0,7 x R80 2. Untuk tanaman palawija, curah hujan efektif adalah 50% dari curah hujan bulanan. Dirumuskan sebagai berikut: Re = R50 dimana: Re = curah hujan efektif (mm) R80 = curah hujan rancangan dengan probabilitas 80% (mm) R50 = curah hujan rancangan dengan probabilitas 50% (mm) E. ANALISA HIDROLIKA JARINGAN PERPIPAAN Tegangan geser yang terjadi pada dinding pipa merupakan penyebab utama menurunnya garis energi pada suatu aliran (major losses) selain bergantung juga pada jenis pipa. Adapun besarnya kehilangan tinggi tekan mayor dalam kajian ini dihitung dengan persamaan Hazen-Williams (Bentley, 2007):
= 0,278 x Chw x A x R0,63 x S0,54 = 0,849 x Chw x R0,63 x S0,54 2 2 x HL0,54 = x Q V
dengan: V = kecepatan aliran pada pipa (m/dt) Chw = koef. kekasaran pipa Hazen-Williams A = luas penampang aliran (m2) Q = debit aliran pada pipa (m3/dt) L = panjang pipa (m) S = kemiringan hidraulis R = jari-jari hidraulis (m) HL = kehilangan tekanan (m/km) Dari persamaan Q = V x A, maka didapatkan persamaan kehilangan tinggi tekan mayor menurut Hazen-Williams adalah sebagai berikut: hf = k x Q1,85 dimana: x k = x dengan: hf = kehilangan tinggi tekan mayor (m) k = koefisien karakteristik pipa D = diameter pipa (m) L = panjang pipa (m) Chw = koef. kekasaran pipa Hazen-Williams Q = debit aliran pada pipa (m3/dt) Tabel 1. Koefisien Kekasaran Pipa HazenWilliams (Chw) Nilai No Jenis Pipa Koefisien 1
Pipa PVC
130-150
2
Pipa Asbes
120-150
3
Pipa Berlapis Semen
100-140
4
Pipa besi digalvani
100-120
5
Cast Iron
90-125
Sumber: (Bentley, 2007) Adapun kehilangan tinggi tekan minor dapat dihitung dengan persamaan berikut (Linsley, 1989:273): 2
hLm = k x dimana: hLm = kehilangan tinggi minor (m) V = kecepatan rata-rata dalam pipa (m/dt) g = percepatan gravitasi (m/dt2)
k
= koef. kehilangan tinggi tekan minor Kehilangan energi yang terjadi pada belokan pipa tergantung pada sudut belokan pipa. Rumus kehilangan energi pada belokan adalah serupa dengan rumus pada perubahan penampang, yaitu (Triatmodjo, 1993:64): 2
hb = Kb x
2
dimana: Kb = koef. kehilangan energi pada belokan Tabel 2. Koefisien Kb sebagai fungsi sudut belokan α Sudut Belokan 20o 40o 60o 80o 90o Pipa (α) 0,05 0,14 0,36 0,74 0,98 Koefisien Kb Sumber: (Triatmodjo, 1993:64)
α Gambar 1. Sudut Belokan Pada Pipa (α) Sumber: (Triatmodjo, 1993:64) Untuk sudut belokan 90o dan dengan belokan halus (berangsur-angsur), nilai kb untuk berbagai nilai R/D diberikan dalam tabel di bawah ini: Tabel 3. Nilai Kb Sebagai Fungsi R/D R/D
1
2
4
6
10
16
20
0,35 0,19 0,17 0,22 0,32 0,38 0,42 Kb Sumber: (Triatmodjo, 1993:64)
R D
Gambar 2. Belokan Pipa 90o Sumber: (Triatmodjo, 1993:64)
F. TOTAL HEAD POMPA Perhitungan total head pompa dapat dihitung berdasarkan persaman berikut (Sularso, 2000:26): 2
H
=
dimana: H = hf = hlm = Zb =
hf + hlm + Zb +
2
total head pompa (m) kehilangan tinggi tekan mayor (m) kehilangan tinggi tekan minor (m) perbedaan tinggi antara muka air di sisi keluar dan sisi isap
2
= head kecepatan keluar (m) 2 G. PROGRAM APLIKASI WATERCAD VER 8 XM EDITION Program waterCAD ver 8 XM edition memiliki tampilan yang memudahkan pengguna untuk menyelesaikan lingkup perencanaan dan pengoptimalisasian sistem jaringan perpipaan, seperti: menganalisis jaringan perpipaan pada satu kondisi waktu (kondisi permanen). menganalisis tahapan-tahapan simulasi pada sistem jaringan terhadap adanya kebutuhan air yang berfluktuatif menurut waktu (kondisi tidak permanen). menganalisis kualitas air pada sistem jaringan perpipaan. menghitung konstruksi biaya dari sistem jaringan perpipaan yang dibuat. Setiap pembukaan awal program waterCAD ver 8 XM edition, akan diperlihatkan sebuah dialog box yang disebut welcome dialog. Kotak tersebut memuat quick start leason, create new project, open existing project serta open from project wise. 3. METHODOLOGI PENELITIAN Tahapan perencanaan jaringan irigasi air tanah, sebagai berikut: 1. Data yang dibutuhkan, data curah hujan tahun 2003–2012, data klimatologi, dan peta topografi. 2. Menghitung curah hujan efektif. 3. Menghitung evapotranspirasi potensial menggunakan metode Penman Modifikasi. 4. Menentukan nilai perkolasi. 5. Menghitung nilai penyiapan lahan. 6. Menghitung kebutuhan air irigasi (IR) menggunakan metode PU.
7. Menghitung neraca air. 8. Merencanakan jaringan irigasi berdasarkan layout pada peta topografi Tahapan perencanaan sistem perpipaan jaringan irigasi airtanah adalah: 1. Data yang dibutuhkan adalah layout jaringan irigasi air tanah yang berlokasi di Desa Kaliakah dan data dari perhitungan jaringan irigasi airtanah. 2. Perhitungan hidrolika saluran perpipaan pada jaringan irigasi air tanah. 3. Menganalisis sistem perpipaan menggunakan WaterCAD ver 8 XM Edition. 4. Menentukam jenis pompa yang akan digunakan. Tahapan rencana anggaran biaya adalah sebagai berikut: 1. Menghitung biaya pekerjaan persiapan. 2. Menghitung rancangan biaya pekerjaan rumah pompa. 3. Menghitung rancangan biaya pekerjaan pagar rumah pompa. 4. Menghitung rancangan biaya pekerjaan jaringan irigasi. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Lokasi studi ini berada di Desa Kaliakah, Kecamatan Negara, Kabupaten Jembrana, Bali. Secara geografis sumur ini berada pada o posisi 8o 9’ 2” S da ’ ” BT serta berada pada ketinggian ± 50 mdpl.
Gambar 3. Lokasi Sumur PKB – 111 A. PERHITUNGAN DEBIT OPTIMUM SUMUR Perhitungan debit optimum sumur adalah sebagai berikut: Dari data didapatkan: Ketebalan akuifer (D) = 27 m Jari-jari sumur (rw) = 8 inch = 0,1016 m K = 0,00116 B = 84,06 dt/m2 C = 1250 dt2/m5 Q = 0,00438 m3/dt BQ = 84,06 x 0,00438 = 0,368 m CQ2 = 1250 x (0,00438)2 = 0,024 m Sw = BQ + CQ2 = 0,368 + 0,024 = 0,392 m Perhitungan selanjutnya ditabelkan sebagai berikut:
Tabel 4. Perhitungan Q/Sw dan Sw/Q BQ (m)
CQ2 (m)
Sw (m)
0.37
0.03
0.39
0.65
0.07
0.72
98.2318
0.86
0.13
0.98
100.541
1.09
0.21
1.29
Tahap Uji
Q (lt/dt)
Q (m3/dt)
S (m)
Q/S (m2/dt)
S/Q (dt/m2)
I
4.38
0.00438
0.40
0.0109
91.3242
II
7.68
0.00768
0.69
0.0111
89.8438
III
10.18
0.01018
1.00
0.01018
IV
12.93
0.01293
1.30
0.00995
B (dt/m2)
84.06
C (dt /m5) 2
1250
Sumber: Data dan perhitungan
Selanjutnya menghitung debit maksimum (Qmaks) sumur dengan persamaan Huisman sebagai berikut: √ Qmaks = 2π x rw x D x ( ) = 2 x 3,14 x 0,1016 x 29 x
√
= 0,0219 m3/dt = 84,06 x 0,0219 = 1,84 m CQmaks2 = 1250 x (0,0219)2 = 0,60 m Swmaks = BQmaks + CQmaks2 = 1,84 + 0,60 = 2,44 m BQmaks
Padi
Bulan I
Januari Februari Maret April
Palawija
I
II
III
I
II
III
0.50 0.13 0.30 0.23
0.28 0.17 0.15 0.28
0.33 0.07 0.17 0.03
0.92 0.54 0.50 0.41
0.85 0.41 0.47 0.67
0.73 0.37 0.50 0.14
III
I
II
III
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.19 0.16
0.32 0.07 0.05 0.01 0.03 0.27 0.32 0.74
0.10 0.16 0.22 0.04 0.09 0.42 0.35 0.67
0.22 0.05 0.07 0.00 0.07 0.49 0.46 0.59
C. EVAPOTRANSPIRASI POTENSIAL Besarnya evapotranspirasi potensial pada studi ini dihitung menggunakan metode Penman modifikasi adalah sebagai berikut: Suhu rerata (t) = 26,2 oC Untuk suhu tersebut diperoleh: o ea = 34,02 mbar o w = 0,75 o f(t) = 15,94 Kelembaban relatif (Rh) = 86 % Kecepatan angin (u) = 1,029 m/dt Kecerahan matahari (n/N) = 46 % Radiasi gelombang pendek yang memasuki batas luar atmosfir atau angka angot (Ra) untuk kedudukan 8o 9’ 2” S diperole = mm/hari.
Tabel 5. Curah Hujan Efektif Untuk Padi dan Palawija Padi
II
Mei 0.09 0.01 Juni 0.02 0.00 Juli 0.00 0.11 Agustus 0.00 0.00 September 0.00 0.00 Oktober 0.11 0.02 November 0.05 0.13 Desember 0.00 0.38 Sumber: Perhitungan
Gambar 4. Grafik Q Optimum dan Sw Optimum Dari grafik di atas didapatkan debit optimum (Qopt) adalah 0,012 m3/dt dan penurunan muka air optimum (Swopt) adalah 1,17 m. B. PERHITUNGAN CURAH HUJAN EFEKTIF Dari hasil perhitungan didapatkan curah hujan efektif ditabelkan sebagai berikut:
Bulan
Palawija
Tabel 6. Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (Eto) Metode Penman Modifikasi Suhu Udara Ratarata (OC)
ea
w
f(t)
Rh
ed
eaed
f(ed)
Ra
n/N
Rs
f(n/N)
u
f(u)
Rn1
Et*
c
Eto
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
Jan
26.20
34.0
0.7
15.9
0.86
29.26
4.76
0.10
16.10
0.46
8.02
0.5
1.03
0.51
0.84
4.50
1.1
4.95
Feb
27.00
35.7
0.8
16.1
0.83
29.60
6.06
0.10
16.08
0.51
8.45
0.6
1.54
0.63
0.91
5.05
1.1
5.55
Mar
26.90
33.9
0.8
16.9
0.84
28.52
5.43
0.10
15.47
0.59
8.79
0.6
1.54
0.63
1.07
5.02
1.0
5.02
Apr
26.50
34.6
0.8
16.0
0.87
30.12
4.50
0.09
14.33
0.55
7.84
0.6
1.54
0.63
0.94
4.43
0.9
3.98
Mei
26.40
34.4
0.7
15.9
0.85
29.26
5.16
0.10
13.02
0.75
8.53
0.8
1.54
0.63
1.26
4.67
0.9
4.20
Jun
25.90
33.4
0.7
15.9
0.83
27.74
5.68
0.11
12.43
0.82
8.61
0.8
2.06
0.75
1.44
4.83
0.9
4.35
Jul
24.50
30.7
0.7
15.5
0.84
25.83
4.92
0.12
12.55
0.80
8.56
0.8
2.06
0.75
1.48
4.61
0.9
4.15
Aug
24.40
30.6
0.7
15.5
0.82
25.07
5.50
0.12
13.45
0.83
9.39
0.8
1.03
0.51
1.57
4.76
1.0
4.76
Sept
25.50
32.6
0.7
15.7
0.83
27.09
5.55
0.11
14.64
0.79
9.90
0.8
1.54
0.63
1.42
5.37
1.1
5.90
Okt
26.60
34.8
0.8
16.0
0.82
28.56
6.27
0.10
15.60
0.77
10.4
0.8
1.03
0.51
1.33
5.66
1.1
6.23
Nov
27.00
35.7
0.8
16.1
0.86
30.67
4.99
0.09
15.93
0.63
9.40
0.7
1.54
0.63
1.04
5.33
1.1
5.86
Des
27.40
36.5
0.8
16.2
0.85
31.03
5.48
0.09
16.00
0.53
8.58
0.6
1.54
0.63
0.88
5.05
1.1
5.56
Bln.
`
D. KEBUTUHAN AIR UNTUK Jangka waktu penyiapan lahan (T) = 30 PENYIAPAN LAHAN hari Perhitungan kebutuhan air untuk Kebutuhan air untuk penjenuhan (S) = penyiapan lahan pada bulan Januari adalah 250 mm sebagai berikut: Dari data-data tersebut dapat dihitung Evapotranspirasi potensial (Eto) pada besarnya kebutuhan air untuk penyiapan lahan bulan Januari = 4,95 mm/hari yang disajikan pada tabel berikut: Perkolasi (P) = 2 mm/hari Tabel 7. Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi Untuk Penyiapan Lahan Bulan
Eto (mm/hari)
Eo (mm/hari)
P (mm/hari)
M (mm/hari)
S (mm)
T (hari)
k
IR (mm/hari)
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Januari
4.95
5.44
2.00
7.44
250
30
0.89
12.60
Februari
5.55
6.10
2.00
8.10
250
30
0.97
13.03
Maret
5.02
5.52
2.00
7.52
250
30
0.90
12.65
April
3.98
4.38
2.00
6.38
250
30
0.77
11.93
Mei
4.20
4.62
2.00
6.62
250
30
0.79
12.08
Juni
4.35
4.78
2.00
6.78
250
30
0.81
12.18
Juli
4.15
4.56
2.00
6.56
250
30
0.79
12.04
Agustus
4.76
5.24
2.00
7.24
250
30
0.87
12.47
September
5.90
6.49
2.00
8.49
250
30
1.02
13.29
Oktober
6.23
6.85
2.00
8.85
250
30
1.06
13.53
November
5.86
6.45
2.00
8.45
250
30
1.01
13.26
Desember
5.56
6.11
2.00
8.11
250
30
0.97
13.04
Sumber: Perhitungan
Pada perhitungan kebutuhan air tanaman dan pola tata tanam koefisien tanaman diisi dengan nilai koefisien jenis tanaman yang ditanam dan dimasukkan nilainya sesuai dengan usia tanaman berdasarkan penggambaran pola tata tanam dan diambil nilai rata-rata koefisien tanaman untuk setiap periode tanam. Notasi pola tanam dibuat miring-miring dimaksudkan bahwa penanaman untuk seluruh areal persawahan tidak dilakukan serentak tetapi bertahap, berperiode triwulan (10 harian). Sehingga didapatkan nilai kebutuhan air irigasi di sawah (NFR) maksimal untuk masing-masing alternatif adalah sebagai berikut: Alternatif I = 1,629 lt/dt/ha Alternatif II = 1,607 lt/dt/ha Alternatif III = 1,262 lt/dt/ha Sebagai dasar perencanaan jaringan irigasi air tanah pada studi ini, digunakan analisa kebutuhan air irigasi alternatif III karena
memiliki nilai kebutuhan air irigasi di sawah (NFR) maksimal yg pling kecil dari ketiga alternatif. E. ANALISA NERACA AIR Analisa neraca air dilakukan untuk melihat apakah debit optimum sumur cukup untuk memenuhi kebutuhan air irigasi. Dari perhitungan sebelumnya diketahui debit optimum sumur adalah 12,03 lt/dt dan luas layanan total irigasi adalah 25,33 ha. Perhitungan neraca air ditabelkan sebagai berikut:
Tabel 8. Perhitungan Neraca Air
Bulan
Januari
Februari
Maret
April
Mei
Juni
Juli
Agustus
September
Oktober
November
Desember
Kebutuhan Air Irigasi di Pengambilan (m3)
Kebutuhan Air Irigasi Sistem Rotasi (3 Blok) (m3)
Kebutuhan Air Irigasi Sistem Rotasi (4 Blok) (m3)
Debit Optimum (m3)
Periode
Kebutuhan Air Irigasi (lt/dt/ha)
Luas Layanan (ha)
Kebutuhan Air Irigasi di Pengambilan (lt/dt)
I
1.262
25.33
31.98
27629.13
9209.71
6907.28
8661.6
II
1.012
25.33
25.62
22138.44
7379.48
5534.61
8661.6
III
0.730
25.33
18.49
15973.41
5324.47
3993.35
8661.6
I
0.713
25.33
18.06
15607.91
5202.64
3901.98
8661.6
II
0.761
25.33
19.29
16663.30
5554.43
4165.83
8661.6
III
0.827
25.33
20.94
18095.00
6031.67
4523.75
8661.6
I
0.717
25.33
18.16
15687.97
5229.32
3921.99
8661.6
II
0.651
25.33
16.48
14241.09
4747.03
3560.27
8661.6
III
0.565
25.33
14.31
12365.92
4121.97
3091.48
8661.6
I
0.453
25.33
11.49
9923.22
3307.74
2480.80
8661.6
II
0.532
25.33
13.46
11632.85
3877.62
2908.21
8661.6
III
0.571
25.33
14.47
12506.38
4168.79
3126.59
8661.6
I
0.615
25.33
15.59
13469.90
4489.97
3367.48
8661.6
II
0.524
25.33
13.28
11472.33
3824.11
2868.08
8661.6
III
0.421
25.33
10.67
9217.76
3072.59
2304.44
8661.6
I
0.443
25.33
11.21
9689.54
3229.85
2422.38
8661.6
II
0.503
25.33
12.74
11006.46
3668.82
2751.62
8661.6
III
0.561
25.33
14.22
12285.62
4095.21
3071.41
8661.6
I
0.533
25.33
13.49
11655.48
3885.16
2913.87
8661.6
II
0.463
25.33
11.72
10126.84
3375.61
2531.71
8661.6
III
0.413
25.33
10.45
9031.64
3010.55
2257.91
8661.6
I
0.359
25.33
9.08
7846.62
2615.54
1961.65
8661.6
II
0.205
25.33
5.18
4475.76
1491.92
1118.94
8661.6
III
0.023
25.33
0.58
499.70
166.57
124.93
8661.6
I
0.041
25.33
1.04
900.22
300.07
225.06
8661.6
II
0.150
25.33
3.79
3276.11
1092.04
819.03
8661.6
III
0.335
25.33
8.48
7327.09
2442.36
1831.77
8661.6
I
0.545
25.33
13.80
11921.24
3973.75
2980.31
8661.6
II
0.653
25.33
16.54
14287.09
4762.36
3571.77
8661.6
III
0.683
25.33
17.31
14956.16
4985.39
3739.04
8661.6
I
0.657
25.33
16.65
14387.57
4795.86
3596.89
8661.6
II
0.581
25.33
14.70
12704.42
4234.81
3176.10
8661.6
III
0.489
25.33
12.37
10691.32
3563.77
2672.83
8661.6
I
0.533
25.33
13.49
11656.39
3885.46
2914.10
8661.6
II
0.889
25.33
22.52
19454.66
6484.89
4863.66
8661.6
III
1.257
25.33
31.84
27507.24
9169.08
6876.81
8661.6
Sumber: Perhitungan
0.80 0.70
Keb. Air Irigasi (m3)
25000 0.60 20000
0.50 15000
0.40 0.30
10000 0.20 5000 0.10 0
Curah Hujan Efektif (mm/hari)
30000
0.00 PL PL
WLR
PL
WLR
PL
BERO
CABAICABAI (30%) JAGUNG I (50%) JAGUNG I PL I
PADI I (100%) II
III
November
I
WLR PADI I II
III
PL
I
Desember
II Januari
III
I
II Februari
III
PADI II (50%) I
II
III
Maret
UBI (40%) UBI
WLR PADI II
I
II April
Musim Hujan
III
I
JAGUNG II (30%) JAGUNG II II
III
Mei
I
II Juni
III
I
II
III
Juli
Musim Kemarau I
I
II Agustus
III
I
PL II
III
I
September
II
III
Oktober
Musim Kemarau II
Periode dan Pola Tanam Curah Hujan Efektif
Keb. Air Irigasi di Pengambilan
Keb. Air Irigasi Sitem Rotasi (4 Blok)
Debit Optimum Sumur
Keb. Air Irigasi Sistem Rotasi (3 Blok)
Gambar 5. Grafik Analisa Neraca Air Berdasarkan peta topografi didapatkan letak sumur pompa berada pada elevasi +50,00. Kedudukan sawah tertinggi terletak pada elevasi +51,80 dan sawah terendah terletak pada elevasi +46,00. Perencanaan jaringan irigasi air tanah pada studi ini menggunakan sistem pemberian air secara rotasi dengan pembagian 4 blok tersier. Luas daearh layanan sumur untuk tiap blok tersier dan elevasi titik outlet ditabelkan sebagai berikut: Tabel 9. Luas Daerah Layanan Sumur dan Elevasi Titik Outlet Nama
Luas (ha)
Luas Total (ha)
Elevasi Outlet
Blok 1 A
1.45
Blok 1 B
1.61
Blok 1 C
1.32
+50.00
Blok 1 D
2.67
+47.50
Blok 2 A
2.06
Blok 2 B
1.98
Blok 2 C
2.24
+47.80
Blok 3 A
1.02
+51.80
Blok 3 B
1.19
Blok 3 C
1.54
+47.30
Blok 3 D
2.03
+47.70
Blok 4 A
1.42
+45.00
Blok 4 B
1.98
Blok 4 C
1.37
+46.00
Blok 4 D 1.45 Luas Total Daerah Layanan
+46.00
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
Sumber: Analisa Data
+50.00 7.05
+50.00
+49.70 6.28
5.78
6.22
25.33
+46.00
+49.00
+45.00
Gambar 6. Pembagian Blok Tersier Pada Daerah Layanan Irigasi
Gambar 7. Skema Jaringan Irigasi Yang Direncanakan
F. PERHITUNGAN TOTAL HEAD POMPA Elevasi muka tanah pada sumur adalah + 50,00 dan elevasi muka air di sisi keluar pada sawah tertinggi adalah +52,80. Muka air tanah berada pada kedalaman 20 m atau pada elevasi +30,00 sedangkan penurunan Muka air tanah maksimum (Swmaks) adalah 2,44 m atau pada elevasi +27,56. Direncanakan menggunakan pompa celup (supmersible pump) diletakkan pada kedalaman 29 m atau berada pada elevasi +21,00. Perhitungan total head pompa adalah sebagai berikut: hf = 1,4942 m hlm = 0,3491 m V = 0,67 m/dt Zb = el. m.a. sisi keluar – el. m.a. tanah = 52,80 – 30,00 = 22,80 m 2
H
= hf + hlm + Zb +
2x 2
= 1,4942 + 0,3491 + 22,80 +
2x9 = 1,4942 + 0,3491 + 22,80 + 0,023 = 24,67 m Berdasarkan data tersebut, jenis pompa yang akan digunakan pada perencanaan jaringan irigasi air tanah studi ini adalah pompa celup (submersible pump) merk GRUNDFOS tipe SP 30 - 4 dengan data teknis berikut: Tipe pompa = SP 30 - 4 Tipe motor = MS 4000 Daya motor = 5,5 kW Berat = 36 kg Diameter pompa = 95 mm Panjang = 673 mm Head maksimum = 32 m
Gambar 8. Pompa Supmersible GRUNDFOS MS Motor Sumber: GRUNDFOS Data Booklet Jenis generator yang akan digunakan pada perencanaan jaringan irigasi air tanah studi ini adalah generator merk IWATA tipe IW10WS dengan data teknis berikut: Tipe = IW10WS Frekuensi = 50 Hz Daya = 10 kW Kapasitas bahan bakar = 45 lt Konsumsi bahan bakar = 2,5 lt/jam Bahan Bakar = Solar Dimensi (p x l x t) = 1,6x0,8x0,9 m Berat = 650 kg Kebisingan = 66 dBA/7 m
Gambar 9. Generator IWATA i-series Sumber: Catalog IWATA Diesel Generator
G. SIMULASI JARINGAN PERPIPAAN Simulasi jaringan perpipaan mengunakan program waterCAD ver 8 XM edition. Komponen perpipaan yang digunakan dalam perencanaan ini meliputi sumber air (sumur pompa), pompa, pipa dan junction. Pengaliran air dari sumber dengan menggunakan pompa ke daerah layanan (junction) dilakukan secara gravitasi. Besarnya kebutuhan air tiap junction tergantung dari besarnya kebutuhan air tiap blok tersier yang telah dijelaskan di atas. Skenario yang digunakan adalah pompa beroperasi pada 4 blok tersier dimana ketika 1 blok tersier dialiri, 3 blok tersier lainnya ditutup (tidak dialiri).
Tabel 11. Hasil Simulasi Pompa Blok 2 Label
Elevation (m)
Status
Flow (lt/sec)
Pump Head (m)
PMP-1
21
On
7.93
33.36
Sumber: Program WaterCAD ver 8 XM Edition
Tabel 12. Hasil Simulasi Pompa Blok 3 Label
Elevation (m)
Status
Flow (lt/sec)
Pump Head (m)
PMP-1
21
On
7.29
33.49
Sumber: Program WaterCAD ver 8 XM Edition
Tabel 13. Hasil Simulasi Pompa Blok 4 Label
Elevation (m)
Status
Flow (lt/sec)
Pump Head (m)
PMP-1
21
On
7.85
33.38
Sumber: Program WaterCAD ver 8 XM Edition
H. ANALISA RENCANA ANGGARAN BIAYA Analisa yang digunakan berdasarkan dari data kebutuhan untuk perbaikan serta analisa kebutuhan untuk pekerjaan yang bersifat rekomendasi.
Gambar 10. Proses Running (Calculate) Sumber: Program WaterCAD ver 8 XM Edition Pompa yang digunakan dengan motor tenggelam dengan kondisi berikut: Pompa diletakkan (direncanakan) pada elevasi +21 Head design 32 m Debit operasional (design flow) 12 lt/dt Debit maksimum (maximum operating flow) 21 lt/dt Berikut merupakan hasil running pompa: Tabel 10. Hasil Simulasi Pompa Blok 1 Label
Elevation (m)
Status
Flow (lt/sec)
Pump Head (m)
PMP-1
21
On
8.9
33.12
Sumber: Program WaterCAD ver 8 XM Edition
Tabel 14. Rekapitulasi Rencana Anggaran Biaya (RAB) No. I. II. III. IV.
Pekerjaan Pekerjaan Persiapan Pekerjaan Rumah Pompa Pekerjaan Pagar Rumah Pompa Pekerjaan Jaringan Irigasi
Jumlah Harga Pekerjaan (Rp.) PPn 10 % Jumlah Harga Konstruksi Dibulatkan
Harga Pekerjaan (Rp.) 35,195,400 100,380,166 46,040,492 378,878,524 560,494,581 56,049,458 616,544,040 616,544,000
Terbilang : Enam Ratus Enam Belas Juta Lima Ratus Empat Puluh Empat Ribu Rupiah
Dari perhitungan di atas dapat diketahui bahwa rencana anggaran biaya untuk pembangunan jaringan irigasi perpipaan sumur PKB – 111 adalah sebesar Rp. 616.544.000,-
5. KESIMPULAN Berdasarkan rumusan masalah dan hasil kajian dari pembahasan (BAB IV), maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Debit optimum yang dihasilkan sumur PKB – 111 adalah 0,012 m3/dt dengan penurunan muka air tanah optimum 1,17 m dan penurunan muka air tanah maksimum 2,44 m. 2. Perhitungan besarnya kebutuhan air irigasi menggunakan 3 alternatif. Alternatif I adalah masa tanam dimulai pada bulan November, alternatif II adalah masa tanam dimulai pada bulan Desember, dan alternatif III adalah masa tanam dimulai pada bulan Januari. Dari ketiga alternatif tersebut, sebagai dasar perencanaan jaringan irigasi air tanah pada studi ini, digunakan analisa kebutuhan air irigasi alternatif III karena memiliki nilai kebutuhan air irigasi di sawah (NFR) maksimal yg pling kecil dari ketiga alternatif yaitu 1,262 lt/dt/ha 3. Perencanaan jaringan irigasi pada lokasi studi adalah jaringan irigasi perpipaan dengan sistem pipa hubungan seri. Berdasarkan analisa neraca air dengan luas layanan sumur 25,33 ha, debit optimum sumur tidak mampu memenuhi kebutuhan air irigasi dengan sistem pemberian air secara menerus, sehingga sistem pemberian air yang direncakan adalah sistem pemberian air secara rotasi atau giliran dengan pembagian blok tersier menjadi 4 blok. 4. Pompa yang direncanakan adalah pompa dengan motor tenggelam atau pompa celup (submersible pump) merk GRUNDFOS tipe SP 30-4 dengan daya 5,5 kW dan head maksimum 32 m. 5. Rencana anggaran biaya dalam pembangunan jaringan irigasi air tanah sumur PKB – 111 adalah sebesar Rp. 616.544.000,-
6. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1986. Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi, Bagian Penunjang Untuk Standar Perencanaan Irigasi. Bandung: C.V. Galang Persada. Anonim. 1986. Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Jaringan Irigasi KP-01. Bandung: C.V. Galang Persada. Bentley. 2007. User Guide WaterCAD ver 8 XM Edition. Watertown CT, USA. Bisri, Mohammad. 1991. Aliran Air Tanah. Malang: Bagian Penerbitan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Linsley, Ray K. Max A. Kohler dan Joseph L. H. Paulhus. 1996. Hidrologi Untuk Insinyur. Edisi ketiga, terjemahan Ir. Yandi Hermawan. Jakarta: Erlangga. Linsley, Ray K. dan Joseph B. Franzini. 1989. Teknik Sumber Daya Air. Jilid 1, Edisi ketiga. Jakarta: Erlangga. Nurkartika, Alima Sofia. 2001. Studi Perencanaan Jaringan Irigasi Air Tanah Dengan Sistem Pipa Putaran Paralel (Looping) di Sangen Madiun. Skripsi tidak dipublikasikan. Malang: Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Soemarto, C.D. 1987. Hidrologi Teknik. Surabaya: Usaha Nasional. Sosrodarsono, Suyono dan Kensaku Takeda. 1983. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta: Pradyna Paramita. Sudjarwadi. 1990. Teori dan Praktek Irigasi. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada. Suhardjono. 1994. Kebutuhan Air Tanaman. Malang: Institut Teknologi Nasional. Triadmodjo, Bambang. 1993. Hidraulika II. Yogyakarta: Beta Offset.
