RANCANGAN DAM UJI COBA LlSlMETER PORTABEL TiPE HlDRQlblK

RANCANGAN DAM

UJI

COBA

LlSlMETER PORTABEL TiPE HlDRQlblK

Oleh

F A L A H U D I N

F 23. 0217

1 9 9 1

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Falahudin. F 23.0217. Rancangan dan Uji Coba Lisimeter Portabel Tipe Hidrolik. Dibawah bimbingan Dr. Ir. Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc dan Ir. M. Yanuar J. Purwanto.

Evapotranspirasi merupakan salah satu parameter hidrologi yang penting untuk diketahui. Besarnya Evapo- transpirasi diperlukan untuk mengendalikan kebijaksanaan pemberian air irigasi baik dari segi jumlah air yang diberikan maupun dari segi waktu pemberian air. Evapo- transpirasi dapat diukur dan diduga. Salah satu alat pengukur evapotranspirasi yang banyak dikembangkan adalah lisimeter.

Tujuan Masalah Khusus ini adalah : (1) merancang dan membuat lisimeter portabel tipe hidrolik, (2) menguji performansi lisimeter yang dibuat, dan (3) membandingkan evapotranspirasi tanaman acuan (ETo) rumput hasil pengukuran lisimeter dengan pengukuran blok tahanan listrik, pendugaan menggunakan persamaan Penman dan persamaan panci evaporasi.

Hasil pengujian performansi alat di laboratorium menunjukkan, penambahan beban pada lisimeter untuk berba- gai sudut kemiringan manometer menyebabkan kenaikan kolom air manometer secara l2nier dengan koefisien korelasi mendekati satu. Hubungan antara kenaikan kolom air manometer terhadap kedalaman air ekuivalen adalah :

YA = (-0.002

+

0.089 Sina) X r = 0.997 YB = (-0.005

+

0.086 Sina) X r = 0.995

dimana : YA = kedalaman air ekuivalen lisimeter A (mm) YB = kedalaman air ekuivalen lisimeter B (mm) a = sudut kemiringan manometer (derajat) X = perubahan kolom air manometer (mm) r = koefisien regresi

Hasil pengujian menunjukkan, resolusi pengukuran berkisar antara 0.01 mm sampai 0.04 mm kedalaman air ekuivalen untuk lisimeter A dan lisimeter B . Pada kedua lisimeter tersebut terdapat perbedaan kepekaan, yang disebabkan oleh perbedaan tabung karet yang digunakan.

Pengujian lisimeter dilapangan menunjukkan adanya keseragaman hasil pengukuran antara lisimeter A dan lisimeter B dengan koefisien korelasi sebesar 63.0 persen atau koef isien determinasi (r2) sebesar 0.40. Sedangkan perbandingan evapotranspirasi hasil pengukuran lisimeter terhadap metoda pendugaan dan blok tahanan listrik menunjukkan korelasi positif, baik terhadap lisimeter A maupun lisimeter B . Koefisien korelasi antara pengukuran lisimeter A adalah sebesar 0.854, 0.915, dan 0.849, masing-masing terhadap blok tahanan listrik, Panci klas A , dan Penman. Sedangkan Lisimeter B adalah 0.360, 0.529, dan 0.616. Persamaan hubungan kntara evapotranspirasi pengukuran lisimeter dengan ketiga metoda diatas adalah :

BT = 0.25

+

0.57 LA BT = 0.40

+

0.31 LB

PKA = 0.95

+

1.86 LA PKA = 1.18

+

1.20 LB PEN = 0.39

+

1.34 Lg PEN = 0.33

+

1.08 LB

dimana : BT = ETo blok tahanan listrik (mm)

PKA = ETo Panci Klas A (mm) PEN = ETo Penman (mm)

LA = ETo lisimeter A (mm) LB = ETo lisimeter B (mm)

Adanya perbedaan koefisien korelasi yang cukup besar antara perbandingan lisimeter A dan perbandingan lisimeter B disebabkan faktor teknis pemasangan alat dilapangan, seperti kemiringan pemasangan lisimeter, dan adanya gesekan antara piringan penyangga tangki dengan dinding silinder.

Lisimeter portabel tipe hidrolik ini berdasarkan prinsip tekanan hidrolik cairan dimana penambahan atau pengurangan beban ke lisimeter akan menyebabkan perubahan bobot tangki berisi tanah. Perubahan bobot ini menyebab-. kan tekanan yang mengenai air dalam tabung karet juga berubah, dimana perubahan tekanan tersebut terbaca pada perubahan tinggi kolom air manometer. Kelemahan pengukuran lisimeter ini adalah jika terjadi hujan lebat maka terjadi air limpasan dari tangki yang jumlahnya tidak

u

RANCANGAN

DAN

UJI CQBA

LISIhETIER

PORTABEL

TWE HIDROILH(

Oleh

F A L A H U D I N

F

2 3 . 0 2 1 7

S K R I P S I

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI P E R T A h W pada Jurusan MEKAMSASI P E R T A h J

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

1 9 9 1

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANlAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

RANCANGAN DAN UJI COBA

LISIMETER PORTABEL TIPE HIDROLIK

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Jurusan MEKANISASI PERTANIAN

Fakultas Teknologi Pertanian Insitut Pertanian Bogor

Oleh

FALAHUDIN F 23.0217

Dilahirkan pada Tanggal 1 Mei 1966 di Kerinci

Tanggal Lulus : 8 Juni 1991

!dodo Hard joamidjo jo,

KATA PENGANTAR

b

~ismiliaahirrahmaanirahiim

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Swt., karena atas segala rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, pada jurusan ~ekanisasi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr.Ir. Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc, selaku dosen pembimbing utama, yang telah membimbing dan mengarahkan hingga selesainya skripsi ini.

2. Bapak Ir. M. Yanuar J.P, selaku dosen pembimbing pendamping.

3. Bapak Ir. Kusen Morgan, MS, selaku dosen penguji. 4. Bapak Suwarto, Kepala Stasiun Klimatologi Kelas I

Darmaga, Bogor, yang telah memberikan izin tempat penguj ian alat.

5. Bapak Syamsudin, dan karyawan pengamat cuaca di Stasiun Klimatologi Darmaga, atas bantuan yang telah diberikan.

6. Ibu Dra. Aida Nuh dan Dra. Elyzar Nuh, atas

bantuan dana yang telah diberikan selama penulis studi di IPB.

7. Ibunda, dan kakak-kakak, atas jerih payah, do- rongan semangat serta d o r a yang telah diberikan pada penulis.

8. Sahabatku : ~rmdnsyah, Ade Barkah, Imang, Hanjae- li, Yusuf, Puguh, Bambang, dan lain-lain atas bantuan dan kebersamaannya.

9. Semua pihak yang telah membantu penulis, yang tak mtngkin penulis sebutkan satu persatu.

Semoga Allah SWT. memberikan ganjaran pahala dan kebaikan yang berlipat ganda kepada semua pihak yang telah membantu penulis.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini belum sempurna. Oleh sebab itu kritik dan saran dari pembaca sangat penu- lis harapkan demi perbaikan tulisan selanjutnya.

DAFTAR IS1

Halaman

KATA PENGANTAR

...

iii .

DAFTAR TABEL

...

vii

DAFTAR GAMBAR

...

viii

DAFTAR LAMPPIRAN

...

X a I

.

PENDAHULUAN

...

1 I1

.

TINJAUAN PUSTAKA

...

4 A

.

EVAPOTRANSPIRASI

...

4 B

.

LISIMETER

...

13 C

.

ALAT UKUR

...

2 1 I11

.

PENDEKATAN RANCANGAN

...

2 6 A

.

KRITERIA RANCANGAN

...

2 6 B

.

RANCANGAN FUNGSIONAL

...

26

...

C

.

RANCANGAN STRUKTURAL 29 IV

.

BAHAN DAN METODA

...

34

...

A

.

WAKTU DAN TEMPAT 34 B

.

BAHAN DAN ALAT

...

34

C

.

-METODA

...

35

D

.

MODEL PENGUJIAN

...

38

V

.

HASIL DAN PEMBAHASAN

...

39

A

.

PENGUJIAN PERFORMANSI ALAT

...

39

...

B

.

PENGUJIAN LISIMETER DI LAPANGAN 48 C

.

PERBANDINGAN ETo P E N G U X m N LISIMETER

DENGAN METODA BLOK TAHANAN LISTRIK. DAN

...

VI

.

KESIMPULAN DAN SARAN

...

64

A

.

KESIMPULAN

...

64

B

.

SARAN

...

65

DAFTAR PUSTAKA

...

67

DAFTAR TABEL

Halaman label 1. Persamaan garis regresi tinggi kolom

air terhadap 3edalaman air ekuivalen 4 3

Tabel 2. Nilai ETo per periode hasil pengukuran lisimeter, blok tahanan listrik, Panci Klas A, dan Penman untuk tanaman rumput

DAFTAR GAMBAR

Halaman

...

Gambar 1. Fraksi neraca radiasi pada permukaan 6

...

Gambar 2 . Lisimeter berdrainase sederhana 16

Gambar 3 . Lisimeter berdrainase dengan muka air

konstan

...

17

...

Gambar 4. Lisimeter ti<e hidrolik 2 0

Gambar 5. Lisimeter terapung

...

2 0

Gambar 6. Skema unsur-unsur fungsional alat ukur 21

Gambar 7. Rancangan struktural lisimeter portabel tipe hidrolik

...

3 2

Gambar 8. Skema kesetimbangan statis tekanan yang bekerja pada cairan

... ;..

3 3

Gambar 9. Hubungan beban terhadap perubahan

tinggi kolom air lisimeter A

...

40 Gambar 10. Hubungan beban terhadap perubahan

tinggi kolom air lisimeter B

...

41 Gambar 11. Fluktuasi ETo harian hasil pengukuran

lisimeter A dan B

...

5 0

Gambar 12. Hubungan ETo pengukuran lisimeter A

dengan penguk~ran lisimeter B

...

51 Gambar 13. Fluktuasi ETo harian pengukuran lisi-

meter A, blok tahanan listrik, dan

pendugaan Panci Klas A

...

56 Gambar 14. Fluktuasi ETo harian pengukuran lisi-

meter B , blok tahanan listrik, dan

...

pendugaan Panci Klas A 57

Gambar 15. Hubungan ETo pengukuran lisimeter A

dengan ETo metoda blok tahanan lis- trik, pendugaan Panci Klas A, dan pen-

...

dugaan Penman 59

Gambar 16. Hubungan ETo pengukuran lisimeter B dengan ETo metoda blok tahanan lis- trik, pendugaan Panci Klas A, dan pen- dugaan Penman

...

60

Halaman Lampiran 1. Lampiran 2 . Lampiran 3. Lampiran 4 . Lampiran 5 . Lampiran 6 . Lampiran 7 . Lampiran 8 . Lampiran 9 . Lampiran 1 0 . Lampiran 11. Lampiran 1 2 . P e n g u j i a n penambahan beban t e r h a d a p k e n a i k a n kolom a i r pada b e r b a g a i s u d u t manometer

...

6 9 Kadar a i r t a n a h dalam t a n g k i l i s i - m e t e r h a s i l p e n g u k u r a n b l o k t a h a n a n l i s t r i k

...

7 1 Data i k l i m selama p e n g u j i a n l i s i m e - ter

...

74 ETo h a s i l p e r h i t u n g a n pendugaan Penman

...

76 Data h a s i l ,penqukuran l i s i m e t e r dan

b l o k t a h a n a n l i s t r i k s e r t a ETo li- s i m e t e r , b l o k t a h a n a n l i s t r i k , d a n

P a n c i K l a s A

...

77 Contoh p e r h i t u n g a n ETo Penman, li-

simeter, ETo b l o k t a h a n a n l i s t r i k ,

...

dan P a n c i K l a s A 79 Gambar p e n g u j i a n l i s i m e t e r d i l a b o -

...

r a t o r i u m 82 Gambar p e n g u j i a n ' l i s i m e t e r d i l a - pangan

...

83 T a b e l pengaruh a n g i n pada ETo Pen-

man _,-

...

8 5 F a k t o r pengaruh suhu f ( t )

,

f ( e d )

,

d a n f ( n / N )

...

86 Tekanan uap pada b e r b a g a i suhu d a n

e l e v a s i

...

8 7

F a k t o r W dan ( 1 - W ) pada b e r b a g a i

...

Lampiran 13

.

Tekanan uap jenuh pada berbagai su- h u

...

8 9

Lampiran 14

.

Panjang hari maksimum pada berbagai

...

bulan dan letak lintang 9 0

Lampiran 15

.

Faktor koreksi (c) pada persamaan

...

pendugaan Penman 9 1

Lampiran 16

.

Koefisien panci (Kp) pada penduga-

...

an ETo Panci Klas A 9 2

Lampiran 17

.

Gambar rancangan lisimeter portabel

I. PENDAHULUAN

Evapotranspirasi merupakan salah satu parameter hidrologi yang perlu diketahui. Dalam budidaya perta- nian besarnya evapotranspirasi tanaman perlu diketahui untuk mengendalikan kebijaksanaan pemberian air baik dari segi jumlah air yang diberikan maupun dari segi waktu pemberian air. Dengan adanya ketepatan kebijak- sanaan pemberian air maka sumber daya air yang jumlah- nya terbatas dapat dimanfaatkan seoptimal mungkin untuk mendapatkan produksi pertanian yang tinggi. Tomar dan O'Toole (1979) menyatakan bahwa data evapo- transpirasi diperlukan dalam : (a) teknik, perencanaan dan pengelolaan irigasi, (b) praktek pengembangan irigasi secara agronomi, (c) menentukan neraca air tanaman untuk menduga kebutuhan airnya, dan (d) menen- tukan pola tanam berdasarkan neraca air tersebut.

Untuk menentukan evapotranspirasi suatu jenis tanaman dapat digunakan berbagai metoda, yaitu pengu- kuran kadar air tanah, neraca kesetimbangan energi, pengukuran neraca air, atau pendugaan menggunakan data iklim

.

Pemilihan metoda yang akan digunakan tergan- tung pada tingkat ketelitian hasil yang dibutuhkan serta ketersediaan dqta.

Salah satu metoda penentuan evapotranspirasi adalah pengukuran langsung menggunakan lisimeter. Kelebihan metoda lisimeter dibandingkan dengan metoda yang telah disebutkan diatas adalah ( Rosenberg,

1974) :

(1). Xemampuan lisimeter menggambarkan evapo- transpirasi secara tepat pada periode waktu yang pendek sekalipun.

(2). Dapat digunakan untuk analisa neraca air (water balance)

.

(3). Dapat dicjunakan untuk mengecek persamaan- persamaan empiris pendugaan evapotranspir- asi.

salah satu tipe lisimeter yang banyak dikembang- kan pada penelitian-penelitian evapotranspirasi adalah

lisimeter tipe hidrolik. Lisimeter tipe hidrolik memiliki beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan lisimeter tipe conventional weighing yaitu konstruksi- nya lebih sederhana dan harganya relatif lebih murah.

B. T U J U A N

Masalah Khusus ini bertujuan : (1). Nerancang dan membuat lisimeter portabel tipe hidrolik, (2). Menguji performansi lisimeter yang dibuat, dan (3). Membandingkan evapotranspirasi tanaman acuan (ETo) rumput hasil pengukuran lisimeter dengan metoda

pengukuran blok tahanan listrik dan metoda pendugaan yaitu menggunakan peqsamaan Penman dan persamaan Panci

11. TINJAUAN PUSTAKA

A. EVAPOTRANSPIRASI

1. Pengertian

Evapotranspirasi merupakan kombinasi proses air meninggalkan tanah menuju atmosfer. Proses evapotranspirasi terdiri atas evaporasi air permu- kaan bebas atau air tanah dan permukaan tanaman ditambah transpirasi menuju jaringan tanaman, yang ditunjukkan sebagai pindah panas laten per unit luas atau kedalaman air ekivalen per unit luas

(Burman et al., 1983 dalam Jensen, 1983).

Dastane (1974) membagi evapotranspirasi kedalam dua bentuk yaitu evapotranspirasi poten- sial dan evapotranspirasi aktual. Evapotranspira- si potensial (ETp) terjadi ketika air tanah tidak terbatas dan tanaman dalam pertumbuhan aktif. Tingkat evapotranspirasi aktual untuk spesies tanaman tertentu ditentukan oleh kondisi meteorol- ogi. Sedangkan evapotranspirasi aktual atau peng- gunaan air konsumptif adalah jumlah air sesungguh- nya yang hilang selama pertumbuhan tanaman oleh karena evaporasi dan transpirasi.