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

x

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

xi

DAFTAR NOTASI

d(μ,n) : durasi kejadian ke-n dari mode μ

_(μ,j) : fungsi indikator

μ : Mode suatu kejadian atau kegagalan

i Y : 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)

f c : bagian tanah yang tertutup tanaman

f ew : bagian tanah yang paling banyak terjadi evaporasi

f w : 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 %.

xii

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)

xiii

u2 : kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/dt)

uz : kecepatan angin pada ketinggian z m (m/dt)

WLR : kebutuhan air untuk mengganti lapisan air, dalam mm/hari.

Xi : indikator kerusakan

z : stasiun di atas permukaan air laut (m)

Ze : ketebalan lapisan tanah permukaan yang mungkin kering akibat evaporasi

(0,010 – 0,015 m)

_ : konstanta Psychrometric (kPa/°C)

_ : konstanta psychrometric (kPa/°C)

_ FC : kandungan lengas tanah pada kapasitas lapangan (m³/m³)

_ WP : kandungan lengas tanah pada titik layu (m³/m³)

_ : letak lintang (radian)

xiv

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

xv

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.

xvi

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.