Perancangan Sistem Irigasi Sprinkler untuk Budidaya Cabai Merah (Capsicum Annuum L.) di Lahan Terbatas Air di
Kecamatan Bungursari, Tasikmalaya
Tarida Debora Yulinar Pasaribu1, Nidya Nazahra2, Haruka Takahashi3
1Institut Teknologi Bandung [email protected]
2Institut Teknologi Bandung [email protected]
3Institut Teknologi Bandung [email protected]
Abstrak
Irrigation is a crucial element in supporting agricultural productivity, particularly for high-value crops such as red chili (Capsicum annuum L.). This study aims to design an efficient sprinkler irrigation system for a 1.5-hectare farmland in Bungursari District, Tasikmalaya City, taking into account limited water resources and the specific needs of chili plants. The methods used include literature review, collection of local climatological data, calculation of crop water requirements based on evapotranspiration values (ETc), and technical design of the sprinkler network, piping system, pump, and storage reservoir. Calculation results show that the required net irrigation depth is 23.04 mm, and the gross irrigation depth is 30.72 mm, with a maximum irrigation interval of 10 days. The sprinkler system is designed with a pressure of 2 bar, a discharge of 0.85 m³/hour, and 10 × 10 meter spacing, achieving water distribution uniformity of over 92%.
The total daily water requirement of 367.2 m³ is met by a reservoir with a capacity of 375 m³. The system’s total dynamic head (TDH) of 35.96 meters can be supported by a pump with a capacity of 11.11 m³/hour and 75% efficiency. This design demonstrates that a properly engineered sprinkler irrigation system can improve water use efficiency and support sustainable chili cultivation in areas with limited water supply.
Keywords : sprinkler irrigation, red chili, water efficiency, hydraulic design, Bungursari.
Abstrak
Irigasi merupakan elemen penting dalam mendukung produktivitas pertanian, terutama pada komoditas bernilai ekonomi tinggi seperti cabai merah. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem irigasi sprinkler yang efisien pada lahan seluas 1,5 hektar di Kecamatan Bungursari, Kota Tasikmalaya, dengan mempertimbangkan keterbatasan sumber daya air dan kebutuhan spesifik tanaman cabai. Metode yang digunakan meliputi studi literatur, pengumpulan data klimatologis lokal, perhitungan kebutuhan air tanaman berdasarkan nilai evapotranspirasi (ETc), serta desain teknis jaringan sprinkler, sistem perpipaan, pompa, dan kolam penampungan. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kedalaman irigasi bersih yang dibutuhkan adalah 23,04 mm, dan irigasi kotor sebesar 30,72 mm dengan interval maksimum 10 hari. Sistem sprinkler dirancang dengan tekanan 2 bar, debit 0,85 m³/jam, dan spasi 10 × 10 meter, menghasilkan keseragaman distribusi air >92%. Total kebutuhan air harian sebesar 367,2 m³ dipenuhi melalui kolam tampung berkapasitas 375 m³. Total dynamic head (TDH) sistem sebesar 35,96 meter dapat dilayani oleh pompa dengan kapasitas 11,11 m³/jam dan efisiensi 75%. Rancangan ini menunjukkan bahwa sistem irigasi sprinkler yang dirancang secara tepat dapat meningkatkan efisiensi penggunaan air serta mendukung keberlanjutan budidaya cabai di lahan dengan pasokan air terbatas.
Kata kunci : irigasi sprinkler, cabai merah, efisiensi air, desain hidraulik, Bungursari.
I. Pendahuluan
Indonesia sebagai negara agraris sangat bergantung pada sektor pertanian dalam
mendukung ketahanan pangan dan pembangunan ekonomi. Salah satu faktor penentu keberhasilan budidaya pertanian
adalah ketersediaan dan pengelolaan air yang efisien. Dalam konteks inilah, sistem irigasi memegang peran penting sebagai prasarana vital bagi produktivitas pertanian. Irigasi didefinisikan sebagai usaha penambahan air ke tanah untuk menjaga dan meningkatkan kelembaban tanah sesuai dengan kebutuhan tanaman. Penambahan air ini dilakukan ketika curah hujan alami tidak mencukupi kebutuhan tanaman, sehingga suplai air menjadi krusial untuk menjaga proses fisiologis tanaman tetap berlangsung optimal.
Proses fisiologis tanaman, seperti transpirasi dan absorpsi air, sangat bergantung pada ketersediaan air yang memadai. Defisit air, meskipun ringan, dapat mengganggu fungsi-fungsi vital dalam sel tanaman dan menurunkan laju pertumbuhan. Jika defisit ini terjadi terus-menerus, tanaman dapat mengalami kelayuan permanen hingga kematian. Fenomena ini menjadi semakin relevan dengan meningkatnya kebutuhan air akibat kemajuan teknologi pertanian yang memperluas cakupan dan intensitas budidaya.
Di sisi lain, ketersediaan air yang terbatas menjadikan efisiensi sistem irigasi sebagai tuntutan mutlak dalam praktik pertanian modern.
Salah satu sistem irigasi yang menawarkan efisiensi dan fleksibilitas dalam pemberian air adalah irigasi sprinkler. Sistem ini bekerja dengan cara menyemprotkan air ke udara melalui nozzle sehingga jatuh ke permukaan tanah menyerupai hujan alami.
Irigasi sprinkler memungkinkan distribusi air yang merata di seluruh permukaan lahan, mengurangi kehilangan air akibat aliran permukaan dan perkolasi berlebih, serta dapat disesuaikan dengan berbagai kondisi topografi dan jenis tanaman. Sistem ini juga dapat diintegrasikan dengan pupuk cair (fertigasi), sehingga meningkatkan efisiensi pemupukan dan tenaga kerja. Untuk tanaman bernilai ekonomi tinggi seperti cabai, penggunaan irigasi sprinkler berpotensi menjadi alternatif unggul dalam meningkatkan produktivitas dan efisiensi penggunaan sumber daya.
Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa sistem irigasi modern, termasuk sprinkler, mampu menghemat air dan meningkatkan hasil pertanian. Namun, sebagian besar petani di Indonesia masih menggunakan metode irigasi konvensional
yang kurang efisien dan boros air. Hal ini menciptakan kesenjangan antara kemajuan teknologi irigasi dan implementasinya dalam praktik pertanian di tingkat lapangan.
Permasalahan yang muncul adalah rendahnya tingkat adopsi sistem irigasi sprinkler di kalangan petani Indonesia, meskipun teknologi ini terbukti efisien dan adaptif terhadap berbagai kondisi lahan.
Fenomena tersebut menunjukkan adanya ketidaksesuaian antara potensi teoritis sistem irigasi sprinkler dan kenyataan praktik irigasi di lapangan. Hal ini mencerminkan adanya gap antara teori efisiensi irigasi dan penerapannya dalam konteks pertanian nasional.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas sistem irigasi sprinkler dalam budidaya tanaman cabai, khususnya dalam meningkatkan efisiensi penggunaan air dan produktivitas hasil panen.
Penelitian ini secara spesifik ingin mengidentifikasi sejauh mana sistem sprinkler mampu mengurangi pemborosan air dibandingkan metode irigasi konvensional yang masih umum digunakan oleh petani.
Keunikan (novelty) dari penelitian ini terletak pada penerapan sistem irigasi sprinkler secara terukur pada tanaman cabai di lahan pertanian dengan ketersediaan air terbatas, yang selama ini lebih sering dikaji dalam konteks tanaman hortikultura lain atau di wilayah dengan sumber daya air berlimpah. Dengan demikian, hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi praktis bagi pengembangan teknologi irigasi hemat air yang sesuai dengan kondisi pertanian lokal.
II. Metode Penelitian 1. Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan metode studi kasus untuk menganalisis kebutuhan air tanaman cabai dan merancang sistem irigasi sprinkler di lahan seluas 1,5 hektar yang terletak di Kecamatan Bungursari, Kabupaten Tasikmalaya.
Penelitian dilakukan secara bertahap mulai dari pengumpulan data iklim lokal, perhitungan kebutuhan air tanaman, perencanaan sistem irigasi, hingga desain sistem perpipaan, pompa, dan kolam.
2. Studi Literatur
Studi literatur dilakukan untuk mendapatkan informasi terkait parameter klimatologi, karakteristik tanaman cabai, koefisien tanaman (Kc), efisiensi sistem sprinkler, dan standar desain irigasi. Data diperoleh dari jurnal ilmiah, buku teknik irigasi, serta laporan penelitian terdahulu yang relevan dengan topik dan lokasi penelitian.
3. Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman
Perhitungan kebutuhan air tanaman cabai pada penelitian ini dilakukan dengan mengacu pada data iklim lokal dari daerah Bungursari, Tasikmalaya. Langkah awal dimulai dengan mengumpulkan data klimatologis yang terdiri atas kecepatan angin dan curah hujan efektif, yang merupakan elemen penting dalam menentukan evaporasi dan kebutuhan irigasi.
Selanjutnya, karakteristik tanaman cabai, seperti jenis tanaman dan panjang akar, digunakan untuk menetapkan parameter- parameter fisiologis yang relevan. Berdasarkan data tersebut, dilakukan pencarian nilai koefisien tanaman (Kc) sesuai dengan fase pertumbuhan cabai, serta lamanya musim tanam, yang akan menjadi input penting dalam perhitungan evapotranspirasi tanaman (ETc).
Nilai ETc diperoleh dengan mengalikan evapotranspirasi referensi (ETo) – yang dihitung dari data iklim – dengan koefisien tanaman (Kc).
Setelah mengetahui ETc, dilakukan penentuan kedalaman air irigasi yang dibutuhkan. Dalam proses ini, diperhitungkan juga parameter Total Air yang Dapat Ditahan (TAD) oleh tanaman dan Total Air Maksimum (TAM) sesuai dengan kondisi lahan tanam.
Hasil dari perhitungan ini akan menunjukkan kedalaman bersih irigasi (net depth), yang kemudian disesuaikan dengan efisiensi sistem irigasi untuk mendapatkan kedalaman irigasi kotor (gross depth). Interval irigasi, atau waktu antar pemberian air, dihitung berdasarkan nilai ETc dan kapasitas penyimpanan air di zona perakaran, untuk mengetahui berapa lama tanaman dapat bertahan sebelum perlu disiram kembali.
Selanjutnya, dihitung kebutuhan air irigasi kotor (mm per interval) dengan mengalikan nilai ETc dengan interval irigasi maksimum, lalu dibagi dengan efisiensi sistem. Untuk mendapatkan kebutuhan irigasi bersih, curah hujan efektif dikurangkan dari nilai tersebut.
Semua perhitungan ini menghasilkan angka
kebutuhan air tanaman yang kemudian digunakan sebagai dasar perancangan sistem irigasi sprinkler yang efisien dan sesuai dengan kondisi lokal di lokasi penelitian.
4. Perencanaan Sistem Irigasi Sprinkler
Perencanaan sistem irigasi sprinkler dilakukan untuk mendukung efisiensi pemanfaatan air dalam budidaya tanaman cabai di lahan seluas 1,5 hektar dengan dimensi panjang 200 meter dan lebar 75 meter. Sistem sprinkler dirancang menggunakan tekanan kerja sebesar 30 bar dan jarak antar sprinkler sejauh 10 meter, dengan tingkat keseragaman distribusi (Christiansen Uniformity/CU) yang direncanakan melebihi 92%. Debit aliran air dari setiap sprinkler adalah sebesar 0,85 m³/jam (atau sekitar 0,24 liter/detik), sehingga memungkinkan pemberian air secara merata sesuai kebutuhan tanaman.
Langkah pertama dalam perencanaan dimulai dengan menghitung kebutuhan air berdasarkan nilai evapotranspirasi tanaman, curah hujan efektif, serta efisiensi sistem irigasi. Setelah itu, ditentukan interval irigasi dan durasi pemberian air per siklus berdasarkan kedalaman irigasi bersih dan kotor. Data kebutuhan air kemudian dikonversi menjadi debit per hektar untuk selanjutnya menjadi dasar perhitungan waktu operasi sprinkler per hari.
Jaringan irigasi dirancang dengan menggunakan dua pipa lateral, masing-masing dipasangi sejumlah sprinkler yang disusun sejajar untuk menutupi seluruh area lahan secara efisien. Jumlah sprinkler per shift ditentukan berdasarkan cakupan area dan jarak antar sprinkler agar tercapai keseragaman distribusi air yang optimal. Sistem dioperasikan dalam beberapa shift per hari, dengan waktu perpindahan antar shift diasumsikan selama 0,5 jam. Total waktu operasi harian dihitung berdasarkan kebutuhan air harian dan kapasitas distribusi sistem sprinkler yang digunakan. Rancangan ini bertujuan untuk memastikan bahwa seluruh tanaman memperoleh air dalam jumlah yang cukup, merata, dan efisien dalam penggunaan energi serta sumber daya air.
5. Perencanaan Sistem Perpipaan, Pompa, dan Kolam
Penelitian ini dilakukan dengan pendekatan analisis teknis terhadap sistem irigasi sprinkler yang mencakup perhitungan komponen
perpipaan, pompa, dan kolam penampungan.
Perhitungan dimulai dari pipa lateral. Langkah pertama adalah menghitung debit total lateral dengan mengalikan debit per sprinkler dengan jumlah sprinkler yang digunakan. Nilai koefisien kekasaran pipa mengacu pada standar Hazen-Williams untuk jenis pipa fire hose, yaitu sebesar 135. Beberapa variasi diameter pipa yang umum digunakan dimasukkan dalam perhitungan. Kecepatan aliran dalam pipa ditentukan dengan membagi debit dengan luas penampang pipa. Faktor koreksi terhadap debit pipa juga diperhitungkan. Panjang pipa lateral disesuaikan dengan rancangan lahan. Kerugian tekanan akibat sambungan pipa dihitung menggunakan koefisien sambungan sebesar 2, yang mengacu pada sambungan tipe branch tee ulir. Setelah itu dihitung kehilangan tekanan mayor pada pipa lateral untuk setiap variasi diameter pipa, yaitu 15 milimeter, 30 milimeter, 45 milimeter, 60 milimeter, dan 75 milimeter. Selain itu, dihitung pula kehilangan tekanan minor akibat adanya belokan 90º dan sambungan pipa. Total kehilangan tekanan pada pipa lateral diperoleh dari penjumlahan antara kehilangan tekanan mayor dan minor.
Selanjutnya dilakukan perhitungan pada pipa utama. Debit totalnya diperoleh dari hasil perkalian antara debit lateral dengan jumlah pipa lateral. Koefisien kekasaran yang digunakan mengacu pada nilai untuk pipa PVC, yaitu sebesar 150. Headloss mayor dihitung untuk diameter pipa utama yang berbeda, yaitu 30 milimeter, 45 milimeter, 60 milimeter, 75 milimeter, dan 90 milimeter. Kecepatan aliran dalam pipa dihitung, dan faktor koreksi terhadap debit juga diperhitungkan. Panjang pipa utama ditetapkan sepanjang 75 meter, disesuaikan dengan lebar lahan. Karena tidak terdapat belokan pada pipa utama, maka hanya headloss mayor yang dihitung.
Pada bagian pompa, pemilihan kombinasi diameter pipa lateral dan utama yang sudah dihitung sebelumnya digunakan untuk analisis lanjutan. Tekanan operasional sprinkler diasumsikan sebesar 20 meter. Headloss pada sprinkler dihitung sebesar 20 persen dari nilai tekanan operasional tersebut. Dalam menghitung total dynamic head atau TDH, digunakan beberapa asumsi yaitu perbedaan elevasi antara sumber air dan pompa sebesar 1 meter, perbedaan elevasi antara pompa dan lahan tertinggi sebesar 0,5 meter, kehilangan
tekanan akibat gesekan sepanjang pipa distribusi, kehilangan tekanan pada sambungan dan katup, kehilangan tekanan pada sub-unit sebesar 20 persen dari tekanan operasional, kecepatan aliran sebesar 0,3 meter, dan tambahan head untuk faktor keamanan sebesar 20 persen dari total kehilangan tekanan. Total dynamic head dihitung dari penjumlahan seluruh komponen tersebut. Setelah TDH diperoleh, dilakukan pengecekan terhadap kapasitas debit pompa agar tidak melebihi nilai debit referensi yang diperoleh dari studi literatur. Jika kapasitas pompa melebihi debit yang disyaratkan, maka dilakukan penyesuaian dimensi pipa untuk menjaga keseimbangan sistem.
Untuk perhitungan kolam penampungan, volume kolam dihitung dengan mengalikan lama irigasi dalam jam dengan debit sprinkler dalam liter per jam dan jumlah sprinkler, kemudian dibagi seribu agar satuannya menjadi meter kubik. Volume yang dihasilkan digunakan sebagai dasar dalam memperkirakan dimensi kolam yang sesuai. Dimensi tersebut disesuaikan agar mencukupi untuk menyimpan kebutuhan air irigasi sesuai perencanaan.
III. Hasil dan Pembahasan
Pada perhitungan sistem irigasi sprinkel, digunakan Impact Sprinkler Plastic dengan model Naan 427B GAG.
Tabel 1. Spesifikasi Impact Sprinkler Plastic dengan model Naan 427B GAG
Sprinkler jenis impact sprinkler plastic dengan model Naan 427B GAG bekerja pada tekanan operasional antara 2 hingga 4 bar, dengan diameter nozzle sebesar 4 mm.
Kapasitas debit air yang dihasilkan berkisar antara 0,85 sampai 1,2 m³ per jam, bergantung pada tekanan kerja yang digunakan. Sementara itu, diameter area pembasahan yang mampu dicapai berkisar antara 24 hingga 26 meter, menjadikan sprinkler ini sesuai untuk penggunaan pada lahan dengan cakupan menengah hingga luas.
Berdasarkan pengujian yang dikutip dari Naandanjain (2015), peningkatan tekanan akan meningkatkan debit air serta memperluas jangkauan pembasahan. Misalnya, pada tekanan 2 bar, debit yang dihasilkan adalah 0,85 m³/jam dengan diameter pembasahan 24 meter. Adapun pada tekanan 3 bar, debit meningkat menjadi 1,03 m³/jam dan diameter pembasahan mencapai 26 meter.
Efisiensi sistem juga dipengaruhi oleh spasi antar sprinkler dan kecepatan angin di lokasi. Berdasarkan referensi dari Phocaides (2007), jarak antar nozzle harus disesuaikan terhadap kecepatan angin untuk menghindari tumpang tindih atau area kering. Sebagai contoh, pada kecepatan angin 0 km/jam, jarak antar nozzle pada lateral adalah 50% dari diameter pembasahan, sedangkan pada manifold adalah 65%. Namun, ketika kecepatan angin mencapai 13 km/jam, jarak tersebut turun drastis menjadi 30% baik pada lateral maupun manifold.
Tingkat keseragaman distribusi air juga menjadi parameter penting dalam sistem irigasi sprinkler. Pada tekanan 3 bar, dengan debit 1,03 m³/jam dan diameter pembasahan 25 meter, penggunaan spasi sprinkler 10x10 meter memberikan nilai keseragaman hingga >92%, yang dikategorikan sebagai sangat baik. Hal ini menunjukkan bahwa pemilihan spasi dan tekanan sangat menentukan efektivitas sistem dalam memberikan irigasi merata di seluruh area tanam.
Dengan mempertimbangkan karakteristik teknis di atas, sprinkler Naan 427B GAG dinilai layak digunakan dalam aplikasi irigasi untuk tanaman hortikultura seperti cabai, khususnya pada lahan dengan sumber daya air terbatas namun tetap memerlukan cakupan pembasahan yang luas dan distribusi air yang merata.
Penelitian ini dilakukan di Kecamatan Bungursari, Kota Tasikmalaya, Jawa Barat, dengan luas lahan budidaya sebesar 1,5 hektar.
Komoditas yang dibudidayakan adalah cabai merah (Capsicum annum L.), dengan parameter agronomis yang disesuaikan berdasarkan literatur dan kondisi setempat.
Tabel 2. Parameter Tanaman dan Pola Produksi
Panjang akar tanaman diperkirakan mencapai 0,4 meter, sementara nilai koefisien tanaman (Kc) pada fase awal, tengah, dan akhir berturut-turut adalah 0,6; 0,95; dan 0,8.
Penanaman diasumsikan dimulai pada awal April dengan lama tanam sekitar 80 hari, sesuai dengan karakteristik pertumbuhan cabai merah di dataran rendah, di mana panen pertama umumnya terjadi pada umur 75–80 hari setelah tanam.
Berdasarkan data produksi cabai merah dari lima tahun terakhir di Kecamatan Bungursari, terlihat adanya fluktuasi yang signifikan. Produksi tertinggi tercatat pada tahun 2020 sebesar 1.530 kwintal, sedangkan produksi terendah terjadi pada tahun 2022 yang hanya mencapai 1 kwintal. Tahun-tahun lainnya menunjukkan nilai produksi yang bervariasi, yaitu 1.135 kwintal pada 2019, 1.280 kwintal pada 2021, dan 660 kwintal pada 2023. Fluktuasi ini mengindikasikan adanya pengaruh faktor eksternal seperti kondisi iklim, serangan organisme pengganggu tanaman, serta manajemen budidaya yang memengaruhi hasil panen. Data parameter tanaman dan produksi ini memberikan gambaran penting dalam merancang strategi budidaya yang lebih adaptif dan efisien untuk meningkatkan produktivitas cabai merah di wilayah tersebut.
Nilai hujan efektif (Re) untuk perhitungan kebutuhan air tanaman diperoleh dari pengolahan data hujan daerah penelitian. Dari dua belas bulan, diambil hujan dengan nilai terkecil yaitu 0,04 mm agar perhitungan akan membuat rencana irigasi tetap mampu memenuhi kebutuhan tanaman saat hujan minim.
Tabel 3. Hujan Efektif (Per Hari) Hasil
Olah Data Hujan
Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa kebutuhan air tanaman cabai merah mengalami peningkatan signifikan pada bulan Juli, yang merupakan fase pertumbuhan puncak. Hal ini ditunjukkan oleh nilai koefisien tanaman (Kc) sebesar 0,95 dan evapotranspirasi aktual (ETc) sebesar 2,42 mm/hari. Kondisi tersebut mencerminkan tingginya kebutuhan air oleh tanaman selama masa vegetatif hingga awal pembungaan.
Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, kedalaman bersih irigasi dihitung sebesar 23,04 mm, berdasarkan total air tersedia (TAM) sebesar 192 mm/m, nilai MAD sebesar 40%, dan kedalaman akar tanaman 0,3 meter.
Nilai ini kemudian disesuaikan dengan efisiensi sistem irigasi sebesar 75% sehingga menghasilkan kedalaman kotor irigasi sebesar 30,72 mm. Angka ini mencerminkan volume air yang harus diberikan untuk memastikan air mencapai akar tanaman secara efektif.
Lebih lanjut, interval maksimum pemberian air irigasi dihitung selama 10 hari.
Ini berarti, dalam kondisi puncak kebutuhan air seperti di bulan Juli, tanaman harus diirigasi paling lambat setiap 10 hari agar tidak mengalami defisit air. Interval ini penting untuk mengatur jadwal irigasi secara efisien, terutama di lahan dengan luas dan sistem irigasi tertentu. Perhitungan kebutuhan air irigasi per tanaman menunjukkan bahwa setiap interval membutuhkan suplai air sebesar 30,68 mm. Informasi ini sangat berguna dalam perencanaan distribusi air di
lapangan. Selain itu, data fisik tanah di Kecamatan Bungursari, Kota Tasikmalaya, menunjukkan bahwa sebagian besar wilayah memiliki tanah bertekstur halus dengan drainase baik dan minim erosi. Karakteristik ini mendukung efisiensi serapan air oleh tanaman dan meminimalkan kehilangan air akibat limpasan atau perkolasi berlebih, sehingga sistem irigasi dapat dijalankan secara optimal dan berkelanjutan.
Tabel 4. Rekapitulasi Hasil Perhitungan
Kebutuhan Air Per Tanaman
Selain perhitungan kebutuhan air irigasi per tanaman, diperoleh pula data kecepatan angin stasiun Kertajati sebagaimana yang terlampir pada tabel di bawah ini.
Tabel 5. Hasil Olah Rata-Rata Kecepatan Angin
Berdasarkan hasil perhitungan dengan data tersebut, diketahui kecepatan angin rata-rata adalah sebesar 7,58 km/jam. Dari hasil perhitungan tersebut, dapat diketahui bahwa jarak antar nozzle pada lateral adalah sebesar 50% dari diameter pembasahan, sedangkan pada manifold adalah sebesar 65%.
Dari hasil perhitungan kecepatan angin rata-rata tersebut, diperoleh spesifikasi tata letak sprinkler yang memadai untuk system irigasi di lahan tinjauan. Berikut adalah tabel spesifikasi tata letak sprinkler di suatu sistem irigasi.
Tabel 6. Spasi Sprinkler berdasarkan Tekanan
Tabel 7. Spesifikasi Sprinkler Impact Plastic
Dari data-data yang telah dihitung sebelumnya, asumsi pipa yang diambil adalah sebesar 2 bar dengan spasi 10 x 10 meter agar nilai keseragamannya di atas 92%. Berdasarkan tabel 6, sprinkler 2 bar memiliki debit sebesar 0,83 m3/jam atau 0,24 liter/detik. Dengan mengolah data-data yang terdapat dengan yang diketahui pada tabel 4, diperoleh spesifikasi jaringan yang diperlukan dalam sistem irigasi adalah sebagai berikut:
Tabel 8. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Sistem Irigasi Sprinkler
Kemudian, dibuat desain rencana pipa lateral dan pipa utama berdasarkan data yang diperoleh dari perhitungan di atas. Pipa lateral yang digunakan adalah fire hose dengan koefisien kekasaran 135 dengan cabang T sprinkler dengan sudut belokan 90o, dan dibutuhkan sebanyak 2 buah. Sedangkan, pipa utama yang digunakan berbahan PVC dengan koefisien kekasaran 150.
Headloss pada pipa lateral diperoleh dari pembagian debit total berdasarkan jumlah sprinkler yang terpasang, kemudian dihitung menggunakan koefisien kekasaran pipa sesuai material dan diameter yang digunakan. Kecepatan aliran di tiap diameter juga diperhitungkan, termasuk koreksi terhadap debit aktual pada pipa.
Panjang pipa lateral diasumsikan mengikuti panjang lahan, yaitu 200 meter. Selain itu, bentuk
sambungan turut memengaruhi koefisien kehilangan energi (K), sehingga baik headloss mayor maupun headloss minor dapat dihitung.
Untuk belokan, digunakan asumsi jari-jari 0,5 meter dan sudut 90°, sehingga koefisien kehilangan pada belokan dihitung berdasarkan rumus yang sesuai. Total headloss pada pipa lateral merupakan hasil penjumlahan antara headloss mayor dan minor. Sementara itu, pada pipa utama, digunakan pipa PVC dengan koefisien kekasaran (C) sebesar 150 dan panjang 75 meter.
Karena tidak terdapat belokan, maka hanya dihitung headloss mayor menggunakan metode yang sama seperti pada pipa lateral. Berdasarkan perhitungan tersebut, diperoleh rincian headloss dari masing-masing komponen pipa dalam sistem irigasi sprinkler.
Tabel 9. Rekapitulasi Desain Pipa Lateral
Tabel 10. Rekapitulasi Desain Pipa Utama
Selain karena tidak adanya belokan pada pipa utama, headloss pada pipa lateral bisa lebih besar karena beberapa faktor lain, seperti diameter pipa utama yang umumnya lebih besar sehingga hambatan alirannya lebih kecil, serta panjang dan jumlah sambungan pada pipa lateral yang lebih banyak untuk menjangkau dan mengalirkan air ke setiap sprinkler. Selain itu, pipa lateral sering mengalami distribusi debit yang tidak merata, sehingga bagian awal pipa menanggung debit lebih besar dan menghasilkan rugi energi yang lebih tinggi. Permukaan dalam pipa lateral juga bisa lebih kasar dibandingkan pipa utama, sehingga meningkatkan gesekan dan menyebabkan headloss yang lebih besar.
Selanjutnya, untuk pemilihan pompa, diameter pipa lateral disesuaikan dengan
kebutuhan distribusi air pada lahan seluas 1,5 hektar, sehingga digunakan pipa dengan diameter 1 inci. Sistem ini menggunakan sprinkler dengan Head Operating Pressure (HOP) sebesar 20 meter atau setara dengan tekanan tertentu dalam satuan bar. Deadloss sprinkler diperhitungkan sebesar 0,2 kali tekanan kerja sprinkler. Selain itu, faktor perbedaan elevasi juga turut diperhitungkan dalam perhitungan tekanan total. dapun parameter yang digunakan sebagai dasar dalam menghitung Total Dynamic Head (TDH):
TDH=SH+E+Hf1+Hm+Hf2+Hv+Ha+Hs
Di mana
SH : beda elevasi sumber air dengan pompa (m) E : beda elevasi pompa dengan lahan tertinggi (m)
Hf₁ : kehilangan head akibat gesekan sepanjang pipa penyaluran dan distribusi (m)
Hm : kehilangan head pada sambungan- sambungan dan katup (m)
Hf₂ : kehilangan head pada sub unit (m), besarnya 20% dari Pa
Hv : velocity head (m), besarnya 0,3 m Ha : tekanan operasi emitter (m)
Hs : head untuk faktor keamanan (m), besarnya 20% dari total kehilangan head
Dari data-data headloss tersebut, dapat diketahui pula besar total dinamik head dari sistem irigasi rencana adalah sebagai berikut:
Table 11. Rekapitulasi Total Dinamik Head
Pada perencanaan ini berdasarkan jurnal referensi, spesifikasi pompa diatur yaitu pompa dengan Model FGP 20F dengan tenaga penggerak sebesar 5,5 HP dengan total head sebesar 55 meter.
Adapun debit yang mampu dihantarkan sebesar 28 m³/jam dengan maksimal tinggi hisap sebesar 8 meter. Pompa ini menggunakan bahan bakar bensin. diameter dipilih yang kecil, tetapi pompa masih bisa mengakomodasi, dengan digunakan pompa dengan spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 12. Spesifikasi Pompa
Berdasarkan spesifikasi tersebut, dapat diketahui bahwa total dinamik headloss dan debit aliran yang dihasilkan pada sistem irigasi sprinkler memadai pada pompa tersebut
karena memiliki parameter nilai di bawah spesifikasi pompa tersebut. Hal tersebut menunjukkan bahwa desain sistem irigasi sprinkler tersebut sudah memadai untuk dijalankan.
Untuk Volume kolam penampung didapatkan dengan rumus
𝑃 =𝑇 ⋅ 𝑄𝑠 ⋅ 𝑁 1000 Di mana:
VP : volume kolam penampung (m³) T : lama irigasi (jam)
Qs : debit sprinkler (liter/jam) N : jumlah sprinkler (buah)
Dari parameter waktu operasi air total sebesar 11 jam, debit sprinkler impact plastic sebesar 0,85 m3/jam, dan jumlah sprinkler sebanyak 40 buah, dapat diketahui volume tampungan minimal yang diperlukan untuk sistem tersebut adalah sebesai 367,2 m3. Agar pemasokan air tersebut dapat memenuhi dengan pemborosan minimal, dengan perkiraan dimensi yang diperlukan untuk membuat kolam tampungan sistem irigasi sprinkler dengan desain dimensi sebagai berikut:
Tabel 13. Spesifikasi Kolam Tampung
IV. Kesimpulan
Perancangan sistem irigasi sprinkler
dilakukan pada lahan seluas 1,5 hektar di
Bungursari, Kota Tasikmalaya, dengan
tanaman utama cabai merah. Berdasarkan data
curah hujan efektif, kedalaman irigasi bersih
ditetapkan sebesar 23,04 mm dan kotor sebesar 30,72 mm, dengan interval irigasi maksimum 10 hari. Sistem sprinkler dirancang dengan debit 2,01 m³/jam per unit dan waktu operasi 2,36 jam per shift. Lahan berukuran 200 × 75 meter membutuhkan 40 sprinkler yang disusun dalam dua pipa lateral, masing-masing berisi 20 sprinkler, dengan penyiraman dilakukan dalam 4 shift per hari.
Jangkauan per shift adalah 20 meter dan waktu perpindahan antar shift 0,5 jam, sehingga total waktu operasi mencapai 11 jam per hari.
Perhitungan hidraulik menunjukkan total dynamic head (TDH) sebesar 35,96 meter, dengan headloss lateral 2,98 meter dan headloss utama 1,18 meter. Faktor-faktor seperti diameter pipa utama yang lebih besar dan banyaknya sambungan di pipa lateral memengaruhi perbedaan headloss. Sistem ini menggunakan pompa dengan TDH 40 meter, debit 11,11 m³/jam, efisiensi 75%, tinggi hisap 8 meter, dan tenaga 4,44 kW, serta disuplai oleh kolam tampung berkapasitas 375 m³ yang dirancang sesuai kebutuhan harian 367,2 m³.
Efisiensi sistem sangat dipengaruhi oleh desain hidraulik yang tepat, sehingga disarankan pemantauan berkala, pengaturan optimal pipa lateral, dan pelatihan teknis bagi operator. Secara teoritis, studi ini dapat menjadi dasar pengembangan model hidraulik irigasi yang lebih kompleks dan penelitian lebih lanjut terhadap pengaruh variabel klimatologis lokal terhadap efisiensi sistem.
DAFTAR PUSTAKA
Furkan, A. (2022). Penerapan irigasi tetes pada tanaman cabe merah di Desa Buncu Kecamatan Sape Kabupaten Bima (Skripsi, Universitas Muhammadiyah Mataram).
Universitas Muhammadiyah Mataram Repository.
Luckytasari, D. D. (2017). Perencanaan jaringan irigasi pancar (sprinkler irrigation) pada tanaman cabai (Capsicum annum L.) di Desa Sumberkima Kecamatan Gerokgak Kabupaten Buleleng Provinsi Bali (Skripsi, Universitas Brawijaya). Universitas Brawijaya Repository.
Sumarna, A. (1998). Irigasi tetes pada budidaya cabai (Monograf No. 9). Balai Penelitian Tanaman Sayuran.