61900849-perencanaan-irigasi-dan-bangunan-air.docx

PERENCANAAN IRIGASI DAN BANGUNAN AIR YOGI OKTOPIANTO 16309875

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS GUNADARMA DEPOK 2011

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

LATAR BELAKANG Indonesia merupakan negara agraris dimana pembangunan di bidang pertanian menjadi prioritas utama. Berdasarkan UU No.7 tahun 1996 tentang pangan menyatakan bahwa perwujudan ketahanan pangan merupakan kewajiban pemerintah bersama masyarakat (Partowijoto, 2003). Pembangunan saluran irigasi sebagai penunjang penyediaan bahan pangan nasional tentu sangat diperlukan, sehingga ketersediaan air di lahan akan terpenuhi walaupun lahan tersebut berada jauh dari sumber air permukaan. Hal tersebut tidak terlepas dari usaha teknik irigasi yaitu memberikan air dengan kondisi tepat mutu, tepat ruang dan tepat waktu dengan cara yang efektif dan ekonomis (Sudjarwadi, 1990). Air merupakan sumber daya alam yang terbaharui melalui daur hidrologi. Namun keberadaan air sangat bervariasi tergantung lokasi dan musim. Ketersediaan air di

daerah tropis (dekat dengan katulistiwa)

sangat besar dibandingkan dengan daerah lain misalnya daerah gurun atau padang pasir. Ketersediaan air pada saat musim basah (Oktober s/d April) lebih besar dibandingkan pada saat musim kering (April s/d Oktober), dikarenakan pada musim kering ketersediaan airnya sudah mulai berkurang. Rekayasa manusia untuk lebih mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya air adalah dengan merubah distribusi air alami menjadi distribusi air secara buatan yaitu diantaranya dengan membangun waduk. Waduk merupakan suatu bangunan air yang digunakan untuk menampung debit air berlebih pada saat musim basah supaya kemudian dapat dimanfaatkan pada saat debit rendah saat musim kering. Distribusi kebutuhan air irigasi pada tiap daerah akan diatur melalui waduk tersebut.

2 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Dengan perencanaan saluran dan pintu air sepanjang wilayah penyaluran, air irigasi kemudian di salurkan. Analisis kebutuhan air irigasi merupakan salah satu tahap penting yang diperlukan dalam perencanaan dan pengelolaan sistern irigasi. Kebutuhan air tanaman didefinisikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman pada suatu periode untuk dapat tumbuh dan produksi secara normal. Kebutuhan air nyata untuk areal

usaha pertanian meliputi

evapotranspirasi (ET), sejumlah air yang dibutuhkan untuk pengoperasian secara khusus seperti penyiapan lahan dan penggantian air, serta kehilangan selama pemakaian. Dalam makalah ini kami menganalisa kebutuhan air irigasi di daerah Kusamba Bali, dengan wilayah petak sawah keseluruhan yang harus di aliri seluas 747,852 ha. Perencanaan tersebut meliputi perencanaan debit saluran air, perencanaan dimensi saluran, perencanaan pintu air, skema irigasi dan juga diagram alir perencanaan.

1.2.

DEFINISI IRIGASI Irigasi didefinisikan sebagai suatu cara pemberian air, baik secara alamiah ataupun buatan kepada tanah dengan tujuan untuk memberi kelembapan yang berguna bagi pertumbuhan tanaman. Secara alamiah : 1. Secara alamiah air disuplai kepada tanaman melalui air hujan. 2. Cara alamiah lainnya, adalah melalui genangan air akibat banjir dari sungai, yang akan menggenangi suatu daerah selama musim hujan, sehingga tanah yang ada dapat siap ditanami pada musim kemarau.

Secara buatan : Ketika penggunaan air ini mengikutkan pekerjaan rekayasa teknik dalam skala yang cukup besar, maka hal tersebut disebut irigasi buatan (Artificial Irrigation). 3 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Irigasi buatan secara umum dapat dibagi dalam 2 (dua) bagian, yaitu : 1.

Irigasi Pompa (Lift Irrigation), dimana air diangkat dari sumber air yang rendah ke tempat yang lebih tinggi, baik secara mekanis maupun manual.

2.

Irigasi Aliran (Flow Irrigation), dimana air dialirkan ke lahan pertanian secara gravitasi dari sumber pengambilan air.

1.2.

TUJUAN dan MANFAAT IRIGASI 1.2.1. Tujuan Irigasi. Sesuai dengan definisi irigasinya, maka tujuan irigasi pada suatu daerah adalah upaya rekayasa teknis untuk penyediaaan dan pengaturan air dalam menunjang proses produksi pertanian, dari sumber air ke daerah yang memerlukan serta mendistribusikan secara teknis dan sistematis.

1.2.2. Manfaat Irigasi. Adapun manfaat dari suatu sistem irigasi, adalah : a. Untuk membasahi tanah, yaitu pembasahan tanah pada daerah yang curah hujannya kurang atau tidak menentu. b. Untuk mengatur pembasahan tanah, agar daerah pertanian dapat diairi sepanjang waktu pada saat dibutuhkan, baik pada musim kemarau maupun musim penghujan. c. Untuk menyuburkan tanah, dengan mengalirkan air yang mengandung lumpur dan zat-zat hara penyubur tanaman pada daerah pertanian tersebut, sehingga tanah menjadi subur. d. Untuk kolmatase, yaitu meninggikan tanah yang rendah / rawa dengan pengendapan lumpur yang dikandung oleh air irigasi. e. Untuk pengelontoran air , yaitu dengan mengunakan air irigasi, maka kotoran / pencemaran / limbah / sampah yang terkandung 4 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

di permukaan tanah dapat digelontor ketempat yang telah disediakan (saluran drainase) untuk diproses penjernihan secara teknis atau alamiah. f. Pada daerah dingin, dengan mengalirkan air yang suhunya lebih tinggi dari pada tanah, sehingga dimungkinkan untuk mengadakan proses pertanian pada musim tersebut.

1.3.

KELEBIHAN IRIGASI Kelebihan dari pada dibangunannya suatu sistem irigasi dan bangunan-nya, secara umum adalah sebagai berikut : a. Mengatasi kekurangan pangan. b. Meningkatkan produksi dan nilai jual hasil tanaman. c. Peningkatan kesejahteraan masyarakat. d. Pembangkit Tenaga Listrik. e. Transportasi Air (Inland Navigation). f. Efek terhadap Kesehatan. g. Supply Air Baku. h. Peningkatan Komunikasi / Transportasi.

1.4.

DIAGRAM POHON IRIGASI Data mengenai luas lahan pertanian dan debit aliran irigasi dapat disajikan dalam bentuk diagram pohon dan tabel ( lihat pada halaman gambar pendukung ).

5 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

BAB II PEMBAHASAN Dalam bab ini akan dijelaskan pembangunan jaringan irigasi di daerah Kusamba Bali. Flowchart Perencanaan Jaringan Irigasi

6 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

2.1.

PERENCANAAN PETAK Ada dua jenis petak yang akan dialiri yaitu petak tersier sebanyak 5 petak dan petak sekunder sebanyak 3 petak. 2.1 Petak Tersier Petak tersier yang kami bangun untuk daerah Kusamba adalah sebanyak 5 petak sawah dengan perencanaan sebagai berikut : 1) Ukuran luas petak masing – masing yaitu , 113,462 Ha, 54,869 Ha, 128,803 Ha, 57,365 Ha dan 100,439 Ha. 2) Letak petak berada dibelakang pintu sadap dan hanya menerima air dari bangunan sadap. 3) Rencana petak secara keseluruhan dapat mudah untuk dialiri air dan mudah pula air buangan mengalir ke saluran drainasi. 4) Bentuk petaknya tidak sama antara lebar dan panjangnya.

2.1 Petak Sekunder Petak sekunder yang kami bangun untuk daerah Kusamba adalah sebanyak 3 petak sawah dengan perencanaan sebagai berikut : 1) Ukuran luas petak masing – masing yaitu , 97,059 Ha, 62,112 Ha, dan 59,828 Ha. 2) Setiap petak sekunder hanya menerima air dari satu bangunan bagi yang terletak di saluran induk atau saluran sekunder lainnya, serta tidak mendapat air suplesi dari saluran lain. 3) Rencana saluran sekunder terletak melalui punggung, untuk memudahkan mengalirnya air irigasi ke sebelah kanan dan kiri, dan air dapat mengairi keseluruh daerah yang akan diairi.

7 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Gambar 2.1 Denah petak sawah beserta keterangan

8 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Dimana : Petak sawah 1 = petak sekunder 1

-

Petak sawah 2 = petak sekunder 2

-

Petak sawah 3 = petak sekunder 3

-

Petak sawah 4 = petak tersier 1

-

Petak sawah 5 = petak tersier 2

-

Petak sawah 6 = petak tersier 3

-

Petak sawah 7 = petak tersier 4

-

Petak sawah 8 = petak tersier 5

2.3.

-

PERENCANAAN DEBIT SALURAN 2.3.1 Mencari Debit air irigasi di setiap petak sawah : Untuk menghitung besarnya debit air yang dibutuhkan untuk setiap petak, data yang dibutuhkan adalah data luas (A) dari masing-masing petak dan besarnya kebutuhan air semua petak sawah (Ir). Dimana diketahui nilai kebutuhan air semua petak sawah (Ir) = 1,38 lt/dt.ha Rumus untuk mencari debit air pada petak sawah yaitu: Qsawah = A . Ir

Dimana : Qsawah

= kebutuhan air / debit air irigasi di petak sawah

A

= luas petak sawah yang aliri

Ir

= kebutuhan air irigasi di tiap petak sawah

9 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Tabel 2.1. Kebutuhan air irigasi di setiap petak sawah SAWAH

A (Ha)

Q (lt/dtk)

Q (m3/dtk)

1

107,834

148,824

0,148824

2

69,013

95,238

0,095238

3

66,475

91,736

0,091736

4

126,069

195,722

0,195722

5

63,739

98,955

0,098955

6

60,695

94,649

0,094649

7

143,114

222,185

0,222185

8

111,599

173,257

0,173257

2.3.2 Menghitung debit aliran air irigasi pada setiap saluran Untuk menghitung besarnya debit air yang mengalir pada setiap saluran irigasi data yang dibutuhkan yaitu nilai efisiensi (e) dan debit air yang mengalir pada tiap petak (Qp). Untuk efisiensi debit saluran irigasi dipakai standar efisiensi debit saluran atau factor kehilangan, yaitu : 1.

Pada petak tersier, e = 0,8

2.

Pada saluran sekunder, e = 0,9

3.

Pada saluran primer, e = 0,9

Rumus mencari debit air (Qs) untuk tiap saluran irigasi yaitu :

Qs = Qp/e

Contoh Perhitungan: Debit Aliran Irigasi di Saluran Sekunder 6 Luas Sawah petak tersier 5 : 111,599 ha A = 111,599 x 90% = 100,439 ha Efisiensi Tersier = 0,8 Efisiensi Sekunder = 0,9 Ir = 1,38 10 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Q=

100,439 x1,38 0,8

= 173, 257 lt/det Q saluran Sekunder = =

Qtersier 0,9

173,257 = 192, 508 lt/det = 0,192608 m³ 0,9

Data perhitungan debit air pada setiap saluran irigasi dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Debit aliran air irigasi di setiap saluran

Saluran

Nilai Efisiensi (e)

Q (m³/det)

Primer 1

0,9

0,12348

Primer 2

0,9

0,9637

Primer 3

0,9

0,87196

Sekunder 1

0,9

0,14882

Sekunder 2

0,9

0,09524

Sekunder 3

0,9

0,09174

Sekunder 4

0,9

0,54933

Sekunder 5

0,9

0,30246

Sekunder 6

0,9

0,19251

Tersier 1

0,8

0,19572

Tersier 2

0,8

0,09465

Tersier 3

0,8

0,22219

Tersier 4

0,8

0,09896

Tersier 5

0,8

0,17326

11 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

2.4.

PERENCANAAN PENAMPANG SALURAN

2.4.1 Menghitung Perencanaan Dimensi Saluran rigasi Didalam perhitungan dimensi suatu saluran baik itu saluran pembawa (saluran primer, sekunder, tersier dan kwartener) maupun saluran pembuangan, pada dasarnya sama. Rumus yang saat ini biasa digunakan adalah rumus Strickler : 𝐴

Q=vA

R=𝑂

v = k.R2/3 . I1/2

A = bh + mh2

𝑣

I=(

2 𝑘.𝑅 ⁄3

)

2

O = b + 2h √1 + 𝑚2

b/h=n

12 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Tabel 2.3 Debit aliran air irigasi di setiap saluran Kecepatan air (v) Q

b:

untuk tanah

(m3/detik)

h

lempung biasa

m

Keterangan

(m/detik) 0,000 – 0,050

1,0

Min. 0,25

1:1

Catatan :

0,050 – 0,150

1,0

0,25 – 0,30

1:1

*bmin = 0,30 m

0,150 – 0,300

1,0

0,30 – 0,35

1:1

*Q = A*V

0,300 – 0,400

1,5

0,35 – 0,40

1:1

0,400 – 0,500

1,5

0,40 – 0,45

1:1

0,500 – 0,750

2,0

0,45 – 0,50

1:1

0,750 – 1,500

2,0

0,50 – 0,55

1:1

1,500 – 3,000

2,5

0,55 – 0,60

1:1,5

3,000 – 4,500

3,0

0,60 – 0,65

1:1,5

4,500 – 6,000

3,5

0,65 – 0,70

1:1,5

6,000 – 7,500

4,0

0,70

1:1,5

K Saluran

(koefisien kekasaran)

Tersier-kuartier

T (talud)

h/b

Q = debit air, m3/det A = luas basah, m2 V = kecepatan air, m/det V = k*R2/3*I1/2 R = jari-jari hidrolis = A:O O = keliling basah I = kemiringan saluran

W

Lahar

(waking-

Tanggul-

jagaan)

tanggul

40

1:1

1

0,30

1,00

40

1:1

1

0,40

1,00

Q = 0,5 – 1 m3/det

40

1:1

2

0,50

1,50

Q = 1 - 2 m3/det

40

1:1

2,5

0,60

1,50

Sekunder Q = 0,50 m3/det Primer + sekunder

13 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Contoh Perhitungan Dimensi saluran primer : Q = 1,23488 m3/dtk Dari tabel didapat : b/h = 2  b =2h

v = 0,532 m/s

m = 1:1

k = 40

w1 = 0,6 A = bh + mh2 = 2h.h + 1.h2 = 3h2 O = b + 2h√1 + 𝑚2 = 2h + 2h√1 + 12 = 4,828h R=

𝐴 𝑂

=

3ℎ2 4,828ℎ

= 0,621ℎ

Q = vA = 0,532 x3h2 = 1,596h2  1,23488 = 1,596h2  h = 0.879 m Maka didapat :

h = 0.879 m

b = 2h = 1,758 m

A = 2.318 m2

O = 4,244 m

R = 0.546 m 2

2 0,532 𝐼=( 2 ) = (40 ∙ 0,546) = 0,00039 𝑘. 𝑅 ⁄3

𝑣

Untuk perhitungan dimensi saluran lainnya, dapat diihat di Tabel 2.4

14 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

15 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

2.4.2 Menghitung Perencanaan Bangunan Pintu Air Irigasi Lebar Meja

Tinggi Energi

Besar Debit

(m)

(m)

(m³/det)

0,50

0,33

0,00-0,16

0,50

0,50

0,03-0,30

0,75

0,50

0,04-0,45

1,00

0,50

0,05-0,60

1,25

0,50

0,07-0,75

1,50

0,50

0,08-0,90

Contoh Perhitungan: 1. Saluran Primer 1 dengan Pintu Romijn Untuk Perencanaan dibatasi dengan syarat teknis sebagai berikut: 

Untuk satu pintu biasa diambil : -

Lebar pintu (b)

= 1.5 m

-

Qmaks

= 1,23488 m3/dtk

-

Hmaks (tinggi muka air diatas ambang)

= 0.5 m

Maka : Jika diambil 1 pintu : Q

= 1,71*b*h3/2  b = 1.5 m

1,23488

= 1,71*(0.5)*h3/2

h

= (1,23488/(1,71*1.5))2/3 = 0,614 m

h

= 0,614 m ≥ hmaks

= 0,5 m

(No OK  Tidak

memenuhi syarat)

Jika diambil 2 pintu : Q

= Q/2 = 1,23488/2 = 0,61744 m3/dtk

Dicoba dengan tinggi muka air (h) = 0,5 m Q

= 1,71*b*h3/2  h = 0,5 m 16

Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

0,61744

= 1,71*b*0,53/2

b

= 1,02 m  diamil b = 1,1 m < b mks = 1,5 m oke

Dicek : 



Tinggi h : Q

= 1,71*b*h3/2  b = 1,1 m

0,61744

= 1,71*1,1*h3/2

h

=

0,476 < h maks =0,5 m oke

Debit : Q = 1,71*(1,1)*(0.5)3/2 = 0.665034 m3/dtk > 0,61744 m3/dtk OK Untuk 2 pintu Q = 2 * 0.665034 = 1,330068 > 1,23488 m3/dtk OK

Jadi, dimensi pintu air untuk saluran saluran Primer 1 adalah : Dua buah pintu romijn dengan ketentuan masing-masing pintu: Lebar pintu (b) = 1,1 m Qmak = 1,23488 m3/dtk Tinggi muka air diatas ambang (h maks) = 0,5 m

2. Saluran Sekunder 1 dengan Pintu Romijn adalah sbb : Rumus Pintu Romijn : Q = 1,71 * b* ℎ3/2

Untuk Perencanaan dibatasi dengan syarat teknis sbb: 

Untuk satu pintu biasa diambil : -

Lebar pintu (b)

= 0.5 m

-

Qmaks

= 0.148824.m3/dtk

-

Hmaks (tinggi muka air diatas ambang)

= 0.33 m

Maka : Jika diambil 1 pintu : 17 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

Q

= 1,71*b*h3/2  b = 0.5 m

0.148824

= 1,71*(0.5)*h3/2

h

= (0.148824/(1,71*0.5))2/3 = 0.312 m

h

= 0.312 m ≤ hmaks

h

~ 0,32

= 0.33 m

(OK  ambil 1 pintu)

dicek : untuk 1 pintu : 

Debit : Q = 1,71*(0.5)*(0.32)3/2 = 0.1620828351 m3/dtk > 0.154771532 m3/dtk OK

Jadi, dimensi pintu air untuk saluran saluran sekunder 1 adalah : Satu buah pintu romijn dengan ketentuan : Lebar pintu (b) = 0,5 m Qmak = 0,16208 m3/dtk Tinggi muka air diatas ambang (h maks) = 0,32

*Perhitungan pintu air untuk saluran yang lainnya sama seperti diatas, dan hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.5 Tabel 4.5 Perencanaan Dimensi Bangunan Pintu Air Irigasi Saluran

Q (m³)

B (m)

Primer 1 Primer 2 Primer 3 Sekunder 1 Sekunder 2 Sekunder 3 Sekunder 4 Sekunder 5 Sekunder 6 Tersier 1 Tersier 2 Tersier 3 Tersier 4 Tersier 5

1.23488 0.9637 0.87196 0.14882 0.09524 0.09174 0.54933 0.30246 0.19251 0.19572 0.09465 0.22219 0.09896 0.17326

1.1 1.1 1.5 0.5 0.5 0.5 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

Hitung 0.476 0.521 0.487 0.312 0.232 0.226 0.469 0.315 0.37 0.37 0.231 0.407 0.237 0.345

H Rencana 0.5 0.4 0.4 0.32 0.3 0.3 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.5 0.3 0.4

Cek Debit Qpasang Ket 1.33007 Ok ( 2 pintu) 1.19210 Ok ( 2 pintu) 0.90686 Ok ( 1 pintu) 0.15477 Ok ( 1 pintu) 0.14049 Ok ( 1 pintu) 0.14049 Ok ( 1 pintu) 0.60457 Ok ( 1 pintu) 0.43260 Ok ( 1 pintu) 0.21630 Ok ( 1 pintu) 0.21630 Ok ( 1 pintu) 0.14049 Ok ( 1 pintu) 0.30229 Ok ( 1 pintu) 0.14049 Ok ( 1 pintu) 0.21630 Ok ( 1 pintu)

18 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Tugas Irigasi dan Bangunan Air

19 Kelompok III

Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma