STUDI POTENSI SUPLESI SUNGAI SILAU KE SUNGAI BUNUT UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DI D.I. SERBANGAN DAN D.I. PANCA ARGA Robi Arianta Sembiring1, Ivan Indrawan2 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1Kampus USU Medan Email:
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1Kampus USU Medan
1
ABSTRAK Kekurangan debit air pada suatu irigasi sangat mempengaruhi terhadap hasil produksi suatu pertanian. Hal ini terjadi pada DI. Serbangan dan DI. Panca Arga yang memanfaatkan air dari sungai Bunut di Kabupaten Asahan. Sedangkan di dekat sungai Bunut terdapat sungai Silau yang memiliki debit air sangat besar. Untuk itu perlu dilakukan penelitian guna menilai potensi dilakukannya suplesi dari sungai Silau ke sungai Bunut untuk meningkatkan debit air sungai Bunut.Dari hasil penelitian yang dilakukan didapat bahwa sungai Silau berpotensi untuk menyuplesi debit air ke sungai Bunut sebesar 4 m /detik. Lokasi hulu saluran yang potensial berawal pada koordinat 2°53'56.53" LU dan 99°30'47.88" BT yang terletak di sungai Silau dekat pabrik PTPN 3 Kecamatan Buntu Pane sampai pada koordinat 2°56'23.66" LU dan 99°30'57.27" BT yang terletak di sungai Bunut yang berada di Kecamatan Setia Janji dengan selisih elevasi muka air sebesar 1,54 m. Panjang saluran direncanakan berjarak 5 km berbentuk trapesium dengan lebar saluran 5 m, kemiringan talud 1:1, dan kedalaman 1,84 m. Lebar pintu air direncanakan sebesar 1,03 m dan tingginya sebesar 2,44 m. ABSTRACT
Shortage of irrigation water discharge affects greatly the production of a farm. This happens on Serbangan Irrigation and Panca Arga Irrigation which utilizes water from the Bunut river in Asahan. While near the Bunut river,there is the Silau river which has a very large water discharge. Therefore, it is necessary to carry out a research to assess the potential of doing suppletion from theSilau river to the Bunut river to improve water discharge of the Bunut river. From the results of the research conducted, it is found that the Silau river has the potential to supply water discharge to the Bunut river by 4 m /s. The location of potential upstream channel begins at coordinates 2°53'56.53"LU and 99°30'47.88"BT which is located on the Silau river near the factory of PTPN 3 Bunut Pane Subdistricuntil at coordinates 2°56'23.66"LU and 99°30'57.27"BT which is located on the Bunut river residing in Setia Janji subdistrict to the water level difference of 1.54 m. The channel length is planned within 5 km trapezoid shape with a width of 5 m channel, slope of talud 1:1, and depth of 1.84 m. Sluice width is planned at 1.03 m, and the height is at 2.44 m. Key Word : Supply water, water balance, channel.
1.
Pendahuluan
Asahan merupakan sebuah kabupaten yang terletak di wilayah Provinsi Sumatera Utara. Kabupaten ini beribukotakan Kisaran, mempunyai wilayah seluas 3.675 km², penduduknya berjumlah 668.272 jiwa (hasil sensus 2010), secara astronomis terletak pada 02̊ 03̍ - 03̊ 26̍ Lintang Utara dan 99̊ 1̍ - 100̊ 0̍ Bujur Timur, dan berada pada ketinggian 0 – 1000 m dpl. Sektor pertanian merupakan salah satu bagian vital yang harus dibenahi dan ditingkatkan di Kabupaten Asahan. Pada saat ini Kabupaten Asahan hanya mampu memproduksi beras ±45.000 ton pertahun, sedangkan kebutuhan beras rata-rata yang dibutuhkan sejumlah ±90.000 ton pertahun. Kabupaten Asahan hanya memiliki areal persawahan ±13.210 Ha yang terdiri dari persawahan teknis seluas 6.650 Ha dan persawahan non-teknis seluas 6.560 Ha. Di Kabupaten Asahan terdapat beberapa sungai yang digunakan untuk mengaliri jaringan irigasi, diantaranya sungai Bunut yang mengaliri D.I. Serbangan serta D.I. Panca Arga dan sungai Silau yang mengaliri D.I. Sijambi serta D.I. Sei Silau. Namun di D.I. Serbangan dan D.I. Panca Arga sering mengalami kekeringan pada saat musim kemarau akibat terlalu kacilnya dibit sungai Bunut, sedangkan sungai Silau yang mengalir berdekatan dengan sungai Bunut memiliki debit yang cukup besar walupun di musim kemarau. Melihat kondisi di atas, maka dirasa perlu melakukan suplesi dari sungai Silau ke sungai Bunut untuk meningkatkan debit sungai Bunut. Peningkatan debit ini dapat digunakan untuk mengaliri sawah-sawah yang mengalami kekeringan serta meningkatkan areal persawahan di Kabupaten Asahan sehingga produksi beras bisa ditingkatkan. Siklus Hidrologi Siklus hidrologi merupakan rangkaian proses berpindahnya air permukaan bumi dari suatu tempat ke tempat lainnya hingga kembali ke tempat asalnya.Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi. Air di atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besar di atas benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naik lagi sehingga cukup tinggi dan dingin untuk terjadi kondensasi. Uap air berubah jadi embun dan seterusnya jadi hujan atau salju. Curahan (precipitation) turun ke bawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut. Siklus hidrologi dibedakan ke dalam tiga jenis yaitu:Siklus Pendek, Siklus Sedang, Siklus Panjang. Curah Hujan Curah hujan wilayah yang terdapat pada suatu daerah aliran sungai (DAS) sangat diperlukan untuk mengetahui mengenai informasi tentang pengaturan air irigasi, mengetahui neraca air dalam suatu lahan dan untuk mengetahui besarnya aliran permukaan (run off).Ada tiga cara untuk menghitung hujan rata-rata daearah aliran yang bisa dilakukan, yaitu : 1.
Metode Arithmetic Mean Metode ini adalah metode yang paling sederhana untuk menghitung hujan rerata pada suatu daerah. Pengukuran yang dilakukan di beberapa stasiun dalam waktu yang bersamaan dijumlahkan dan kemudian dibagi dengan jumlah stasiun.
R = 1n (R1 + R2 + ...+ Rn )
di mana: R = area rainfall (mm) n = jumlah stasiun pengamat R1 ,R2 , ..., Rn = point rainfall stasiun ke-i (mm).
2.
Metode Thiessen Metode ini memperhitungkan bobot dari masing-masing stasiun yang mewakili luasan disekitarnya. Pada suatu luasan di dalam DAS dianggap bahwa hujan adalah sama dengan yang terjadi pada stasiun yang terdekat, sehingga hujan yang tercatat pada suatu stasiun mewakili luasan tersebut. Metode ini digunakan apabila penyebaran stasiun hujan di daerah yang ditinjau tidak merata. 1 1+ 2 2+ 3 3+⋯+
P= di mana:P P1,P2,...Pn A1,A2,...An
1+ 2+ 3+⋯+
= curah hujan wilayah = hujan di stasiun 1,2,3...n = luas daerah yang mewakili stasiun 1,2,3....n
3.
Metode Isohyet Isohyet adalah garis yang menghubungkan titik-titik dengan kedalaman hujan yang sama. Pada metode isohyet, dianggap bahwa hujan pada suatu daerah di antara dua garis isohyet adalah merata dan sama dengan nilai rerata dari kedua garis isohyet tersebut. P =
di mana : P I1,I2,...In A1,A2,...An
⋯
⋯
= curah hujan wilayah = garis isohyet ke 1,2, dan 3 = luas daerah yang dibatasi oleh garis isohyet ke 1,2 dan 3.
Debit Banjir Perhitungan debit banjir periode ulang tahunan menggunakan metode Gumbel dengan persamaan sebagai berikut : X = X+ dimana :X = debit pada tahun ke-T X = harga rata-rata sampel S = standar deviasi Ytr = reduced variate Yn = reduced mean Sn = reduced standard deviation
Ytr − Yn S Sn
Neraca Air Metode ini ditemukan oleh Dr. F.J. Mock. Metode ini dikembangkan untuk menghitung debit andalan. Dengan metode ini, besarnya aliran dari data curah hujan, karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan evapotranspirasi dapat dihitung. Pada dasarnya metode ini adalah hujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi aliran permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk kedalam tanah (infiltrasi), di mana infiltrasi pertamatama akan menjenuhkan top soil, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah
tanah (ground water) yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow). Daerah Aliran Sungai Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan suatu kesatuan dengan sungai dan anak – anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas didarat merupakan pemisah topografi dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktifitas daratan. Tinjauan Hidraulis Sungai
Tinjauan hidraulis sungai digunakan untuk merencanakan dimensi saluran rencana. Keriteria perencanaan yang digunakan adalah dengan persamaan: Q=A.V di mana: Q = debit rencana (m /dtk) A = luasan basah (m ) V = kecepatan aliran (m/dtk)
serta menggunakan persamaan Manning, yaitu : V = 1/n x R2/3 x S0.5 di mana :V = kecepatan aliran air (m/dt) n = koefisien kekasaran Manning R = jari-jari hidraulis (m) S =kemiringan dasar saluran
Bangunan Pengambilan Pembilas pengambilan dilengkapi dengan pintu dan bagian depannya terbuka untuk menjaga jika terjadi muka air tinggi selama banjir. Besarnya bukaan pintu bergantung kepada kecepatan aliran masuk yang diizinkan. Kecepatan ini bergantung kepada ukuran butir bahan yang dapat diangkut. Perencanaan bangunan pengambilan dengan menggunakan persamaan :
Q ba 2gz di mana : Q = debit (m /dtk) μ = koefisien debit untuk bukaan di bawah permukaan air dengan kehilangan energi 0,80 b = lebar bukaan (m), tinggi bukaan (m) g = percepatan gravitasi (m/dtk ) z = kehilangan energi pada bukaan (m)
2. Metodologi Penelitian Secara umum proses penelitiaan ini dimulai dari pengumpulan data. Data yang diperlukan dalam penelitian ini terdiri atas data primer yaitu survei lapangan pada daerah aliran sungai, data sekunder diperoleh melalui kajian pustaka, wawancara dari Dinas terkait seperti Dinas Pekerjaan Umum Kabupaten Asahan, Badan Wilayah Sungai Sumatera II, dan melakukan wawancara kepada para petani di daerah irigasi Serbangan dan Panca Arga. Data - data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah: peta yang terdiri dari peta topografi dan peta daerah irigasi, data curah hujan, data debit sungai, data kependudukan dan laporan – laporan terdahulu yang dapat memberikan data dan informasi mengenai Daerah Irigasi Serbangan dan Panca Arga. Kemudian dilakukan alisa data berupa analisa curah hujan, analisa distribusi frekuensi, analisa debit banjir, analisa debit andalan, analisa keseimbangan air, lalu mengenalisa potensi dibuatnya suplesi. 3. Analisa Dan Perencanaan Dari penelitian tersebut maka diperoleh: Curah Hujan Perhitungan curah hujan dimaksudkan untuk menghitung rata-rata curah hujan yang terjadi di DAS Bunut. Data yang digunakan adalah dari stasiun penakaran yang berada di sekitar daerah irigasi Serbangan dan Panca Arga, yaitu Stasiun Terusan Tengah dan Stasiun Ujung Seribu. Dari kedua stasiun tersebut digunakan metode rata-rata aljabar. Data curah hujan bulanan rata-rata dapat dilihat pada Tabel 1 berikut. Tabel 1 Curah Hujan Bulanan Rata-rata TAHUN RATA-RATA
JAN 86,96
FEB 57,87
MAR 147,415
APR 100,97
MEI 123,52
JUN 104,305
JUL 145,15
AGST 175,777
SEPT 233,11
OKT 221,68
NOV DES 147,915 136,755
Daerah Aliran Sungai Daerah aliran sungai didapat dari peta yang dikeluarkan oleh Badan Wilayah Sungai Sumatera II. Daerah aliran sungai Bunut dan dapat dilihat pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1 DAS Sungai Bunut Dari peta pada Gambar 1 didapat luas DAS sungai Bunut sebesar 145 panjang sungai Bunut sebesar 38 km.
dan
Debit Andalan Dalam menentukan besarnya ketersediaan air atau debit andalan pada DAS Bunut digunakan Metode F.J.Mock. Data yang menjadi parameter dalam menentukan debit andalan antara lain:data jumlah harian hujan, data curah hujan bulanan rata rata, data evapotranpirasi potensial. Debit andalan yang diperoleh dari perhitungan dapat dilihat pada Gambar 2.
Debit Bulanan (m3/dtk)
Grafik Debit Andalan 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nop Des Bulan
Gambar 2 Grafik Debit Andalan Sungai Bunut Sedangkan debit andalan pada DAS Silau dengan menentukan keandalaan 80% dari data debit sungai Silau. Debit andalan sungai Silau dapat dilihat pada Gambar 3 berikut:
Debit Bulanan (m3/dtk)
Grafik Debit Andalan 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nop Des Bulan
Gambar 3 Grafik Debit Andalan Sungai Silau Debit Banjir Debit banjir periode ulang tahunan sungai Silau diperoleh dari data debit sungai tahunan maksimum sungai dengan menggunakan metode Gumbel. Hasil analisa debit banjir periode ulang tahunan sungai Silau dapat dilihat pada Tabel 2 berikut. Tabel 2 Debit Banjir Sungai Silau Periode Ulang 2,5,10,25,50,100 Metode Gumbel T 2 5 10 25 50 100
X 137,46 137,46 137,46 137,46 137,46 137,46
Y 0,3668 1,5004 2,2510 3,1993 3,9028 4,6012
Yn 0,4952 0,4952 0,4952 0,4952 0,4952 0,4952
S 13,9053 13,9053 13,9053 13,9053 13,9053 13,9053
Sn 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94
3
XT (m /s) 135,57 152,33 163,44 177,47 187,87 198,20
Analisis Keseimbangan Air Perhitungan keseimbangan air diperlukan untuk mengetahui seberapa besar debit air yang dapat didistribusikan dari sungai Silau ke sungai Bunut. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perhitungan neraca air ini yaitu debit andalan yang tersedia, kebutuhan air irigasi, dan kebutuhan air domestik dan non-domestik. Neraca keseimbangan air sungai Bunut dan Silau dapat diliha pada Tabel 3 dan 4 berikut. Tabel 3 Neraca Keseimbangan Air Sungai Bunut
Sedangkan neraca keseimbangan air sungai Silau dapat dilihat pada Tabel 3 berikut.
Tabel 4 Neraca Keseimbangan Air Sungai Silau
Dari Tabel 3 dan 4 dapat dilihat bahwa sungai Bunut mengalami kekurangan debit air sedangkan sungai Silau memiliki kesediaan debit yang sangat besar. Sungai Silau mempunyai surplus air sebesar 23,65 m /detik. Sehingga direncanakan debit yang disuplesi sebesar 4 m /detik. Skema alokasi air suplesi saungai Silau ke sungai Bunut dapat dilihat pada Gambar 4 berikut.
Gambar 4 Skema Alokasi Air Suplesi Saungai Silau ke Sungai Bunut
Perencanaan Trase Trase saluran suplesi dari sungai Silau ke sungai Bunut direncanakan sedapat mungkin memiliki jarak yang pendek. Elevasi muka air di hulu saluran suplesi rencana harus lebih tinggi dibandingkan dengan elevasi muka air di hilir saluran suplesi rencana. Koordinat hulu dan hilir saluran suplesi rencana dicari dengan menggunakan GPS. Kordinat hulu saluran berada pada 2°53'56.53" LU dan 99°30'47.88" BT yang terletak di sungai Silau dekat pabrik PTPN 3 Kecamatan Buntu Pane sedangkan koordinat hilir saluran berada pada 2°56'23.66" LU dan 99°30'57.27" BT yang terletak di sungai Bunut yang berada di Kecamatan Setia Janji. Trase saluran rencana berjarak 5 km. Perencanaan Dimensi Saluran Direncanakan saluran terbuka berbentuk trapesium. Dalam perhitungan dimensi saluran suplesi digunakan Rumus Manning. Variabel yang telah diketahui, yaitu : -
Debit rencana : Q = 4 /detik Lebar dasar saluran rencana : b = 5 m Rencana kemiringan talud 1:1 Koefisien kekasaran Manning : n = 0,014 (beton dipoles) Elevasi muka air hulu + 35,902 m Elevasi muka air hilir + 34,363 m
Dari data yang tersedia dapat diperhitungkan : △ , Kemiringan energi : = = = 0,0003 Kedalaman saluran : 1 Q = A. . R / . S / n (b + m. h)h 1 4 = ( b + m. h)h . . 0,0003 / 0,014 b + 2h√1 + m 4 = ( b + 1. h)h
(b + 1. h)h 1 . . 0,0003 0,014 b + 2h√1 + 1
/
Dengan cara trial and error didapat nilai h = 0,84 m.
Besarnya tinggi jagaan pada suatu saluran sangat dipengaruhi oleh besarnya debit yang mengalir pada saluran tersebut. Besarnya tinggi jagaan untuk berbagai besaran debit disajikan berdasarkan Tabel 5 berikut: Tabel 5 Tinggi Jagaan Saluran
Dengan tinggi jagaan sebesar 0,6 maka tinggi saluran = 0,84 + 0,6 = 1,44 m. Potongan melintang rencana saluran dapat dilihat pada Gambar 5 berikut :
Gambar 5 Potongan Melintang Rencana Saluran Perencanaan Pintu Air Sebelum menghitung perencanaan pintu pengambilan air, terlebih dahulu dihitung tinggi muka air sungai Silau dengan periode ulang banjir 100 tahun sebesar 198,2 m /s. Variabel yang diketahui, yaitu : 1. 2. 3. 4.
Lebar sungai Kemiringan talud Koefisien Manning Kemiringan Sungai
= 35 m = 1 : 1,5 = 0,030 = 0,00035
Maka dapat diperoleh: Luas tampang (A)
= ( b + 2h ) h = (35 + 2h) h = 35h + 2h
Keliling basah tampang ( P )
= b + 2h 1 + (1,5) = 35 + 2h 3,25
= 35 + 3,606 h Jari-jari hidraulis (R)
=
Maka, Q = A . V = A . . 198,2 = (35h + 2h ) .
=
,
. ,
.[
,
]
. (0,00035)
Sehingga diperoleh tinggi air (h) untuk debit banjir Q
= 198,2 m /s adalah 3,54 m.
Direncanakan pintu pengambilan air dengan memasang pintu radial. Dalam perhitungan perencanaan pintu, direncanakan variabel-variabel sebagai berikut : 1. Debit, Q = 4 m /dtk 2. Koefisien debit untuk bukaan di bawah permukaan air dengan kehilangan energi, μ = 0,8 3. Kehilangan tinggi energi pada bukaan, z = 0,2 m 4. Percepatan gravitasi, g = 9,8 m/dtk 5. Elevasi ambang bangunan pengambilan, p = 1 m
Maka dapat diperoleh : Tinggi bukaan, a = h – p – z + t = 3,54 - 1 – 0,2 + 1 = 2,44 m Sehingga :
Q = μ . b . a . 2gz
4 = 0,8 . b . 2,44 . √2 . 9,8 . 0,2 b = 1,03 m
maka lebar bukaan pintu sebesar 1,03 m
Gambar 6 Rencana Pintu Pengambilan Air 4. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan a)
b)
c) d) e) f)
Perencanaan suplesi dimaksudkan untuk meningkatkan debit air sungai Bunut yang kekurangan air melalui aliran air yang disuplai dari sungai Silau sebesar 4 m / detik. Trase saluran suplesi direncanakan berawal pada koordinat 2°53'56.53" LU dan 99°30'47.88" BT yang terletak di sungai Silau dekat pabrik PTPN 3 Kecamatan Buntu Pane sampai pada koordinat 2°56'23.66" LU dan 99°30'57.27" BT yang terletak di sungai Bunut yang berada di Kecamatan Setia Janji dengan selisih elevasi muka air sebesar 1,54 m. Rencana panjang trase saluran suplesi sejauh 5 km. Saluran suplesi direncanakan dengan saluran terbuka berbentuk trapesium denga lebar dasar saluran 5 meter, kemiringan talud 1:1, dan kedalaman 1,84 meter. Pintu pengambilan air direncanakan dengan tinggi 2,44 meter dan lebar 1,03 meter.
Pembuatan suplesi dari sungai Silau ke sungai Bunut berpotensi untuk memenuhi kebutuhan irigasi di DI. Serbangan dan DI. Panca Arga.
Saran a) Perlu diteliti jalur suplesi alternatif lain yang lebih dekat dan selisih elevasi muka airnya lebih besar agar saluran lebih ekonomis dan epektif. b) Perlu diadakannya survey kemiringan rata-rata sungai Bunut dan perhitungan kebutuhan air untuk pertanian berdasarkan pola tanamnya untuk keakuratan hasil penelitian tersebut.
DAFTAR PUSTAKA Andika,
2011, Studi Suplesi dari Sungai Ular ke Sungai Belumai untuk Kebutuhan Air Baku PDAM Limau Manis. Skripsi tidak diterbitkan. Medan: PPS Universitas Sumatera Utara.
Bambang Triatmodjo, 2009, Hidrologi Terapan, Penerbit Beta Offset, Yogyakarta. Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air, 2009, Pengembangan Pengelolaan dan Konservasi Sungai, Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air, Medan. Direktorat Jendral Departemen Pekerjaan Umum, 1986, Standar Perencanaan IrigasiKriteria Perencanaan 02, Badan Penerbit Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. Eka, Herryandi, 2008, Perencanaan Bangunan Suplesi Pegadis Daerah Irigasi Batang Samo. Skripsi tidak diterbitkan. Semarang: PPS Universitas Diponegoro. Harto Sri, 1993, Analisis Hidrologi, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Iman Subarkah, 1978, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Penerbit Idea Dharma, Bandung. Linsley Ray, K, 1985, Teknik Sumber Daya Air Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta. Soemarto, C. D,1995, Hidrologi Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta. Suyono, Kensaku, 2003, Hidrologi untuk Pengairan, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta.
