SKRIPSI
MODEL RANCANGAN HIDROLIKA SUB UNIT
IRIGASI CURAH DENGAN TEKANAN SEDANG
Oleh :
Ismail Hadi
F14051228
2010
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
MODEL RANCANGAN HIDROLIKA SUB UNIT
IRIGASI CURAH DENGAN TEKANAN SEDANG
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
Pada Departemen Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
Ismail Hadi
F14051228
2010
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi
: MODEL RANCANGAN HIDROLIKA SUB UNIT
IRIGASI CURAH DENGAN TEKANAN SEDANG
Nama Mahasiswa
: ISMAIL HADI
Nomor Induk
: F14051228
Bogor, Juni 2010
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Dr. Ir. Prastowo, M.Eng)
(Dr. Satyanto K. Saptomo, S.TP, MSi.)
19580217 198703 1 004
19730411200501 1 002
Mengetahui
Ketua Departemen Teknik Pertanian
Dr. Ir. Desrial, M.Eng.
19661201 199103 1 004
Ismail Hadi. F14051228. Model Rancangan Hidrolika Sub Unit Irigasi Curah
dengan Tekanan Sedang. Di bawah bimbingan: Prastowo. 2010
RINGKASAN
Rancangan hidrolika sub-unit merupakan bagian penting dalam rancangan
irigasi curah agar mendapatkan penyiraman yang seragam. Saat ini jumlah dan
spesifikasi sprinkler (pencurah) maupun jenis dan diameter pipa yang beredar di
pasaran sangat beragam, sementara rancangan hidrolika sub-unit biasa dilakukan
dengan metoda coba-ralat (trial-error method). Oleh karena itu dibutuhkan suatu
metoda perhitungan rancangan hidrolika sub unit yang sederhana sehingga
memudahkan dan meminimalkan kesalahan dalam perancangan irigasi curah.
Saat ini telah dibangun software untuk rancangan hidrolika sub-unit irigasi
tetes oleh Prastowo, et al (2007). Software tersebut dikembangkan dengan teknik
komputasi Newton-Raphson dan jaringan syaraf tiruan. Namun belum ada
software sejenis untuk perancangan hidrolika sub-unit irigasi curah. Oleh karena
itu diperlukan suatu uji coba terhadap software tersebut untuk mengetahui
kemampuan software tersebut bila diaplikasikan pula pada perancangan hidrolika
sub-unit irigasi curah tekanan sedang (2 – 4 Bar).
Tujuan dari penelitian adalah melakukan uji coba penerapan software
rancangan hidrolika sub-unit irigasi tetes dengan teknik komputasi
Newton-Raphson untuk perancangan hidrolika sub-unit irigasi curah pada tekanan sedang
dan membangun nomogram dan tabel sebagai suatu model rancangan hidrolika
sub-unit irigasi curah pada tekanan sedang.
Data yang digunakan pada penelitian ini merupakan data sekunder. Data
tersebut kemudian dianalisis dengan metode coba-ralat berdasarkan teori teknik
irigasi curah. Setelah itu, data juga diuji coba pada software. Data hasil
perhitungan coba-ralat dibandingkan dengan hasil perhitungan software. Data
spesifikasi pencurah yang diperoleh sebanyak 283 data dengan spesifikasi debit
operasional rata-rata (qa, L/s), tekanan operasional (Ha, m), serta jarak spasi
pemasangan pencurah (y, m).
Setelah dilakukan substitusi persamaan-persamaan yang dibutuhkan,
didapatkan persamaan untuk menghitung panjang pipa lateral yang dibutuhkan
yaitu
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
×
×
×
×
=
+
+
y
q
D
Ha
N
N
N
7 1.75 75 . 4 75 . 0 75 . 1 75 . 210
89
.
7
11
1443
.
0
5
.
0
3636
.
0
dan persamaan untuk menghitung panjang pipa manifold yang dibutuhkan yaitu
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
×
×
×
×
=
+
+
y
q
D
Ha
N
N
N
7 1.75 75 . 4 75 . 0 75 . 1 75 . 210
89
.
7
9
1443
.
0
5
.
0
3636
.
0
dengan D = diameter pipa (mm) dan N = jumlah pencurah/lateral atau jumlah
lateral/manifold.
Setelah dilakukan uji coba, software rancangan hidrolika Irigasi Tetes
metode Newton-Raphson dapat digunakan pada perancangan sub unit irigasi
curah dengan tekanan sedang (2 – 4 Bar). Data perhitungan dibangun dalam tabel
dan nomogram. Perlu ada perbaikan atau pembuatan software baru agar dapat
diaplikasikan untuk irigasi curah.
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Ismail Hadi. Dilahirkan
pada tanggal 5 Agustus 1987 di Aek Kanopan, Kabupaten
Labuhan Batu Utara, Propinsi Sumatera Utara. Penulis
merupakan anak Bungsu dari lima bersaudara dari
pasangan Alm. Nazaruddin Tambunan dan Darmalina,
A.Ma. Penulis menamatkan pendidikan dasar di SDN
112282 Aek Kanopan pada tahun 1999 kemudian melanjutkan ke SMPN 1
Kualuh Hulu, Kabupaten Labuhan Batu Utara dan tamat pada tahun 2002. Pada
tahun 2005 penulis lulus dari SMAN 1 Kualuh Hulu, Kabupaten Labuhan Batu
Utara, dan pada tahun yang sama penulis melanjutkan studi di Departemen Teknik
Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor melalui jalur
Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama menjadi mahasiswa IPB, penulis pernah menjadi asisten
Praktikum mata kuliah Mekanika Fluida pada tahun 2007 dan 2008, asisten
Praktikum Terpadu Mekanika dan Bahan Teknik pada tahun 2007 dan 2008, serta
asisten praktikum mata kuliah Ilmu Ukur Wilayah pada tahun 2008. Penulis
pernah aktif dalam kegiatan organisasi intra-kampus seperti BEM Fateta,
HIMATETA, dan BEM KM IPB
Pada tahun 2008 penulis melaksanakan Praktek Lapangan di PT Gunung
Sejahtera Ibu Pertiwi–Agro Menara Rachmat (Astra Agro Lestari Grup) Desa
Pandu Senjaya, Kabupaten Kotawaringin Barat, Kalimantan Tengah dengan judul
Aspek Teknik Tanah Dan Air Pada Perkebunan Kelapa Sawit PT. Gunung
Sejahtera Ibu Pertiwi Kotawatingin Barat, Kalimantan Tengah, dan
menyelesaikan Tugas Akhir di bawah bimbingan Dr. Ir. Prastowo, M.Eng dengan
judul Model Rancangan Hidrolika Sub Unit Irigasi Curah dengan Tekanan
Sedang sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini penulis
susun sebagai penyelesaian pelaksanaan Tugas Akhir guna memperoleh gelar
sarjana Teknologi Pertanian.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada :
1. Dr. Ir. Prastowo, M.Eng. selaku dosen Pembimbing Akademik atas arahan dan
bimbingannya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
2. Alm Ayah, Umy, Kak Henny, Bang Em, Bang Ikmal, Kak Isma, Bang Dian,
Kak Nur, dan Bang Imam serta seluruh keponakan yang telah banyak
memberikan doa dan kasih sayang mereka kepada penulis.
3. Dr. Satyanto K. Saptomo, S.TP, MSi. selaku dosen pembimbing kedua atas
bantuan dan bimbingannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
4. Ir. Susilo Sarwono selaku dosen penguji atas koreksi dan masukan yang
diberikan untuk memperbaiki skripsi ini.
5. Incek Indra, Unde Lora, Incek Ucok, dan Unde Rini yang telah banyak
membantu penulis selama penulis berada di Bogor dan Jakarta.
6. Teman-teman seperjuangan penulis, Mami Lisma, Via, dan Nur Dia, Aieph,
Agusti serta teman-teman Teknik Pertanian IPB yang memberikan dorongan,
bantuan, pencerahan, serta menguatkan penulis dikala mengalami kebuntuan.
7. Sahabat-sahabat penulis di Pondok Ibadurrahman atas keceriaan, dorongan
semangat dan motivasi mereka pada penulis.
8. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari keterbatasan kemampuan dalam menyusun skripsi ini.
Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun
dengan harapan dapat memperbaiki skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat
bermanfaat sebagaimana mestinya
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ...
i
DAFTAR ISI ...
ii
DAFTAR TABEL ...
iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR LAMPIRAN ... vi
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ………...…………
1
1.2 Permasalahan ………....………..
4
1.3 Tujuan Penelitian ………....………
4
1.4 Manfaat Penelitian ………....…………..
4
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Irigasi Curah ...
5
2.2 Rancangan Hidrolika Pipa Sub-unit ...
9
2.3 Pencurah ...
14
2.4 Sistem Pakar ...
15
III. METODE PENELITIAN ...
17
3.1 Waktu dan Tempat ...
17
3.2 Kerangka Pemikiran ...
17
3.3 Metode Pengumpulan Data ...
17
3.4 Metode Analisis Data ...
17
3.5 Bahan dan Alat ...
18
4.1 Perhitungan dengan Metode Coba-ralat ……....………
20
4.2 Penggunaan Software Rancangan Hidrolika Irigasi Tetes...
24
4.3 Uji coba Software untuk Rancangan Hidrolika Irigasi Curah.
25
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 35
5.1 Kesimpulan ………....……….
35
5.2 Saran ………....……...
35
DAFTAR PUSTAKA ...
36
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.
Kriteria kesesuaian lokasi penerapan irigasi curah ...
7
Tabel 2.
Klasifikasi sistem irigasi curah berdasarkan tekanan
operasional pencurah ...
8
Tabel 3.
Klasifikasi sistem irigasi sprinkler berdasarkan tinggi
rendahnya tekanan air………...….
8
Tabel 4.
Koefesien Reduksi (F) untuk Pipa Multi Outlet ...
12
Tabel 5.
Pedoman untuk menentukan diameter pipa ...
13
Tabel 6.
Spasi maksimum untuk pencurah bertekanan rendah
sampai medium...
15
Tabel 7.
Contoh tabel rancangan hidrolika sub-unit irigasi curah
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.
Alur prosedur desain irigasi curah ...
3
Gambar 2.
Skema jaringan irigasi curah ...
6
Gambar 3.
Skema tata letak pipa sub-unit ...
9
Gambar 4. Tampilan program desain hidrolika sub-unit dengan
metode Newton-Raphson ...
16
Gambar 5.
Kerangka pemikiran penelitian ...
19
Gambar 6. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah tekanan rendah untuk pipa lateral ……...……….….
29
Gambar 7. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah tekanan rendah untuk pipa manifold (qa =
454.25
l/jam dan Ha = 24.13 psi
)……….…………..…..
30
Gambar 8. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah tekanan rendah untuk pipa manifold (qa =
504.22
l/jam dan Ha = 27.58 psi
)
………
31
Gambar 9. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah tekanan rendah untuk pipa manifold (qa =
456.52
l/jam dan Ha = 31.03 psi
)………...
32
Gambar 10. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah tekanan rendah untuk pipa manifold (qa =
399.74
l/jam dan Ha = 34.47 psi
)………...
33
Gambar 11. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah tekanan rendah untuk pipa manifold (qa =
352.04
l/jam dan Ha = 37.92 psi
)
………
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Contoh perhitungan dan pembuktian ...
37
Lampiran 2.
Contoh pembacaan tabel dan nomogram ...
41
Lampiran 3.
Contoh skema irigasi curah ...
44
Lampiran 4. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa lateral ...
45
Lampiran 5. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 25 mm ...
57
Lampiran 6. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 40 mm ...
64
Lampiran 7. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 50 mm ...
71
Lampiran 8. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 60 mm ...
82
Lampiran 9. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 75 mm ...
93
Lampiran 10. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 90 mm ...
104
Lampiran 11. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 100 mm ...
115
Lampiran 12. Hasil perhitungan metode coba-ralat dan
Newton-Raphson untuk pipa manifold diameter 110 mm ...
126
Lampiran 13. Contoh data spesifikasi pencurah…….………..
137
I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Irigasi pada umumnya didefinisikan sebagai pemberian air ke dalam tanah
untuk keperluan penyediaan cairan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman
(Hansen, et al., 1979). Tujuan umum irigasi yaitu : (a) menjamin keberhasilan
produksi tanaman dalam dalam menghadapi kekeringan, (b) mendinginkan tanah
dan atmosfer sehingga cocok dengan pertumbuhan tanaman, (c) mengurangi
dampak kekeringan, (d) mencuci dan melarutkan garam dalam tanah, dan (e)
melunakkan lapisan olah dan gumpalan-gumpalan tanah.
Menurut PP. 20 th. 2006, irigasi adalah usaha penyediaan, pengaturan, dan
pembuangan air irigasi untuk menunjang pertanian yang jenisnya meliputi irigasi
permukaan, irigasi rawa, irigasi air bawah tanah, irigasi pompa, dan irigasi
tambak. Menurut Small dan Svendsen (1992) dalam Pusposutarjo (2001) , irigasi
dapat di definisikan sebagai campurtangan manusia untuk memodifikasi
pemberian atau pembagian spasial atau temporal dari air yang terjadi di
saluran-saluran alami, cekungan-cekungan, jalur-jalur drainase, atau akuifer-akuifer dan
untuk memanipulasi keseluruhan bagian dari air untuk memperbaiki produksi dan
mendorong pertumbuhan tanaman seperti yang dikehendaki.
Hansen, et al. (1979) menyebutkan metoda pemberian air irigasi untuk
tanaman adalah: (a) irigasi permukaan (surface irrigation), (b) irigasi
bawah-permukaan tanah (sub-surface irrigation), (c) irigasi curah (sprinkle irrigation),
dan (d) irigasi tetes (drip atau trickle irrigation). Pemilihan metoda irigasi tersebut
tergantung pada air yang tersedia, iklim, tanah, topografi, kebiasaan, serta jenis
dan nilai ekonomi tanaman.
Irigasi curah dan tetes disebut juga irigasi bertekanan (pressurized
irrigation). Secara teoritis mempunyai efisiensi yang tinggi sehingga lebih tepat
diterapkan pada daerah-daerah yang relatif kering, yang memerlukan teknologi
irigasi hemat air. Teknologi irigasi ini juga diperlukan untuk usaha tani dengan
teknik budidaya tanaman tertentu seperti tebu, kopi, nanas, bawang, dan jagung.
Dalam penerapannya di lapangan, efisiensi irigasi bertekanan yang tinggi hanya
dapat dicapai apabila jaringan irigasi dirancang dengan benar dan dioperasikan
secara tepat.
Penerapan teknologi hemat air Pada prinsipnya merupakan upaya
peningkatan efisiensi irigasi dalam proses budidaya tanaman, sehingga
penggunaan air irigasi per satuan produk semakin kecil. Di Indonesia, penggunaan
efisiensi irigasi sangat penting dilaksanakan untuk menjamin keberlanjutan
pembangunan pertanian di masa yang akan datang. Salah satu upaya yang dapat
dilakukan adalah penerapan teknologi irigasi hemat air.
Menurut Prastowo (2002), sistem irigasi curah lebih efisien dari sistem
irigasi permukaan karena dapat mengurangi kehilangan air berupa perkolasi dan
limpasan (run off). Sistem irigasi tetes lebih efisien dari sistem irigasi curah
karena hanya memberikan air pada daerah perakaran. Sistem irigasi tetes dapat
mengurangi kehilangan air irigasi pada bagian lahan yang tidak efektif untuk
pertumbuhan tanaman.
Menurut Keller (1990), efisiensi irigasi curah dapat diukur berdasarkan
keseragaman penyebaran air di pencurah. Apabila penyebaran air tidak seragam
(keseragaman rendah) maka efisiensi irigasi curah rendah. Parameter yang umum
digunakan untuk mengevaluasi keseragaman penyebaran air adalah coefficient of
Unformity (CU). Efisiensi irigasi curah yang tergolong tinggi adalah apabila nilai
CU lebih besar dari 85 %.
Pada awalnya dibutuhkan biaya investasi cukup tinggi untuk menerapkan
metoda irigasi bertekanan. Namun dengan perhitungan dan penentuan desain yang
akurat, didukung oleh operasional dan pemeliharaan yang tepat, maka penerapan
irigasi bertekanan akan mampu mengurangi biaya pokok budidaya. Hal ini karena
secara teori, efisiensi dari metoda irigasi bertekanan lebih tinggi dibandingkan
irigasi permukaan maupun bawah permukaan.
Kini, baik metoda irigasi curah maupun irigasi tetes banyak digunakan di
perusahaan agro-industri. Irigasi curah banyak diterapkan oleh perkebunan tebu,
kopi, nanas, bawang, dan jagung, sedangkan irigasi tetes banyak diterapkan pada
pertanian rumah kaca untuk melon, cabai, bunga krisan, dan sayuran.
Menyusun nilai faktor-faktor rancangan
Membuat skema lay-out dan menetapkan
luas sub-unit dan blok irigasi
Hidrolika pipa:
Perhitungan rancangan
Spesifikasi sprinkler:
• Nomogram
hidrolika sub-unit :
• qa
Hazen-William;
1. Lateral : panjang,
• Ha
• Faktor reduksi
jumlah spriknler
• Radius penyiraman
(outlet); per
lateral
• Laju penyiraman
• K minor losses
2. Manifold : panjang,
• Koef. keseragaman
jumlah
lateral
• Jarak spasi
per
manifold
• Modifikasi lay-out
• ΔH pada lateral
Tidak • Ubah diameter
≤ 11 % Ha
pipa
• ΔH pada manifold
• Ganti spesifikasi
≤ 9 % Ha
sprinkler
Ya
Finalisasi lay-out (optimalisasi)
Perhitungan TDH dan kapasitas sistem (Qs)
Penentuan :
• Jenis dan ukuran pompa
• Jenis dan kekuatan tenaga
• Penggerak
Pompa/mesin tersedia Tidak
di pasaran/lapangan
Ya
Selesai
1.2 Permasalahan
Rancangan hidrolika sub-unit merupakan bagian penting dalam rancangan
irigasi curah agar mendapatkan penyiraman yang seragam. Saat ini jumlah dan
spesifikasi sprinkler (pencurah) maupun jenis dan diameter pipa yang beredar di
pasaran sangat beragam, sementara rancangan hidrolika sub-unit biasa dilakukan
dengan metoda coba-ralat (trial-error method). Hal ini cukup rumit dan
membutuhkan waktu yang cukup lama jika ingin mengaplikasikan sistem jaringan
irigasi curah di lapang, sementara jika terjadi kesalahan perhitungan akan
membuat desain sistem menjadi tidak tepat dan mempengaruhi nilai koefisien
keseragaman penyiraman serta efisiensi sistem secara keseluruhan.
Saat ini telah dibangun suatu software untuk rancangan hidrolika subunit
irigasi tetes oleh Prastowo, et al (2007). Software tersebut dikembangkan dengan
teknik komputasi Newton-Raphson dan jaringan syaraf tiruan. Namun belum ada
software sejenis untuk perancangan hidrolika sub-unit irigasi curah. Oleh karena
itu diperlukan suatu uji coba pada software tersebut untuk mengetahui
kemampuan software tersebut bila diaplikasikan pula pada perancangan hidrolika
sub-unit irigasi curah. Bila software tersebut dapat digunakan maka dibuat tabel
dan nomogram sebagai model karakteristik rancangan hidrolika sub-unit irigasi
curah.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Melakukan uji coba penerapan software rancangan hidrolika sub-unit irigasi
tetes dengan teknik komputasi Newton-Raphson untuk perancangan hidrolika
sub-unit irigasi curah pada tekanan sedang (2 - 4 Bar).
2. Membangun nomogram dan tabel sebagai suatu model rancangan hidrolika
sub-unit irigasi curah pada tekanan sedang.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini dimaksudkan untuk mempermudah proses perancangan
sub-unit irigasi curah dalam bentuk tabel, nomogram atau software aplikasi
perhitungan hidrolika sub-unit.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Irigasi Curah
Irigasi curah (sprinkle irrigation) disebut juga overhead irrigation karena
pemberian air dilakukan dari bagian atas tanaman terpancar menyerupai curah
hujan (Prastowo, 2002). Air disemprotkan dengan cara mengalirkan air
bertekanan melalui orifice kecil atau nozel. Tekanan biasanya didapatkan dengan
pemompaan. Untuk mendapatkan penyebaran air yang seragam diperlukan
pemilihan ukuran nozel, tekanan operasional, spasing pencurah dan laju infiltrasi
tanah yang sesuai.
Beberapa keuntungan irigasi curah dalam Prastowo (2002) antara lain:
1. Efisiensi pemakaian air cukup tinggi
2. Dapat digunakan untuk lahan dengan topografi bergelombang dan kedalaman
tanah (solum) yang dangkal, tanpa diperlukan perataan lahan (land grading).
3. Cocok untuk tanah berpasir yang laju infiltrasi cukup tinggi.
4. Aliran permukaan dapat dihindari sehingga memperkecil kemungkinan
terjadinya erosi.
5. Pemupukan terlarut, herbisida dan fungisida dapat dilakukan bersama-sama
dengan air irigasi.
6. Biaya tenaga kerja untuk operasi biasanya lebih kecil daripada irigasi
permukaan
7. Dengan tidak diperlukannya saluran terbuka, maka tidak banyak lahan yang
tidak dapat ditanami, tidak mengganggu operasi alat dan mesin pertanian.
Beberapa kelemahan irigasi curah dalam Prastowo (2002) antara lain:
1. Memerlukan biaya investasi dan biaya operasional yang tinggi, antara lain
untuk operasi pompa air dan tenaga pelaksana yang terampil.
2. Perancanan dan tata letaknya harus teliti agar diperoleh tingkat efisiensi yang
tinggi.
Komponen penyusun irigasi curah adalah (Prastowo, 2002):
1. Sumber air irigasi, dapat berasal dari mata air, sumber air yang permanen
(sungai, danau, dan sebagainya), sumur, atau suatu sistem suplai regional.
2. Sumber energi untuk pengairan, dapat berasal dari gravitasi, pemompaan pada
sumber air, atau penguatan tekanan dengan menggunakan pompa penguat
tekanan (booster pump).
3. Jaringan pipa, terdiri dari:
a. Lateral, yaitu pipa yang merupakan tempat diletakannya pencurah.
Pipa lateral biasanya tersedia di pasaran dengan ukuran panjang 5, 6 atau
12 meter setiap potongnya. Setiap potongan pipa dilengkapi dengan quick
coupling untuk mempermudah dan mempercepat proses menyambung dan
melepas pipa.
b. Manifold, yaitu pipa yang merupakan tempat dihubungkannya pipa lateral.
c. Valve line, yaitu pipa yang merupakan tempat diletakannya katup air.
d. Supply line, yaitu pipa yang menyalurkan air dari sumber air.
Skema umum jaringan irigasi curah diperlihatkan pada Gambar 2.
Stasiun
pompa
Hydrant
Pipa
utama
Pencurah
Lateral
Gambar 2. Skema jaringan irigasi curah (Prastowo, 2002).
Pipa manifold dapat dibuat permanen di atas atau di bawah permukaan
tanah, dapat pula berpindah (portable) dari satu lahan ke lahan yang lain. Pipa
beton tidak cocok untuk tekanan tinggi. Untuk pipa manifold yang berpindah, pipa
biasanya terbuat dari almunium. Sedangkan untuk pipa manifold yang ditanam,
umumnya dipasang pada kedalaman 0,75 m di bawah permukaan tanah. Pipa
manifold berdiameter antara 75 – 200 mm. Pipa lateral berdiameter lebih kecil
biasanya tersedia di pasaran dengan ukuran panjang 5, 6 atau 12 meter setiap
potongnya. Jenis pipa yang biasa digunakan baik sebagai pipa lateral, manifold,
maupun pipa utama antara lain GIP, PVC, PE, dan Alumunium.
Sistem irigasi curah dapat digunakan untuk hampir semua tanaman kecuali
padi dan yute, pada hampir semua jenis tanah. Akan tetapi tidak cocok untuk
tanah bertekstur liat halus, dimana laju infiltrasi kurang dari 4 mm/jam dan atau
kecepatan angin lebih besar dari 13 km/jam (Keller, 1990). Beberapa kriteria
kelayakan penerapan dan perencanaan irigasi curah disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Kriteria kesesuaian lokasi penerapan irigasi curah
(Prastowo, 2002)
Kriteria penerapan
Iklim
1. Zona Agroklimat E, D, C3
2. Arah angin tidak berubah-ubah
3. Kecepatan angin kurang dari 4.4 m/s
Lahan
1. Tekstur kasar, solum dangkal, laju infiltrasi tinggi, peka terhadap erosi
2. Jenis tanah Regosol, Rendzina, Litosol, Grumusol, dan Andosol
3. Laju infiltrasi lebih dari 4 mm/jam
4. Luas dan bentuk petakan lahan yang teratur
Sumber air
1. Air tanah, mata air, air permukaan (danau, embung, waduk)
2. Tersedia sumber air yang cukup sepanjang tahun
3. Kualitas air yang bebas kotoran dan tidak mengandung besi (Fe)
Tanaman
1. Jenis tanaman yang dibudidayakan bernilai ekonomis tinggi
Sosial
Ekonomi
1. Motivasi petani tinggi
2. Kemampuan teknis dan finansial petani memadai
3. Kelembagaan usaha tani yang siap
Sistem irigasi curah menurut Keller (1990) terbagi menjadi set system
(pencurah memiliki posisi yang tetap) dan continuous-move system (pencurah
dapat dipindah-pindahkan). Tipe irigasi curah yang termasuk set system adalah
hand-move lateral, end-tow lateral, side-roll lateral, side-move lateral, gun and
boom sprinklers, perporated pipe, hose-fed sprinklers, dan orchard systems.
ada yang tetap (fixed sprinkler system). Sedangkan yang termasuk
continuous-move system adalah traveling sprinkler, center pivot, dan linear-moving laterals.
Pada aplikasi irigasi curah untuk tanaman tahunan seperti buah-buahan,
seringkali jaringan pipa dan pencurah tetap di tempat dari musim ke musim.
Dalam kasus ini sistim tesebut disebut sebagai sistim permanen. Umumnya pada
sistim permanen jaringan perpipaan ditanam di bawah tanah untuk menghindari
kerusakan dari kendaraan pertanian yang lewat, atau dipasang permanen di atas
tanaman. Sistem irigasi curah yang dianggap paling dapat mereduksi pengaruh
angin, mengurangi biaya energi, dan meningkatkan efisiensi aplikasi adalah
sistem center pivot (Kranz, 2005).
Natural Resources Conservation Service (NRCS) dari Idaho
mengklasifikasikan sistem irigasi curah berdasarkan tekanan operasional
pencurah yang digunakan. Klasifikasi tersebut disajikan pada Tabel 2. Sedangkan
Hansen, et al (1979) mengklasifikasikan sistem irigasi sprinkler berdasarkan
tekanan operasional unit pompa yang digunakan. Klasifikasi tersebut disajikan
pada tabel 3.
Tabel 2. Klasifikasi sistem irigasi curah berdasarkan tekanan operasional
pencurah (
NRCS, 2004)
Sistem irigasi curah
Tekanan
(psi) (Bar)
Tekanan rendah
2.00 – 35.00
0.13 – 2.33
Tekanan sedang
36.00 – 50.00
2.40 – 3.33
Tekanan menengah
51.00 – 75.00
3.40 – 5.00
Tekanan tinggi
> 75.00
> 5.00
Tabel 3. Klasifikasi sistem irigasi sprinkler berdasarkan tinggi rendahnya tekanan
air (Hansen, et al, 1979)
Sistem irigasi sprinkler Tekanan
(m)
Tekanan sangat rendah
3.50 – 10.00
Tekanan rendah
10.00 – 20.00
Tekanan sedang
20.00 – 40.00
2.2 Rancangan Hidrolika Pipa Sub-unit
Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, rancangan diartikan sebagai
sesuatu yang sudah dirancang atau hasil dari kegiatan merancang. Selain itu,
rancangan juga disetarakan pengetiannya dengan rencana atau program.
Hidrolika adalah salah satu cabang teknik sipil yang mempelajari perilaku
aliran air secara mikro maupun makro, pada aliran di saluran tertutup maupun
saluran terbuka atau sungai (http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrolika). Perilaku air
yang dipelajari adalah aliran pada saluran tertutup dan terbuka. Hidrolika
dibedakan dalam dua bidang, yaitu hidrostatika yang mempelajari zat cair
keadaan diam, dan hidrodinamika yang mempelajari zat cair bergerak.
Berdasarkan pengertian tersebut, dapat diketahui bahwa rancangan
hidrolika adalah suatu perancangan teknis mengenai perilaku aliran air secara
mikro maupun makro baik pada saluran tertutup maupun pada saluran terbuka.
Rancangan hidrolika pipa sub-unit merupakan perancangan teknis hidrolika pipa
pada suatu sub-unit. Artinya, perilaku air yang dianalisis akan mengasilkan
dimensi pipa yang sesuai untuk suatu sub-unit.
Keller (1990) menyebutkan sub-unit adalah area yang dialiri dari setiap
tekanan atau titik aliran yang telah diatur. Suatu area irigasi dapat terdiri atas
beberapa sub-unit, bergantung pada desain tata letak area irigasi tersebut.
Contoh
skema tata letak pipa sub-unit irigasi curah diperlihatkan pada Gambar 3.
Beberapa parameter yang diperhitungkan dalam perancangan hidrolika
pipa antara lain:
1. Tekanan (Head)
Dalam pengertian umum, tekanan adalah pengukur energi yang
diperlukan untuk mengoperasikan sistem irigasi curah dan secara spesifik
didefinisikan sebagai gaya yang bekerja seragam pada suatu luasan tertentu
dengan satuan N/m
2. Seringkali dinyatakan dalam kN/m
2atau bar (1 bar = 100
kN/m
2= 1 kgf/cm
2= 14.5 lbf/in
2). Satuan lainnya yang sering dipakai adalah
psi (pound per square inch atau lbf/in
2) dalam unit Imperial, dan kilogram
gaya per cm
2(kgf/cm
2) dalam unit Eropa.
Tekanan dalam pipa dapat diukur dengan alat Bourdon gauge. Di dalam
alat ini terdapat suatu tabung lengkung berbentuk oval yang berusaha untuk
meregang jika di bawah tekanan. Tabung ini dihubungkan dengan skala
pengukur tekanan. Insinyur perencana sering menyatakan tekanan dalam
satuan tinggi air (head of water) karena lebih nyaman untuk digunakan. Jika
pengukur Bourdon digantikan dengan tabung vertikal, tekanan air
menyebabkan air dalam tabung akan naik. Tingginya kenaikan air ini
digunakan sebagai pengukur tekanan dalam pipa. Dalam SI unit: Head air (m)
= 0.1 x Tekanan (kN/m
2), atau Head air (m) = 10 x Tekanan (bar). Pada
imperial units : Head air (ft) = 2.31 x Tekanan (psi).
2. Hidrolika Nozel
Secara umum hubungan antara tekanan atau head dengan debit
pencurah atau nozel ditunjukkan pada persamaan berikut (Prastowo, 2002):
P
Kd
q
=
…... (1)
H
Kd
q
=
………... (2)
dimana :
q : debit pencurah (l/menit);
Kd : koefisien debit nozel sesuai dengan peralatan yang digunakan;
P : tekanan operasi pencurah (kPa);
Nilai debit dan tekanan operasi pencurah dapat diketahui dari data
spesifikasi teknis pencurah yang dibuat oleh setiap pabrikan pencurah.
3. Aliran dalam Pipa
Debit adalah banyaknya air yang mengalir dalam suatu satuan waktu
(M/T). Pada sistem irigasi curah, variasi debit yang diizinkan adalah < 10
persen. Artinya, perbedaan debit yang terjadi sepanjang aliran dalam pipa
harus tidak lebih besar dari 10 persen nilai debit yang dirancang. Debit aliran
dalam pipa dapat diketahui dengan rumus:
N
q
Q
l=
a×
... (3)
N
q
Q
Q
m=
l=
lateral×
... (4)
q
a: debit pencurah (l/s);
Q
l: debit pada pipa lateral (l/s);
Q
m: debit pada pipa manifold (l/s);
N : banyaknya jumlah pencurah.
Jenis pipa dispesifikasikan dengan diameter-dalam (internal diameter)
atau diameter luar tergantung pada bahannya, dan tekanan aman (safe
pressure). Kehilangan tekanan dalam aliran pipa tergantung pada kekasaran
pipa, debit aliran, diameter, dan panjang pipa. Kekasaran pipa akan bertambah
seiring tingkat keausan dan umur dari pipa tersebut. Kehilangan energi
gesekan pipa dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
a. Untuk pipa kecil (< 125 mm)
J = 7.89 x 10
7x (Q
1.75/D
4.75) ... (5)
b. Untuk pipa besar (> 125 mm)
J = 9.58 x 10
7x (Q
1.83/D
4.83) ... (6)
- Tanpa outlet
Hf = J x (L/100) ... (7)
- Dengan multi outlet yang berjarak seragam
Hf = J x F x (L/100) ... (8)
- Untuk sambungan
J: gradien kehilangan head (m/100 m);
hf: kehilangan head akibat gesekan (m);
hl: kehilangan head akibat adanya katup dan sambungan (m);
Q: debit sistem (l/s);
D: diameter dalam pipa (mm);
F: koefesien reduksi;
Kr: koefesien resistansi;
L: panjang pipa (m).
Koefisien reduksi (F) juga dapat dihitung dengan menggunakan rumus
(Prastowo dan Liyantono, 2002) :
2 5 . 0
