AGROHIDROLOGI Modul:
NERACA AIR LAHAN
Oleh: Ir. MUHAMMAD MAHBUB, MP Fakultas Pertanian UNLAM
1
NERACA AIR Konsep siklus hidrologi adalah bahwa jumlah air disuatu luasan tertentu di permukaan bumi dipengarahi oleh masukan ( input ) dan keluaran (output ) yang terjadi. Neraca masukkan dan keluaran di suatu tempat dikenal sebagai neraca air (water balance) dan nilainya berubah dari waktu ke waktu.
Manfaat data neraca air : Data hasil perhitungan dengan neraca air dapat dipergunakan untuk perencanaan dan pengelolaan pada berbagai kegiatan, diantaranya: 1. Pembuatan bangunan dan penyimpanan dan pembagi air serta salurannya. 2. Pembangunan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir. 3. Pemanfaatan air untuk berbagai keperluan pertanian dalam arti luas (pertanian, kehutanan, perikanan, peternakan dan sebagainya).
Difinisi Neraca Air : Difinisi neraca air dikemukakan berbeda-beda, karena tujuan penggunaan yang berbeda. M i s al n y a :
Dibidang h i d r o l o g i u n t u k p e n g a ir a n , Sosrodarsono dan Takeda (1978) mengemukakan bahwa neraca air merupakan penjelasan teentang hubungan antara aliran ke dalam (i n f l o w ) dan aliran air keluar (o u t f l o w ) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu.
Difinisi Neraca Air : Dibidang Agroklimatologi, Frere dan Popov (1979) mengartikan neraca air sebagai selisih antara jumlah air yang diterima oleh tanaman dan kehilangan air dari tanaman dan tanah melalui evapotranspirasi. Dibidang penerapan ilmu fisika tanah bagi pertanian, Hilel (1980) menyatakan bahwa neraca air merupakan penjelasan rinci dari hukum kekekalan massa (untuk air) yaitu: massa (air) tidak bertambah maupun berkurang tetapi hanya berubah bentuk dan atau berpindah tempat
Difinisi Neraca Air : Ketiga definisi yang berbeda di atas dapat disimpulkan bahwa
Neraca air merupakan perimbangan antara masukkan (i n p u t ) dan keluaran (o u t p u t ) air dari suatu tempat pada suatu saat/periode tertentu.
Model Dasar Neraca Air M (masukan) = K (keluaran)
Lengkap tidaknya suatu neraca air akan tergantung lengkap tidaknya komponen yang dimasukkan kedalam m a s u k k a n dan . Ketelitiannya juga dipengaruhi oleh pengukuran, satuan keluaran waktu dan jangka waktu pengukuran dan perhitungannya.
Berdasarkan tujuan penggunaanya neraca air dapat dibedakan atas : 1.
Neraca air umum
2.
Neraca air lahan
3.
Neraca air tanaman
Neraca Air Umum Neraca air umum disusun untuk mengetahui berlangsungnya periode basah dan periode k e r i n g selama periode tertentu. Untuk neraca air bulanan, periode bulan basah (surplus, S) terjadi bila: CH >Evapotranspirasi Sebaliknya periode bulan kering (defisit, D) terjadi bila: CH < Evapotranspirasi
Neraca Air Umum Model persamaan matematis:
M =K CH = ETP + S Bila CH ETP maka S (s t o r a g e ) bernilai p o s i t i f berarti surplus air (basah) dan sebaliknya CH ETP maka S bernilai n e g a t i f berarti defisit air (kering)
Indeks Kekeringan (Ia) Indeks kekeringan metode Thorthwaite (ILACO, 1985) adalah perbandingan defisit air (D, mm) dan Evapotranspirasi (ETP, mm) dalam persentasi. D Ia = --------- x 100 % ETP
Kriteria Indeks kekeringan : Nilai Ia (%) 0 – 16,7
Keterangan Tidak ada kekeringan
16,8 – 33,3
Kekeringan sedang
> 33,3
Terjadi kekeringan
Neraca Air Umum CH-ETP Surplus Defisit
Bulan
CH
ETP
Ia (%)
Jan
353
128
225
225
-
Peb
265
118
147
147
-
Mar
281
129
152
152
-
Apr
143
125
18
18
-
Mei
112
121
-9
-
9
7,4
Jun
78
108
-30
-
30
27,8
Jul
16
100
-84
-
84
84
Agu
38
104
-66
-
66
63,5
Sep
58
114
-56
-
56
49,1
Okt
110
134
-24
-
24
17,9
Nop
194
131
63
63
-
Des
249
130
119
119
-
3339
1897
1442
993
269
Periode
Basah
Kering
Basah
Neraca Air Umum 400
CH
Tinggi air (mm)
350
ETP
300 250 200
Surplus
Surplus
150 100 Defisit
50 0 Jan
Peb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Bulan
Agu
Sep
Okt
Nop Des
Neraca Air Lahan Neraca air lahan merupakan neraca air untuk penggunaan lahan pertanian secara umum. Neraca ini bermanfaat dalam mempertimbangkan kesesuaian lahan pertanian tadah hujan berdasarkan kandungan air tanahnya; mengatur jadwal tanam dan panen; mengatur pemberian air irigasi dalam jumlah dan waktu yang tepat
Neraca Air Lahan Dalam perhitungan neraca air lahan bulanan diperlukan data masukan yaitu: 1.
Curah hujan bulanan (CH),
2.
Evapotranspirasi bulanan (ETP)
3.
Kapasitas lapang (KL)
4.
Titik layu permanen (TLP)
Asumsi-asumsi Neraca Air Lahan (1) Lahan datar tertutup vegetasi rumput, (2) Lahan berupa tanah dimana air yang masuk pada tanah tersebut hanya berasal dari curah hujan saja dan (3) Keadaan profil tanah homogen sehingga KL dan TLP mewakili seluruh lapisan dan hamparan tanah.
Komponen dalam Neraca Air Lahan CH : Curah hujan (mm), ETP : Evapotranspirasi potensial (mm) CH-ETP: CH dikurangi ETP APWL : Akumulasi potensial kehilangan air (accumulation of potential water loss). KAT : Kadar air tanah (mm), dKAT : selisih (delta) KAT (mm) ETA : Evapotranspirasi aktual (mm), Defisit : Defisit : Kekurangan air (mm) Surplus: Kelebihan air (mm) RunOff : Aliran permukaan/limpasan (mm), (koefsien runoff = 0,5)
Tabel perhitungan Neraca Air Lahan : Bulan
CH
ETP
CH-ETP
APWL
KAT
Jan
353
128
225
250
Peb
265
118
147
250
Mar
281
129
152
250
Apr
143
125
18
250
Mei
112
121
-9
-9
241
Jun
78
108
-30
-39
215
Jul
16
100
-84
-123
165
Agu
38
104
-66
-189
142
Sep
58
114
-56
-245
129
Okt
110
134
-24
-269
124
Nop
194
131
63
187
Des
249
130
119
250
1897
1442
Sambungan Tabel : Bulan
dKAT
ETA
Defisit
Surplus
Run-off
Jan
0
128
0
225
127
Peb
0
118
0
147
137
Mar
0
129
0
152
144
Apr
0
125
0
18
81
Mei
-9
121
0
0
41
Jun
-26
104
4
0
20
Jul
-50
66
34
0
10
Agu
-24
62
42
0
5
Sep
-13
71
43
0
3
Okt
-4
114
20
0
2
Nop
63
131
0
0
1
Des
63
130
0
56
28
1299
143
598
598
Perhitungan Neraca Air Lahan Bulanan : 1. Kolom curah hujan (CH): Diisi dengan data curah hujan rata-rata bulanan atau curah hujan dengan peluang tertentu (misal CH dengan peluang (P 75%)) yang dapat mewakili seluruh lahan. CH dengan peluang P 75% dapat ditentukan dengan : a. Metode regresi CH (P 75%) = 0,82 CH rata-rata -30 b. Metode statistika CH (P 75%) = CH rata-rata - 0,9 SD SD = standar deviasi c. Metode Ranking (penjelasan dalam penuntun praktikum)
2. Kolom evapotranspirasi potensial (ETP) :
Diisi dengan nilai ETP dari stasiun setempat dengan urutan prioritas ETP dari : • • •
Lysimeter, Panci klas A dikali dengan koefisien dan Pendugaan ETP dengan rumus empiris (Penman, Thorthwaite, Blaney-Criddle dsb).
3. Kolom CH – ETP : Diisi dengan nilai selisi CH dengan ETP
4. Kolom akumulasi potensial kehilangan air untuk penguapan (APWL) : Diisi dengan penjumlahan nilai CH-ETP yang negatif secara berurutan bulan demi bulan.
5. Kolom kandungan air tanah (KAT) :
Isi dulu nilai KAT dimana terjadi APWL dengan rumus : KAT = TLP + [ [ 1,00041 – (1,07381/AT)]| APWL| x AT] TLP =titik layu permanen dan KL = kapasitas lapang dan Air tersedia, AT = KL – TLP |APWL| = nilai absolut APWL
6. Kolom perubahan kadar air tanah (dKAT) :
Nilai dKAT bulan tersebut adalah KAT bulan tersebut dikurangi KAT bulan sebelumnya. Nilai positif menyatakan perubahan kandungan air tanah yang berlangsung pada CH ETP (musim hujan), penambahan berhenti bila dKAT =0 setelah KL tercapai. Sebaliknya bila CH ETP atau dKAT negatif , maka seluruh CH dan sebagian KAT akan dievapotranspirasi-kan.
7. Kolom Evapotranspirasi Aktual (ETA) :
Bila CH ETP maka ETA = ETP karena ETA mencapai maksimum. Bila CH ETP maka ETA = CH + |dKAT| karena seluruh CH dan dKAT seluruhnya akan dievapotranspirasikan.
8. Kolom Defisit (D) : Defisit berarti berkurangnya air untuk dievapotranspirasikan sehingga, D = ETP – ETA , berlangsung pada musim kemarau. 9. Kolom Surplus (S) : Surplus berarti kelebihan air ketika CH ETP sehingga, S = CH-ETP-dKAT , berlangsung pada musim hujan.
10. Kolom Runoff : Run off (RO) merupakan aliran permukaan atau limpasan. Thornthwaite dan Mather (1957) membagi RO menjadi dua bagian : 50% dari Surplus bulan sekarang (Sn). 50% dari RO bulan sebelumnya (ROn-1). Nilai 50% adalah koefisien run off studi di Amerika. Nilai ini dapat berubah sesuai kondisi setempat. Sehingga, RO bulan sekarang (Rn) = 50% (Sn + ROn-1)
Neraca Air (Lahan) Tanaman Neraca air lahan tanaman merupakan neraca air lahan dengan menekankan untuk jenis tanaman tertentu, dengan memodifikasi nilai evapotranspirasi (ETP) menurut jenis tanaman dan varitasnya.
ETPt = Kc x ETPstandar Dimana , ETPt = evapotraspirasi tanaman; Kc = koefisien tanaman dan ETPstandar = ETP dari pengukuran Panci Klas A.
Contoh perhitungan ETP untuk tanaman padi Fase Pertumbuhan
Kc padi
ETPstandar (mm)
ETPt (mm)
0 – 9
0.80
100
80
10
0.95
100
95
20
1.05
100
105
30
1.15
110
126.5
40
1.20
110
132
50
1.30
120
156
60
1.30
120
156
70
1.20
120
144
80
1.10
130
143
90
0.90
140
126
100
0.50
150
75
