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 pipapipa 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 I = laju penyiraman (mm/jam) pemberian air irigasi, dengan persamaan : Dalam pelaksanaan, penyiraman dapat Keterangan: diberikan berdasarkan kebutuhan setiap t = waktu operasi kedalaman akar, sesuai dengan periode dg = kedalaman air irigasi kotor (mm) 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): ) )
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.
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) START
Peta Topografi
Data Sumur PKB-111
Klimatologi
Curah hujan
Jenis tanah
Jenis tanaman
Menghitung Besarnya Kebutuhan Air Irigasi
Merencanakan Layout Jaringan Irigasi
Menghitung kehilangan tinggi tekan
Menghitung Total Head Tekan
Tinggi Muka Air Pemompaan
Merencanakan Pompa
selesai
Gambar 1. Diagram Alir Prosedur Perencanaan
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 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
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
3. Layout Jaringan Irigasi
Gambar 3. Layout Jaringan Irigasi Curah 4. Perhitungan Hidrolika Pipa Outlet pipa juga harus diidentifikasi Perhitungan kehilangan tekanan untuk menentukkan koefisien reduksi akibat friksi harus mengacu pada lay out multi outlet dapat dilihat pada Tabel 5. jaringan yang sudah direncanakan Kehilangan head yang terjadi selain sebelumnya. Dimensi dan panjang pipa akibat gesekan, juga terjadi pada yang digunakan pada masing-masing sambungan pipa dan penyempitan jaringan pipa utama, jaringan pipa diameter pipa. lateral. Tabel 5. Hasil perhitungan kehilangan tinggi tekan akibat gesekan
Tabel 5. Hasil perhitungan kehilangan tinggi tekan akibat gesekan posisi Pipa Utama Pipa Lateral 1 Pipa Lateral 2 Pipa Lateral 3 Pipa Lateral 4 Pipa Lateral 5 Pipa Lateral 6 Pipa Lateral 7
sambungan sambungan T L buah buah 2 3 0 6 0 6 0 6 0 6 0 6 0 6 0 6
Debit (liter/detik) 1.5246 0.2178 0.4356 0.6534 0.8712 1.089 1.3068 1.5246
Km 1.129 1.129 1.129 1.129 1.129 1.129 1.129 1.129 Total Hm1
Kecepatan aliran m/detik 0.7741777 0.6025852 0.6025852 0.6025852 0.6025852 0.6025852 0.6025852 0.6025852
Hf2 m 0.033833372 0.0204975 0.0204975 0.0204975 0.0204975 0.0204975 0.0204975 0.0204975 0.17731587
Tabel 6. Parameter dan Hasil Perhitungan Rancangan Hidrolika Parameter rancangan hidrolika Nilai SH 9m E 30,8 m Headloss Mayor (Hf) 0,34 m Headloss minor (Hm) 0,1774 m Hf2 7m 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 Bahan Bakar = Solar yang akan digunakan padaperencanaan Dimensi (p x l x t) = 1,65 x 0,78 x 0,95 m jaringan irigasi air tanah studi ini adalah Berat = 650 kg pompa celup (submersible pump) merk Kebisingan = 66 dBA/7 m GRUNDFOS tipe SP 3A - 25 dengan data KESIMPULAN teknis berikut: 1. Perhitungan besarnya kebutuhan air Tipe pompa = SP 3A - 25 irigasi per aplikasi pemberian air adalah Tipe motor = MS402 sebesar 36,31 mm pertanaman atau Daya motor = 5,5 kW 4,03 mm/hari sehingga kebutuhan air Berat = 19,5 kg tanaman bersih pada blok 1A adalah Diameter pompa = 4 inch sebesar 3441,62mm/hari untuk 856 total Head maksimum = 108 m jumlah tanaman. Waktu pemberian Jenis generator yang akan digunakan irigasi maksimum dengan Q sprinkler pada perencanaan jaringan irigasi air tanah sebesar 0,087 m3/jam adalah selama 2 studi ini adalah generator merk IWATA jam dengan interval irigasi maksimum 9 tipe IW10WS dengan data teknis berikut: hari pada bulan Juni, 7 hari pada bulan Tipe = IW10WS Juli dan Agustus. Frekuensi = 50 Hz Pemilihan jenis sprinkler berdasarkan Daya = 10 kW jenis tanaman, sprinkler yang sesuai Kapasitas bahan bakar = 45 lt adalah Konsumsi bahan bakar = 1 lt/jam
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) merk 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/productdetail.printing.getpdf.pdf. (diakses 3 Juli 2017)
