PERENCANAAN JARINGAN IRIGASI CURAH (SPRINKLER) PADA TANAMAN BAWANG MERAH (ALLIUM CEPA L.) DI DESA KALIAKAH KECAMATAN
NEGARA KABUPATEN JEMBRANA PROVINSI BALI. Okta Rachma Paramita, Jadfan Sidqi Fidari, Endang Purwati
Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya jalan mayjen haryono 167 Malang 6514 – Telp (0341)567886
Email: [email protected]
ABSTRAK
Irigasi konvensional dengan saluran terbuka merupakan irigasi yang boros air, hal ini karena banyak air yang terbuang akibat kebocoran dan penguapan. Irigasi curah dapat mengatasi permasalahan tersebut dengan efisiensi penyaluran air yang lebih tinggi. Seperti kondisi di daerah irigasi di Desa Kaliakah, Kecamatan Negara, Kabupaten Jembrana dengan luas ± 25 ha yang merupakan sawah tadah hujan. Sehingga pada saat musim kemarau areal sawah tidak dapat ditanami akibat kurangnya ketersediaan air. Tujuan dari studi ini adalah untuk mengetahui desain layout jaringan irigasi pancar, kebutuhan kapasitas jaringan irigasi pancar, serta tipe pompa yang sesuai untuk perencanaan sistem irigasi pancar tersebut. Hasil studi diperoleh kebutuhan air irigasi tanaman bawang merah adalah 4,03 mm/hari, kedalaman air bersih sebesar 36,31 mm, untuk interval irigasi yaitu 9 hari dan kebutuhan air debit sprinkler yang dihasilkan dari perencanaan sebesar 0,087 m3/jam. Jenis sprinkler yang digunakan yaitu dengan tipe naan S022SD Besar head pompa pada jaringan irigasi pancar adalah 82,72 meter. Tipe pompa yang direncanakan adalah pompa dengan motor tenggelam atau pompa celup (submersible pump) merk GRUNDFOS tipe SP 3A - 25 dan generator yang direncanakan adalah generator merk IWATA tipe IW10WS.
Kata Kunci: Irigasi curah, interval irigasi, kehilangan tinggi tekan
ABSTRACT
Conventional irrigation with open ducts is a wasteful, this is because a lot of water is wasted due to leaks and evaporation. Sprinkler irrigation system can overcome these problems with higher water delivery efficiency. Irrigation area in the village of Kaliakah, District of Negara, with an area of jembrana ± 25 ha is rainfed and irrigation water oly from rain water so in dry season, rice field can’t be planted because of the lack availability of water.The purpose of the study is to plan the network of sprinkler irrigation system and amount of irrigation water requirements. Such as to know the layout design of sprinkler irrigation, capacity need of sprinkler irrigation network, pump type that is suitable with the sprinkler irrigation. The study should be arranged systematically to make analysis in solving the existing problem. Study results obtained the plants irrigation water need was 4,03 mm/day, net depth of 36,31 mm, irrigation interval of nine days, the produced sprinkler debit from planning of 0,087 m3/hour Pump head at the sprinkler irrigation of 82,72 meter. The pump designed is
submersible pump of GRUNDFOS type SP 3A-25 and generator designed was IWATA type IW5WS.
Keywords: Sprinkler Irrigation,irrigation intervak,headloss PENDAHULUAN
Irigasi konvensional dengan saluran terbuka merupakan irigasi yang boros air, hal ini karena banyak air yang terbuang akibat kebocoran dan penguapan. Irigasi bertekanan dapat mengatasi permasalahan tersebut dengan efisiensi penyaluran air yang lebih tinggi. Irigasi bertekanan atau irigasi curah (sprinkler irrigation) salah satu metode irigasi dimana pemberian air dilakukan dengan menyemprotkan air ke udara kemudian jatuh ke permukaan tanah seperti air hujan (Schwab,et.al,1981).
Daerah irigasi merupakan sawah tadah hujan. Sehingga pada saat musim kemarau areal sawah tidak dapat ditanami akibat kurangnya ketersediaan air. Permasalahan yang terjadi di daerah studi adalah belum adanya sistem jaringan irigasi yang memadai maka debit yang dihasilkan dari sumur PKB – 111 belum dapat dimanfaatkan secara efektif untuk mengairi areal irigasi. Kondisi tanah pada lokasi studi bersifat porus.
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mengetahui kebutuhan air tanaman kemudian mendesain jaringan irigasi curah serta mengetahui tipe pompa yang sesuai untuk lokasi studi.
TINJAUAN PUSTAKA 1. Irigasi Curah
Irigasi curah sebagai irigasi yang dikerjakan secara mekanis dengan menggunakan kompresor bertekanan tinggi untuk mengoperasikan air melalui pipa-pipa yang dipasang di ladang atau di kebun yang akan diairi. Irigasi curah (sprinkler
irrigation) disebut juga overhead irrigation, mengingat cara pemberian airnya dilakukan dari bagian atas tanaman dan menyerupai curahan hujan. Hal ini dimungkinkan karena air yang diberikan
pada tekanan tertentu melalui celah sempit nozzle, sedangkan diameter semprotnya dapat diukur berdasarkan tekanan dan diameter nozzle yang dipilih.
Tujuan dari sistem irigasi curah adalah agar air dapat diberikan secara merata dan efisien pada areal pertanaman, dengan jumlah dan kecepatan yang kurang atau sama dengan laju penyerapan air kedalam tanah (kapasitas infiltrasi).
2. Perhitungan kebutuhan air irigasi a. Perhitungan kedalaman irigasi max d = Sa x p x D
dengan:
D = kedalaman akar efektif tanaman(m) p = deplesi lengas(mm/m)
Sa = lengas tanah tersedia(%)
b. Perhitungan kedalaman kotor irigasi dg = d/Ea
dengan:
d = kedalaman bersih air irigasi (mm) Ea = efisiensi aplikasi (%)
c. Perhitungan interval irigasi maksimum Imax = d/Etc
dengan:
d = kedalaman bersih air irigasi (mm) Etc = Evepotranspirasi tanaman (mm/hari) d. Kebutuhan air irigasi kotor
Ig = ( Imax x Etc) / Ea dengan:
Imax = interval irigasi (hari)
Etc = Evapotranspirasi tanaman (mm/hari) Ea = Efisiensi aplikasi Irigasi(%)
e. Laju pemberian air I = x 3600 dengan: q = debit pencurah S1xS2 = jarak pencurah f. Waktu operasi
Waktu atau lama pemberian air irigasi per aplikasi dapat diperhitungkan dari
kebutuhan air irigasi dibagi dengan laju pemberian air irigasi, dengan persamaan : Keterangan:
t = waktu operasi
dg = kedalaman air irigasi kotor (mm)
I = laju penyiraman (mm/jam) Dalam pelaksanaan, penyiraman dapat diberikan berdasarkan kebutuhan setiap kedalaman akar, sesuai dengan periode pertumbuhan tanaman
.
Tabel.1 Jumlah Air Tanah Tersedia
Tabel.2 Lengas Tanah Tersedia
3. Perencanaan hidrolika pipa a. Kehilangan tinggi tekan
Kehilangan head (headloss) disebabkan akibat terjadi gesekan (major losses) ataupun akibat penyempitan dan belokan pipa (minor losses). Kehilagan head akibat gesekan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (Sapei A, 2006):
Hf1 = J x F x (L/100) Keterangan:
Hf1 = kehilangan head akibat gesekan (m) J = gradien kehilngan head (m/100 m) F = koefisien reduksi
L = panjang pipa (m)
Kehilangan head akibat belokan dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut (Sapei A, 2006):
Keterangan:
km = Koefisien kehilangan akibat sambungan/ belokan
v = Kecepatan aliran (m/ detik) g = Percepatan gravitasi (m2/ detik)
Sedangkan untuk kehilangan head akibat penyempitan diameter pipa dapat
dihitung menggunakan rumus sebagai berikut (Klaas Dua K.SY.2009):
)
)
Keterangan:
km = Koefisien kehilangan akibat penyempitan
diameter (tiba-tiba)
v1 = Kecepatan aliran di pipa manifold (m/detik)
v2 = Kecepatan aliran di pipa lateral (m/detik)
g = Percepatan gravitasi (m2/s) Kehilangan head pada sub unit (ΔPs) ΔPs = 20% x Ha
ΔHl = 0.55 ΔPs ± Z lateral ΔHm = 0.45 ΔPs ± Z manifold Keterangan:
ΔPs = kehilangan head yang diijinkan pada sub-unit (m)
ΔHl = kehilangan head yang diijinkan pada lateral (m)
Ha = tekanan operasi rata-rata sprinkler (m)
ΔHm = kehilangan head yang diijinkan pada manifold (m)
Z lateral = perbedaan elevasi sepanjang lateral (m)
Z manifold = perbedaan elevasi sepanjang manifold (m), (-):elevasi menurun, (+): elevasi menaik
Sehingga, kebutuhan total dynamic head (TDH) yaitu (Sapei A, 2006):
Ha + Hf1 + Hf2 + Hv + E + SH + Hs Dimana tekanan operasi sprinkler (Ha) untuk perencanaan dapat diketahui dari spesifikasinya, tinggi kecepatan (Hv) nilainya jarang melebihi 0,3 m/detik dan dapat diabaikan karena kecepatan aliran dalam suatu sistem irigasi sprinkler jarang melebihi 2,5 m/detik, nilai Topografi (E) bernilai 0 akibat perencanaan dilakukan di lahan berelevasi sama, SH dan faktor keamanan (Hs) besarnya 20% dari total kehilangan tekanan yang terjadi pada pipa. Sehingga dapat dihitung kebutuhan total tinggi head.
METODOLOGI
Agar perencanaan dapat mencapai tujuan yang diharapkan, maka perlu adanya alur pengerjaan yang dapat memberikan gambaran secara sistematis. Bagan alir perencanaan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
START
Klimatologi Data Sumur
PKB-111 Curah hujan Jenis tanah Peta
Topografi
Jenis tanaman
Menghitung Besarnya Kebutuhan Air Irigasi
Merencanakan Layout Jaringan Irigasi
Menghitung kehilangan tinggi tekan
Tinggi Muka Air Pemompaan
Menghitung Total Head Tekan
Merencanakan Pompa
selesai
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Kebutuhan Air irigasi
Rencana tanaman yang akan dibudidayakan adalah bawang merah. Kebutuhan air tanaman tomat dihitung berdasarkan hari setelah tanam (HST). Untuk mendapatkan kebutuhan air tanaman maka ETo dikalikan dengan koefisian tanaman (Kc) yang diperoleh dari FAO. Etc = ETo x Kc
Keterangan:
Etc = Evapotranspirasi tanaman (mm/hari) Kc = Koefisien tanaman
Evapotranspirasi menggunakan ETo acuan, berdasarkan hasil perhitungan dan diperoleh nilai kebutuhan air tanaman (Etc) pada Tabel 3.
Banyaknya air irigasi yang diberikan ditentukan berdasarkan kapasitas menahan air dari tanah yang menunjukkan jumlah air tanah tersedia serta penyerapan air oleh tanaman. Jumlah air tanah tersedia yang merupakan selisih antara kapasitas lapang dengan titik layu permanen. Air irigasi harus segera diberikan sebelum kadar air tanah mencapai titik layu permanen, yang disebut dengan deplesi lengas yang direkomendasikan. Nilai-nilai sebagai faktor rancangan di sajikan pada Tabel 4. Tabel. 3 nilai Etc
Tabel 4. Perhitungan faktor rancangan
Etc 3,34 mm/hari
Kedalaman bersih irigasi 30 mm Kedalaman kotor 40 mm/hari Interval iaririgasi 9 hari Kebutuhan air irigasi 36,31 mm 2. Penentuan Tipe Sprinkler
Pemilihan jenis sprinkler untuk tanaman bawang merah yang sesuai adalah jenis low-pressure karena dapat mendistribusikan air seperti air hujan ringan dan nilai keseragaman distribusi yang tinggi, adapun tipe yang dipilih adalah S022 SD karena mampu menyediakan cakupan keseragaman yang maksimal hingga jarak 14 meter dan merupakan jenis sprinkler yang tahan terhadap kondisi berangin.
Jenis sprinkler dipilih tipe S022SD dengan spesifikasi sebagai berikut:
1. Diameter nozzle : 3,5 mm
2. Tekanan dibutuhkan : 3,5 atm 3. Diameter basah : 24
4. Debit : 0,087m3/jam 5. Jarak antar sprinkler: 12 m x 12 m
Gambar 2. Sprinkler Tipe S022SD Bulan Eto Kc Rata - Rata Etc
Juni 4.35 0.77 3.34 Juli 4.15 1.03 4.25 Agustus 4.76 0.85 4.05
3. Layout Jaringan Irigasi
Gambar 3. Layout Jaringan Irigasi Curah 4. Perhitungan Hidrolika Pipa
Perhitungan kehilangan tekanan akibat friksi harus mengacu pada lay out jaringan yang sudah direncanakan sebelumnya. Dimensi dan panjang pipa yang digunakan pada masing-masing jaringan pipa utama, jaringan pipa lateral.
Outlet pipa juga harus diidentifikasi untuk menentukkan koefisien reduksi multi outlet dapat dilihat pada Tabel 5. Kehilangan head yang terjadi selain akibat gesekan, juga terjadi pada sambungan pipa dan penyempitan diameter pipa.
Tabel 5. Hasil perhitungan kehilangan tinggi tekan akibat gesekan
Tabel 6. Parameter dan Hasil Perhitungan Rancangan Hidrolika Parameter rancangan hidrolika Nilai
SH 9 m
E 30,8 m
Headloss Mayor (Hf) 0,34 m
Headloss minor (Hm) 0,1774 m
Hf2 7 m
Tekanan sprinkler (Ha) 35 m Tinggi kecepatan (Hv) 0,3 m
Hs 0,103 m
Total Dynamic Head 82,72 m
Berdasarkan data tersebut, jenis pompa yang akan digunakan padaperencanaan jaringan irigasi air tanah studi ini adalah pompa celup (submersible pump) merk GRUNDFOS tipe SP 3A - 25 dengan data teknis berikut:
Tipe pompa = SP 3A - 25
Tipe motor = MS402
Daya motor = 5,5 kW
Berat = 19,5 kg
Diameter pompa = 4 inch Head maksimum = 108 m
Jenis generator yang akan digunakan pada perencanaan jaringan irigasi air tanah studi ini adalah generator merk IWATA tipe IW10WS dengan data teknis berikut:
Tipe = IW10WS
Frekuensi = 50 Hz
Daya = 10 kW
Kapasitas bahan bakar = 45 lt Konsumsi bahan bakar = 1 lt/jam
Bahan Bakar = Solar
Dimensi (p x l x t) = 1,65 x 0,78 x 0,95 m
Berat = 650 kg
Kebisingan = 66 dBA/7 m KESIMPULAN
1. Perhitungan besarnya kebutuhan air irigasi per aplikasi pemberian air adalah sebesar 36,31 mm pertanaman atau 4,03 mm/hari sehingga kebutuhan air tanaman bersih pada blok 1A adalah sebesar 3441,62mm/hari untuk 856 total jumlah tanaman. Waktu pemberian irigasi maksimum dengan Q sprinkler sebesar 0,087 m3/jam adalah selama 2 jam dengan interval irigasi maksimum 9 hari pada bulan Juni, 7 hari pada bulan Juli dan Agustus.
Pemilihan jenis sprinkler berdasarkan jenis tanaman, sprinkler yang sesuai adalah
posisi sambungan
L sambungan T Debit Km
Kecepatan
aliran Hf2 buah buah (liter/detik) m/detik m Pipa Utama 2 3 1.5246 1.129 0.7741777 0.033833372 Pipa Lateral 1 0 6 0.2178 1.129 0.6025852 0.0204975 Pipa Lateral 2 0 6 0.4356 1.129 0.6025852 0.0204975 Pipa Lateral 3 0 6 0.6534 1.129 0.6025852 0.0204975 Pipa Lateral 4 0 6 0.8712 1.129 0.6025852 0.0204975 Pipa Lateral 5 0 6 1.089 1.129 0.6025852 0.0204975 Pipa Lateral 6 0 6 1.3068 1.129 0.6025852 0.0204975 Pipa Lateral 7 0 6 1.5246 1.129 0.6025852 0.0204975 Total Hm1 0.17731587
Jenis sprinkler dipilih tipe S022SD dengan spesifikasi sebagai berikut:
Diameter nozzle : 3,5 mm
Tekanan dibutuhkan : 3,5 atm
Diameter basah : 24 m
Debit sprinkler : 0,087m3/jam 2. Perencanaan jaringan irigasi pada lokasi
studi adalah jaringan irigasi curah sistem pipa hubungan seri. Air dari sumur didistribusikan ke petak tersier sawah menggunakan pompa. Berdasarkan petatopografi luas layanan sumur adalah sebesar 22.13 ha. Tata letak jaringan irigasi curah direncanakan jarak tiap sprinkler adalah 12 m x 12m. Pada blok 1A terdapat :
Jumlah lateral : 7 buah
Jumlah sprinkler : 63 buah
Q per operasi : 5,481 m3/jam 3. Pompa yang direncanakanapada sumur
PKB - 111 adalah pompa dengan motor tenggelam atau pompa celup (submersible pump) me rk GRUNDFOS tipe SP 3A-25 dengan data teknis berikut:
Tipe pompa = SP 3A-25
Tipe motor = MS 402
daya motor = 5,5 kW
Berat = 19,5 kg
Diameter pompa = 4 inch Head maksimum pompa = 108 m Dengan daya pompa sebesar 5,5 kW, maka generator yang direncanakan adalah generator merk IWATA tipe IW10WS dengan data teknis berikut:
Tipe = IW10WS
Frekuensi = 50 Hz
Daya = 10 kW
Kapasitas bahan bakar = 45 lt Konsumsi bahan bakar = 1 lt/jam Bahan Bakar = Solar
Dimensi (p x l x t) = 1,65 x 0,78 x 0,95 m
Berat = 650 kg
Kebisingan = 66 dBA/m
DAFTAR PUSTAKA
1. Anonim. 2013. Laporan Akhir
Pekerjaan Evaluasi Kinerja Dan Detail Desain Jaringan Irigasi Air Tanah Di Kabupaten Jembrana
Kabupaten Buleleng Dan
Kabupaten Karangasem. Balai Wilayah Sungai Bali – Penida. Bali: Kementrian Pekerjaan Umum. 2. Hadi, I. 2010. Model Rancangan
Hidolika Sub Unit Irigasi Curah Dengan Tekanan Sedang. Skripsi
tidak dipublikasikan. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
3. Ridwan, D., Prasetyo, A. B., & Joubert, M. D. 2014. Desain
Jaringan Irigasi Mikro Jenis Mini Sprinkler (Kasus di Laboratorium Outdoor Balai Irigasi), Jurnal
Irigasi, 9(2), 96-107.
4. Tusi, A., & Lanya, B., 2016.
Rancangan Irigasi Sprinkler Portable Tanaman Pakchoy. Jurnal
Irigasi. 11(1), 43-54.
5. Sapei, A. 2006. Irigasi Curah
(Sprinkler Irrigation). Bogor. Institut Pertanian Bogor.
6. Naandanjain. 2005. Sprinkler Product Catalog. Israel: Naandanjain Irrigation Company.http://www.naandanjain. com/uploads/catalogerfiles/Sprinkle rs%20Booklet/NDJ_sprinklers_eng _180316F.pdf. (diakses 23 Maret 2017)
7. Grundfos. 2017. Grundfos Product
Center. Denmark: Grundfos Group.
https://productselection.grundfos.co
m/product-detail.printing.getpdf.pdf. (diakses 3 Juli 2017)
