OPTIMASI ALOKASI AIR DAERAH IRIGASI COLO TESIS
Diajukan kepada Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta Untuk memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Magister dalam Ilmu Teknik Sipil (Manajemen Infrastruktur)
Oleh :
Oleh :
Gemala Suzanti NIM : S 100090001
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA TAHUN 2015HALA
ii
iii
iv
v
vi
UCAPAN TERIMAKASIH Dengan rahmat Allah SAW atas segala berkah dan hidayahnya. Penulis mohonkan permohonan maaf atas semua kekhilafan, kekurangan dalam penyelesaian dan hasil karya dari tesis ini dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Keluarga besar di Palembang dan Jakarta, terutama Ayahanda tercinta Suardi Yazid untuk semua motivasi dan dukungannya
2. Bapak Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng dan Bapak Ir. Jaji Abdurrosyid, M.T pembimbing atas semua kepercayaan, arahan dan ilmunya yang menjadi landasan penulis menyelesaikan tesis ini.
3. Suami (Bagus Juniarta Purnaman) dan putra-putraku tercinta (Arkan Binatara Pratama dan Aura Narendra Maheswara) atas semua pengorbanan, pengertian, serta cinta yang tulus sehingga penulis mampu menyelesaikan studi ini.
4. Segenap dosen di Pasca Sarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta para stafnya atas semua bimbingan dan ilmu yang disampaikan dengan penuh iklas dan kesabaran serta bantuannya selama penulis mengikuti proses belajar
5. Bapak Graita Sutadi, Bapak Hari Suprayogi, Bapak Sudarsono, Mas Chitra dan rekan-rekan sejawat di BBWS Bengawan Solo dan khususnya di Bidang Operasi dan Pemeliharaan Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo, Surakarta atas semua dukungan, izin dan bantuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
6. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga bantuan, dukungan, motivasi dan kesabaran dapat memacu penulis untuk dapat berbuat, berkarya dan bekerja dengan lebih baik. Dan Semoga semua bantuan tersebut menjadi amal ibadah dan keberkahan bagi kita semua..... amiin
7. Dan semoga hasil karya ini dapat dimanfaatkan serta di aplikasikan dalam pengelolaan Air pada Daerah Irigasi secara efektif, efisien dan berkelanjutan
Surakarta, 15 Maret 2015
Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL. ................................................................................................................................. i
NOTA PEMBIMBING I ..............................................................................................................ii NOTA PEMBIMBING II ................................................................................................... ........iii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................................... iv SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TESIS ............................................................................ v UCAPAN TERIMAKASIH ...................................................................................................................... vi DAFTAR ISI ............................................................................................................................................ vii DAFTAR TABEL ................................................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................................ix DAFTAR NOTASI ..................................................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................................xiv ABSTRAK ................................................................................................................................................ xv ABSTRACT ...............................................................................................................................................xvi BAB 1. PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................................ 4 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................................. 4 1.4 Manfaat Penelitian................................................................................................................ 5 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................. 6 2.1 Kebutuhan Air Tanaman ....................................................................................................... 6 2.1.1
Evapotranspirasi tanaman ................................................................................................. 6
2.1.2
Perkolasi ....................................................................................................................... 10
2.1.3
Curah Hujan Efektif (Re) ............................................................................................... 10
2.1.4
Penyiapan Lahan ........................................................................................................... 10
2.1.5
Kebutuhan Air Sawah ................................................................................................... 11
2.2 Effisiensi irigasi ................................................................................................................. 11 2.3 Kinerja Sistem Irigasi ......................................................................................................... 14 2.3.1
Indeks Keandalan(Reliability)......................................................................................... 16
2.3.2
Indeks Kelentingan (Resilience)...................................................................................... 16
BAB 3. LANDASAN TEORI ................................................................................................... 18 3.1 Kebutuhan Air Tanaman ..................................................................................................... 18 3.1.1. Evapotranspirasi Tanaman ............................................................................................. 18 3.1.2. Perkolasi ....................................................................................................................... 22 3.1.3. Hujan Efektif................................................................................................................. 22 3.1.4. Penyiapan Lahan ........................................................................................................... 23
viii
3.1.5. Kebutuhan Air Di Sawah ............................................................................................... 25 3.2. Rencana Pola Tata Tanam ................................................................................................... 25 3.3. Kinerja Sistem Irigasi ......................................................................................................... 26
3.3.1. Faktor K ................................................................................................................ 26 3.3.2. Keandalan dan kelentingan ................................................................... ............... 26 3.4. Fase Kebutuhan Air Tanaman Padi ....................................................................... ......... 27 BAB 4. METODE PENELETIAN ............................................................................................. 29 4.1. Lokasi Penelitian ................................................................................................................ 29 4.2. Data Penelitian .................................................................................................................. 31 4.3. Parameter dan Variabel ....................................................................................................... 32 4.4. Alur Penelitian .................................................................................................................. 32 BAB 5. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................................... 35 5.1. Evapotranspirasi (Eto) ........................................................................................................ 35 5.2. Kebutuhan air untuk Penyiapan Lahan ................................................................................. 38
5.2.1. Kebutuhan Air Penyiapan Lahan Tanaman Padi ...................................... ........... 38 5.2.2. Kebutuhan Air Penyiapan Lahan Tanaman Palawija ................................. ........... 41 5.3. Hujan Efektif ................................................................................................. ................... 43 5.4. Kinerja Sistem Irigasi ........................................................................................ ................. 45 5.5. Analisa Residu ......................... .......................................................................................... 48 5.6. Indeks Keandalan Dan Indeks Kelentingan 10 Harian ......................................... ...................... 50 5.6.1. Daerah Irigasi Colo Timur ..................................................................... .............. 50 5.6.1.1. Skenario 15 September DI Colo Timur .............................................. ........ 50 5.6.1.2. Skenario 1 Oktober (sesuai SK Gubernur) DI Colo Timur ..................... .... 52 5.6.1.3. Perbandingan Faktor K dengan Ia dan Ik di DI Colo Timur .................. ..... 54 5.6.1.4. Analisa Kondisi DI Colo Timur .................................................................. 55 5.6.2. Daerah Irigasi Colo Barat ........................................... .......................................... 57 5.6.2.1. Skenario 15 September DI Colo Barat ................................ ........................ 57 5.6.2.2. Skenario 1 Oktober (sesuai SK Gubernur) DI Colo Barat .......................... 58 5.6.2.3. Perbandingan Faktor K dengan Ia dan Ik di DI Colo Barat.............. ........... 60 5.6.2.4. Analisa Kondisi DI Colo Barat .............................................. ..................... 62 BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................... ..... .64 6.1. Kesimpulan ................................................................................................... .................. 64 6.2. Saran ............................................................................................................ ................... 64 BAB 7. DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 66
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.
Hubungan Metode Kebutuhan Air Dengan Faktor Yang Mempengaruhi ............................ 8
Tabel 3.1.
Penjenuhan Tanah ........................................................................................................ 24
Tabel 4.1. Parameter dan Variabel……………………………………………………………………...27 Tabel 5.2.
Pengolahan Tanah Tanaman Padi ......................................................................................... 39
Tabel 5.3.
Kebutuhan Air Penyiapan Lahan Tanaman Padi Bulan Januari ........................................... 40
Tabel 5.4.
Kebutuhan Air Penyiapan Lahan Tanaman Palawija Bulan Januari .................................... 42
Tabel 5.5.
Kebutuhan Air Penyiapan Lahan Tanaman Palawija Perbulan ........................................ 43
Tabel 5.6.
Curah Hujan Efektif Tanaman Padi ............................................................................... 49
Tabel 5.7.
Curah Hujan Efektif Tanaman Palawija ...................................................................... 495
Tabel 5.8.
Kebutuhan Air Irigasi padi pendek Bulan Januari ...................................................... 46
Tabel 5.9.
Kebutuhan Air Irigasi Padi Pendek Bulan Oktober ............................................................... 47
Tabel 5.10. Rencana Pola Tanam (Skenario 1 Oktober) .. ....................................................................... 48 Tabel 5.11. Residu Positif Tiap Skenario Musim Tanam .................................................................. 49 Tabel 5.12. Residu Negatif Tiap Skenario Musim Tanam ...................................................................... 49 Tabel 5.13. Indeks Ia dan Ik Colo Timur (Skenario 15 September) ....................................................... 51 Tabel 5.14. Indeks Ia dan Ik Colo Timur (Skenario 1 Oktober) ........................................................ 53 Tabel 5.15. Indeks Ia dan Ik Colo Barat (Skenario 15 September) ......................................................... 58 Tabel 5.16. Indeks Ia dan Ik Colo Barat (Skenario 1 Oktober) .......................................................... 60
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Kebutuhan Air Tanaman ................................................................................................... 6
Gambar 2.2.
Evapotranspirasi Tanaman (Allen dkk, 1998 ) ................................................................... 9
Gambar 2.3.
Perbandingan Produksi Padi dan Jumlah Air Irigasi (Krisnasamy, 2003) ...................... 12
Gambar 3.1.
Kebutuhan Air Terhadap Tahapan Pertumbuhan Tanaman Padi .................................... 28
Gambar 4.1.
Bendung Colo Dan Daerah Irigasi Colo ................................................................... 29
Gambar 4.2.
Skema Saluran Irigasi Colo Barat Dan Colo Timur .................................................... 30
Gambar 4.3.
Alur Pemikiran Penelitian ....................................................................................... 34
Gambar 5.1.
Indeks Keandalan Colo Timur (Skenario 15 September) ............................................ 50
Gambar 5.2.
Indeks Kelentingan Colo Timur (Skenario 15 September) .......................................... 51
Gambar 5.3.
Nilai Indeks Colo Timur (Skenario 15 September ) ...................................................... 51
Gambar 5.4.
Indeks Keandalan Colo Timur (Skenario 1 Oktober) ............................................... 572
Gambar 5.5.
Indeks Kelentingan Colo Timur (Skenario 1 Oktober ) .............................................. 52
Gambar 5.6.
Nilai Indeks Colo Timur (Skenario 1 Oktober) ......................................................... 53
Gambar 5.7.
Perbandingan Faktor K dengan Ia dan Ik Colo Timur (Skenario 1 Oktober)................. 59
Gambar 5.8.
Tahapan Pertumbuhan dan Kebutuhan Air Tanaman Padi ......................................... 59
Gambar 5.9.
Indeks Keandalan Colo Barat (Skenario 15 September) ............................................. 57
Gambar 5.10. Indeks Kelentingan Colo Barat (Skenario 15 September) .......................................... 57 Gambar 5.11. Indeks Ia dan Ik Colo Barat (Skenario 15 September) ............................................... 58 Gambar 5.12. Indeks Keandalan Colo Barat (Skenario 1 Oktober) ............................................... 59 Gambar 5.13. Indeks Kelentingan Colo Barat (Skenario 1 Oktober) ................................................ 59 Gambar 5.14. Indeks Ia dan Ik Colo Barat (Skenario 1 Oktober) . ................................................... 60 Gambar 5.15. Perbandingan Faktor K dengan Ia dan Ik Colo Barat (Skenario 1 Oktober) ................. 60
x
DAFTAR NOTASI d(μ,n) : durasi kejadian ke-n dari mode μ _(μ,j) : fungsi indikator μ : Mode suatu kejadian atau kegagalan iY : data hujan ke-i (mm) Y : data hujan rerata-i (mm) Sd : deviasi standar _ : Sudut waktu matahari tenggelam (rad) _ : deklinasi matahari (rad) _p : kemiringan lengkung tekanan uap air jenuh (kPa/°C) _t : lama waktu interval (hari) _z : kedalaman tanah efektif (m) A : luas areal irigasi, dalam luas (ha). cs : soil heat capacity (MJ/m3/hari) D : hari tiap bulan De,i : kedalaman evaporasi kumulatif (mm) De,i-1 : jumlah depletion dari lapisan tanah yang terevaporasi (mm) DPe,i : kedalaman perkolasi (mm) dr : jarak inverse relatif Bumi - Matahari e0(Tmax) : tekanan uap jenuh pada temperatur maksimum (kPa) e0(Tmin) : tekanan uap jenuh pada temperatur minimum (kPa) e0T : tekanan uap jenuh pada temperatur T (kPa) ea : tekanan uap nyata (kPa) ea : tekanan uap nyata (kPa) Ea : Efisiensi penggunaan air di sawah Eb : Efisiensi saluran petak sawah. Ec : Efisiensi saluran utama. Ed : Efisiensi saluran. Ei : evaporasi (mm) es : tekanan uap jenuh (kPa) es : tekanan uap jenuh (kPa) ETc : evapotranspirasi tanaman, dalam mm/hari. ETc : kebutuhan air konsumtif, dalam mm/hari. ETo : evapotranspirasi potensial (mm/hari) ETo : evapotranspirasi, dalam mm/hari. ez : elevasi di atas aras air laut (m) fc : bagian tanah yang tertutup tanaman f ew : bagian tanah yang paling banyak terjadi evaporasi fw : bagian tanah yang terbasahi oleh irigasi atau hujan (0,01-1) Fa : jumlah kejadian yang dapat diandalkan few : bagian tanah yang paling banyak terjadi evaporasi G : soil heat flux (MJ/m²/hari) G : soil heat flux (MJ/m²/hari) Gsc : Konstanta matahari = 0,082 MJ/m²/hari H : tinggi tanaman (cm) i : jumlah state dalam periode tinjauan Ia : indeks keandalan IE : efisiensi irigasi, dalam %. xi
Ii : kedalaman irigasi netto (mm) Ik : indeks kelentingan IR : kebutuhan air irigasi ditingkat persawahan, dalam mm/hari. J : jumlah hari dalam 1 tahun = 365 atau 366 Jk : jumlah kelompok kejadian yang tidak dapat diandalkan K : Satuan suhu dalam Kalvin (Kalvin) k : Faktor k (keandalan) KAI : kebutuhan air irigasi, dalam liter/detik. kc : koefisien tanaman kcb : basal crop. Kcb-end : koefisien tanaman basal tahapan masa tumbuh akhir Kcb-ini : koefisien tanaman basal tahapan masa tumbuh awal Kcb-mid : koefisien tanaman basal tahapan masa tumbuh pertengahan Kcmax : batas atas koefisien evaporasi Kcmin : 0,15-0,20 ke : koefisien evaporasi tanah. Ke : koefisien evaporasi tanah Kr : koefisien pengurangan evaporasi Ldev : tahap pertumbuhan Lini : tahap awal pertumbuhan Llate : tahap akhir musim Lmid : tahap pertengahan musim M : bulan N : jumlah data n : lama penyinaran matahari (jam) N : kemungkinan maksimum penyinaran matahari (jam) Nk : total kejadian, dalam hal ini mewakili periode waktu P : Konstanta Psychrometric (MJ/m²/hari) P : hujan (mm) P : perkolasi, dalam mm/hari. Prob Xi : probabilitas kerusakan Ra : Radiasi exstraterrestrial untuk periode harian (MJ/m²/hari) Re : hujan efektif, dalam mm/hari. REW : kedalaman kumulatif evaporasi pada akhir tahap tumbuh (mm) RH : kelembaban relatif (%) Rn : radiasi netto (MJ/m²/hari) Rnl : radiasi gelombang panjang (MJ/m²/hari) Rns : radiasi sinar matahari (MJ/m²/hari) RO : runoff (mm) Rs : radiasi sinar matahari (MJ/m²/hari) Rso : Radiasi matahari pada keadaan cuaca cerah (MJ/m²/hari) T : Temperatur udara (°C) TEW : maksimum air yang mungkin menguap (mm) Tew,i : transpirasi (mm) Ti : Temperatur udara pada waktu i (°C) Ti-1 : Temperatur udara pada waktu i-1 (°C) Tmax,K : Max absolute temperature selama 24 jam (Kalvin) Tmean : Temperatur udara rata-rata (°C) Tmin,K, : Min absolute temperature selama 24 jam (Kalvin) u2 : kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/dt) xii
u2 uz WLR Xi z Ze _ _ _ FC _ WP _
: kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/dt) : kecepatan angin pada ketinggian z m (m/dt) : kebutuhan air untuk mengganti lapisan air, dalam mm/hari. : indikator kerusakan : stasiun di atas permukaan air laut (m) : ketebalan lapisan tanah permukaan yang mungkin kering akibat evaporasi (0,010 – 0,015 m) : konstanta Psychrometric (kPa/°C) : konstanta psychrometric (kPa/°C) : kandungan lengas tanah pada kapasitas lapangan (m³/m³) : kandungan lengas tanah pada titik layu (m³/m³) : letak lintang (radian)
xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1.
Data Klimatologi Stasiun Adi Sumarmo .................................................. 1.1 - 1.10
Lampiran 2.
Data Suhu Udara .......................................................................................... 2.1 - 2.3
Lampiran 3.
Perhitungan Curah Hujan Bulanan Rata-Rata ....................................................... 3
Lampiran 4.
Evapotranspirasi Potensial (Januari-Desember) ........................................ 4.1- 4.12
Lampiran 5.
Kebutuhan Irigasi Padi Pendek ................................................................ 5.1 – 5.12
Lampiran 6.
Kebutuhan Air Pengolahan Tanah Palawija (Januari - Desember) ............ 6.1 -6.12
Lampiran 7.
Hujan Efektif Tanaman Palawija ........................................................................... 7
Lampiran 8.
Kebutuhan Air Irigasi Tanaman Palawija ................................................. 8.1 - 8.12
Lampiran 9.
Residu Setiap Musim Tanam .............................................................................. 57
Lampiran 10. Faktor K, Indeks Keandalan dan Kelentingan ..................................................... 10
xiv
ABSTRAK Pengelolaan sumberdaya air pada daerah irigasi (DI) teknis sangat tergantung pada debit andalan dengan faktor-K sebagai tolok ukurnya. Namun demikian, meskipun faktor-K telah terpenuhi, di beberapa DI masih terjadi gagal panen karena kekurangan air. Hal ini disebabkan karena faktor-K tidak memperhatikan waktu pada saat kejadian kelebihan atau kekurangan air selama masa tumbuh tanaman. Oleh sebab itu, dipandang perlu menggunakan kriteria lain untuk menilai kinerja sistem irigasi. Dalam penelitian ini digunakan tolok ukur berupa Indeks Keandalan (Ia) dan Indeks Kelentingan (Ik). Nilai Ia dan Ik terbaik adalah yang mendekati nilai 1 (satu). Berdasarkan hasil penelitian, nilai Ia=0.06 dan Ik=0.18 ( MT 1) dan Ia=0,42 dan Ik=0.29 (MT 2) untuk DI Colo Barat dapat dicapai maksimal jika RTTG dimulai pada tanggal 15 September . Sedangkan untuk DI Colo Timur, Ia=0.06 dan Ik=0.18 ( MT 1) dan Ia=0,38 dan Ik=0.13 (MT 2) dapat dicapai maksimal jika RTTG dimulai pada tanggal 1 Oktober. Tolok ukur berdasarkan nilai Ia dan Ik masih tergolong rendah untuk kedua DI tersebut, padahal faktor-K yang tertuang dalam RTTG termasuk kategori baik, yaitu faktor-K=75% untuk DI Colo Timur dan faktor-K=71% untuk DI Colo Barat. Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa keadaan lapangan lebih sesuai dengan tolok ukur Ia dan Ik dibanding dengan faktor-K. Hal ini terbukti karena di kedua DI tersebut sering terjadi gagal panen karena kekurangan air. Maka disarankan untuk menggunakan tolok ukur Ia dan Ik dalam pengelolaan DI Colo Timur dan DI Colo Barat, untuk menjamin pertumbuhan tanaman dan keberhasilan produksi.
xv
ABSTRACT Water resource management in irrigated areas (DI) is highly dependent on the technical dependable/reliable discharge by a factor of K as a criterion. However, although the K-factor has been met, in some DI still occur crop failure due to lack of water. This is due to factors-K does not pay attention to the time at which the event of excess or shortage of water during the growing plants. Therefore, it is necessary to use other criteria to assess the performance of irrigation systems. This study used a yardstick form Reliability Index (Ia) and a resilience index (Ik). The best value of Ia and Ik is approaching of 1 (one). Based on the research results, the value Ia = 0.06 and Ik = 0.18 (MT 1) and Ia = 0.42 and Ik = 0.29 (MT 2) to DI Colo West maximum achievable if RTTG begins on 15 September. While DI East Colo, Ia = 0:06 and Ik = 0:18 (MT 1) and Ia = 0.38 and Ik = 0:13 (MT 2) The maximum achievable if RTTG begins on 1 October. Benchmarks based on the value he and Ik is still relatively low for two DI, whereas the K-factor contained in RTTG including either category, namely the K-factor = 75% for DI East Colo and K factor = 71% for DI Col West. Based on the results of the study showed that the field condition more in line with the benchmarks Ia and Ik compared with K-factor. This is evident because in the two of DI frequent crop failure due to lack of water. It is advisable to use the benchmarks Ia and Ik in management for DI East Colo and West Colo, to ensure the growth and success of the production plant.
xvi
