Uji Tekanan Air Pompa dan Tinggi Riser terhadap Keseragaman Distribusi Air pada Irigasi Curah
(Test between the Pump Pressure and Height of Riser to Uniformity Water Distribution of Sprinkler Irrigation)
Edi Susanto, Darun, dan Hiskia Srinova Br Barus Abstract
Test between the pressure of water pump and height of riser to uniformity water distribution represent research with aim to know influence the pressure of water pump and height of riser to distance of water throw, rate of water aplication, and Uniformity Coefficient (Cu) representing observation of research parameter and also specify combination of best between the pressure of water pump and height of riser to be applied. This research is done by applying the water to irrigation area in 5 minutes to each threatment. Then data observation of parameter collected. Combination between the pressure of water pump and height of riser which is best to be determined to value of Uniformity Coefficient (Cu) is fulfill of Uniformity Coefficient (Cu) standard (≥ 85 %) which a lot is owned by some done threarment. In reality combination between the pressure of water pump and height of riser have an effect an significant to Uniformity Coefficient (Cu) and have an effect on nonsignificant distance of water throw and rate of water aplication. The threatment of P2T2, P2T3, P3T1 dan P3T2 represent combination are ideal to sprinkler irrigation at spacing of lateral 9 m and spacing of sprinkler 7m. Key words: the pressure of water pump, height of riser, the distance of water throw, the rate of water aplication and Uniformity Coefficient (Cu)
Abstrak
Uji tekanan air pompa dan tinggi riser terhadap keseragaman distribusi air pada irigasi curah merupakan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh tekanan air pompa (P) dan tinggi riser (T) terhadap jarak lempar air, laju penyiraman, dan koefisien keseragaman (CU) yang merupakan pengamatan parameter penelitian serta menetapkan kombinasi tekanan air pompa dan tinggi riser yang terbaik yang akan diterapkan. Penelitian ini dilakukan dengan menyiram areal irigasi selama 5 menit untuk masing‐masing perlakuan. Kemudian data pengamatan parameter dikumpulkan. Kombinasi tekanan air pompa dan tinggi riser yang terbaik ditentukan atas koefisien keseragaman (CU) yang memenuhi standar (≥ 85 %) yang dimiliki oleh beberapa perlakuan. Ternyata tekanan air pompa dan tinggi riser berpengaruh nyata terhadap koefisien keseragaman (CU) dan berbeda tidak nyata terhadap jarak lempar air dan laju penyiraman. Perlakuan P2T2, P2T3, P3T1 dan P3T2 merupakan kombinasi yang ideal untuk irigasi sprinkler dengan jarak lateral 9 m dan jarak sprinkler 7 m. Kata kunci: tekanan air pompa, tinggi riser, jarak lempar air, laju penyiraman air dan koefisien keseragaman (CU).
Pendahuluan
Latar Belakang
Irigasi adalah pemberian air kepada tanah untuk menunjang curah hujan yang tidak
cukup (Linsley dan Joseph, 1996). Terdapat lima metode pokok dalam pemakaian air irigasi dilapangan yaitu sistem genangan, irigasi alur (furrow irrigation), penyemprotan (sprinkling), irigasi bawah tanah (subirrigation) dan irigasi tetesan (Linsley dan
70
Buletin Agricultural Engineering BEARING • Vol. 1 • No. 2 • Desember 2005
Joseph, 1996). Irigasi sprinkler adalah nama lain dari irigasi curah di mana air diberikan dari bagian atas tanaman atau tanah menyerupai air hujan (Lenka, 2001). Sprinkler merupakan salah satu alat penyiraman yang tidak banyak memerlukan tenaga kerja manusia, sehingga sering digunakan pada lahan yang luas. Unit kerjanya terdiri dari tiga komponen dasar yaitu pompa, pipa, dan sprinkler (Najiyati dan Danarti, 1996). Menurut Keller dan Bliesner (1990), beberapa kelebihan irigasi curah adalah sesuai pada daerah bertopografi kurang teratur, tidak memerlukan jaringan saluran, cocok untuk lahan bertekstur pasir dan sesuai dengan lahan persediaan air terbatas, lahan berlereng dan sebagainya (Prastowo, 2003). Disamping pemberian air untuk tanaman, maka sistem irigasi sprinkler juga dapat dipakai sebagai metode yang efektif untuk penyediaan nutrisi tanaman melalui daun‐daunan. Juga dapat dikombinasikan untuk pembasmian serangga dan hama (insecticides dan pesticides) (Lenka, 2001). Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk pengujian tekanan air dan tinggi riser terhadap keseragaman distribusi air pada sistem irigasi curah.
Metodologi Penelitian
Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di lahan percobaan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan mulai dilaksanakan pada bulan Juni sampai Juli 2005. Bahan dan Alat Adapun bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Air 2. Pipa PVC ( 34 " ,1” dan 1,5”) 3.
71
Tee (1” dan 1,5”)
4. 5.
Elbow (1” dan 1,5”) Reducer Sock (1” ke 34 " dan1 12 " ke 1”)
6.
Sock Drat 34 "
7. 8. 9. 10.
Lem Pipa dan selotip Selang Induk 1,5” Bahan Bakar solar Socket 34 " dan 1 12 "
Sedangkan alat‐alat yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Sprinkler 2. Pompa air 3. Meteran 4. Gergaji besi 5. Wadah penampung (cup) 6. Waterpas 7. Gelas Ukur 100 ml 8. Stopwatch 9. Stop kran 10. Manometer 11. Cangkul 12. Meteran air 13. Pancang 14. Alat tulis Metode Penelitian Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) faktorial, yang terdiri dari dua faktor yaitu Tekanan air (P), dengan tiga taraf perlakuan yaitu P1 = 13 psi; P2 = 17 psi dan P3 = 21 psi dan Tinggi riser (T) sebagai berikut: T1 = 0,70 m, T2 = 1,10 m dan T3 = 1,50 m. Jumlah kombinasi perlakuan sebanyak 3 x 3 = 9, sehingga ulangan percobaan 3 kali. Persiapan Penelitian Persiapan penelitian meliputi pemasangan pompa dan jaringan pipa‐pipa. Selang induk dipasang untuk menghubungkan sumber air dengan pompa. Pipa utama dengan diameter 1.5 inci disambungkan dengan pompa. Kemudian dari pipa utama dipasang pipa‐pipa lateral dengan diameter 1 inci dengan jarak pipa lateral masing‐masing 9 meter. Demikian juga dengan jarak antar sprinkler sebesar 7 meter.
Edi Susanto, Darun, dan Hiskia Srinova Br Barus: Uji Tekanan Air Pompa dan Tinggi Riser terhadap Keseragaman Distribusi Air pada Irigasi Curah
dan tinggi riser sesuai dengan perlakuan. Pelaksanaan Penelitian 1. Wadah penampung (cup) diletakkan pada area irigasi yang ditempatkan dengan jarak masing‐masing 1 meter untuk menampung air. 2. Mesin pompa dihidupkan, kemudian gas dinaikkan secara perlahan‐lahan dan dalam hitungan detik (± 20 detik) Manometer menunjukkan tekanan yang diinginkan sesuai dengan perlakuan yang digunakan. 3. Air dibiarkan mengalir selama 5 menit sehingga air tersalurkan dan selama itu dilakukan pegukuran jarak lempar terjauh dengan penempatan pancang pada jarak lempar terjauh untuk masing‐masing sprinkler. 4. Selanjutnya dilakukan pengukuran volume air yang tertampung dalam wadah (cup) sebanyak 252 cup dengan menggunakan gelas ukur 100 ml Parameter yang Diamati Adapun parameter yang diamati adalah jarak lempar air, laju penyiraman dan koefisien keseragaman (CU).
Hasil dan Pembahasan Jarak Lempar Air Uji Tekanan Air Pompa Dari hasil analisis sidik ragam jarak lempar air dapat dilihat bahwa tekanan air pompa memberi pengaruh sangat nyata terhadap jarak lempar air. Hasil pengujian tekanan air pompa terhadap rataan jarak lempar air berdasarkan Uji Least Significant Range (Uji LSR) diperoleh bahwa jarak lempar air yang terjauh diperoleh pada perlakuan P3 yaitu sebesar (10,11 m) dan jarak lempar terdekat adalah pada perlakuan P1 sebesar (8,16 m).
Berdasarkan penelitian yang dilakukan bahwa penambahan besarnya tekanan air pompa pada irigasi curah akan mengakibatkan jarak lempar air semakin besar pula. Di mana perlakuan P1 (13 psi) sebesar 8,16 m secara linier akan naik sampai perlakuan P3 (21 psi) sebesar 10,11 m. Hal ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Riddols (1958) yang menyatakan bahwa dengan meningkatnya tekanan maka jarak lempar air akan meningkat. Hansen, dkk. (1980) juga menyatakan bahwa pada tekanan rendah maka wilayah yang diairi akan lebih sempit. Hubungan antara tekanan air pompa terhadap jarak lempar air dilihat pada Gambar 1 berikut ini. Jarak Lempar Air (m)
Setiap pipa lateral terdapat 3 buah alat pencurah (sprinkler), dengan pipa riser berdiameter 34 "
12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00
ŷ
13
= 0.24375x + 5.00958 r = 0.99947
17
21
Tekanan Air Pompa (psi)
Gambar 1. Hubungan Tekanan Air Pompa terhadap Jarak Lempar Air Uji Tinggi Riser Dari hasil analisis sidik ragam jarak lempar air dapat dilihat bahwa tinggi riser memberi pengaruh sangat nyata terhadap jarak lempar air. Hasil uji tinggi riser terhadap beda rataan jarak lempar air berdasarkan Uji Least Significant Range (Uji LSR) diperoleh bahwa jarak lempar air terjauh diperoleh pada perlakuan T3 sebesar 9,34 m dan jarak lempar terpendek diperoleh pada perlakuan T1 sebesar 8,97 m. Hasil dari T2 sebesar 9,19 m. Sehingga semakin tinggi riser yang digunakan maka jarak lempar air juga akan semakin jauh. Hal ini dapat dijelaskan bahwa dengan semakin tinggi riser maka daerah yang dapat dijangkau oleh riser semakin luas yang berarti bahwa daerah jarak lempar yang dapat dijangkau oleh sprinkler semakin jauh pula.
72
Buletin Agricultural Engineering BEARING • Vol. 1 • No. 2 • Desember 2005
Jarak Lempar Air (m)
9.40 9.30 9.20 9.10
ŷ
9.00 8.90
= 0.4265x + 8.6446 r = 0.9998
8.80 8.70 0.7
1.1
1.5
Tinggi Riser (m)
Gambar 2. Hubungan Tinggi Riser terhadap Jarak Lempar Air Uji Interaksi untuk Jarak Lempar Air Dari hasil analisis sidik ragam laju penyiraman air dapat dilihat bahwa pengujian interaksi tekanan air pompa dan tinggi riser terhadap jarak lempar air memberi pengaruh tidak nyata terhadap laju penyiraman air sehingga pengujian lebih lanjut dengan LSR tidak dilakukan. Laju Penyiraman Air (mm/jam) Uji Tekanan Air Pompa Dari hasil analisis sidik ragam laju penyiraman air dapat dilihat bahwa tekanan air pompa memberi pengaruh sangat nyata terhadap laju penyiraman air. Hasil pengujian tekanan air pompa terhadap beda rataan laju penyiraman air berdasarkan Uji Least Significant Range (Uji LSR) dapat dilihat bahwa laju penyiraman air terbesar diperoleh pada perlakuan P3 sebesar 23,62 mm/jam, sedangkan laju penyiraman air terkecil diperoleh pada perlakuan P1 sebesar 16,23 mm/jam. Masing‐masing perlakuan yaitu P1, P2, dan P3 memberi pengaruh berbeda sangat nyata. Sehingga dengan penambahan tekanan air pompa pada irigasi curah akan mengakibatkan laju penyiraman semakin besar pula. Menurut Mandel dan Jana (1998) bahwa laju penyiraman (mm/jam) dipengaruhi oleh
73
jenis tanah, kemiringan lahan dan lama penyiraman, jenis sprinkler, ukuran nozzle sprinkler, besar tekanan yang digunakan. Dijelaskan juga bahwa semakin besar tekanan maka akan menambah laju penyiraman. Dari penelitian yang menggunakan jenis sprinkler tipe rotaring, dengan jarak lateral 9 m dan jarak sprinkler 7 m dan lama penyiraman yang sama (5 menit) menghasilkan laju penyiraman terbesar pada tekanan P3 sebesar 23,62 mm/jam dan laju penyiraman terkecil pada tekanan P1 sebesar 16.21 mm/jam. Sedangkan pada P2 diperoleh laju penyiraman sebesar 18,30 mm/jam. Berarti sesuai dengan teori bahwa semakin besar tekanan maka akan menambah laju penyiraman. Hubungan antara tekanan air pompa terhadap laju penyiraman air dilihat pada Gambar 3 berikut ini. Laju Penyiraman (mm/jam)
Hubungan tinggi riser terhadap jarak lempar air dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini.
25.00 20.00 15.00
ŷ
10.00
= 0.1084x2 - 2,7631x + 33,825 R2 = 1
5.00 0.00 13
17 Tekanan Air Pompa (psi)
21
Gambar 3. Hubungan Tekanan Air Pompa terhadap Laju Penyiraman Air Uji Tinggi Riser dan Uji Interaksi untuk Laju Penyiraman Air Dari hasil analisis sidik ragam laju penyiraman air dapat dilihat bahwa pengujian tinggi riser dan uji interaksi memberi pengaruh berbeda tidak nyata terhadap laju penyiraman air sehingga pengujian dengan LSR tidak dilakukan. Koefisien Keseragaman (CU) (%) Uji Tekanan Air Pompa Dari hasil analisis sidik ragam koefisien keseragaman dapat dilihat bahwa pengujian tekanan air pompa terhadap koefisien
Edi Susanto, Darun, dan Hiskia Srinova Br Barus: Uji Tekanan Air Pompa dan Tinggi Riser terhadap Keseragaman Distribusi Air pada Irigasi Curah
Koefisien Keseragaman (CU) (%)
88.00 86.00 84.00 82.00 80.00
ŷ = 08325x + 68.54708
78.00
r = 0.94197
76.00 74.00 13
17 Tekanan Air Pompa (psi)
21
Gambar 4. Hubungan Tekanan Air Pompa terhadap Koefisien Keseragaman
Uji Tinggi Riser Dari hasil analisis sidik ragam koefisien keseragaman dapat dilihat bahwa tinggi riser terhadap koefisien keseragaman (CU) memberi pengaruh nyata. Hasil pengujian tinggi riser terhadap koefisien keseragaman (CU) berdasarkan Uji Least Significant Range (Uji LSR) dapat dilihat bahwa koefisien keseragaman terbesar pada perlakuan T3 sebesar 83,74% dan koefisien keseragaman terkecil pada perlakuan T1 sebesar 80,76 %. Perlakuan T1 memberi pengaruh berbeda sangat nyata terhadap Perlakuan T2 dan T3. Sedangkan T2 dan T3 memberi pengaruh berbeda tidak nyata. Hubungan pengujian tinggi riser terhadap koefisien keseragaman dapat dilihat pada Gambar 5 berikut ini. Koefisien Keseragaman (CU) (%)
keseragaman (CU) memberi pengaruh sangat nyata. Hasil pengujian tekanan air pompa terhadap koefisien keseragaman (CU) berdasarkan Uji Least Significant Range (Uji LSR) dapat dilihat bahwa koefisien keseragaman (CU) yang terbesar diperoleh dari perlakuan P3 sebesar 85,42%, sedangkan koefisien keseragaman terkecil diperoleh dari perlakuan P1 sebesar 78,73%. Dan P2 sebesar 84,14 mm/jam. Sehingga P1 memberi pengaruh berbeda sangat nyata terhadap P2 dan P3. Sedangkan antara P2 dan P3 memberi pengaruh berbeda tidak nyata. Telah diperoleh bahwa koefisien keseragaman terus meningkat dengan bertambahnya tekanan air pompa. Hal ini dapat dijelaskan dengan teori yang dikemukakan oleh Riddols (1958) yang menyatakan bahwa dengan meningkatnya tekanan akan menghasilkan butir‐butir air yang lebih halus, sama halnya dengan teori yang dikemukakan oleh Sapei (2003). Dengan halusnya buturan‐butiran air yang dihasilkan maka wadah (cup) akan terisi secara seragam sehingga menghasilkan koefisien keseragaman yang lebih besar pula. Seperti yang telah diperoleh dari hasil laju penyiraman bahwa dengan meningkatnya tekanan maka debit air yang dihasilkan juga semakin tinggi dan debit yang tinggi dengan butiran yang halus akan dapat tersebar merata dan meningkatkan koefisien keseragaman. Hubungan pengujian tekanan air pompa terhadap koefisien keseragaman (CU) dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini.
85 84 83 82 81 80 79
ŷ = 3.725x + 78.669 r = 0.8573 0.7
1.1
1.5
Tinggi Riser (m)
Gambar 5. Hubungan Tinggi Riser terhadap Koefisien Keseragaman
Uji Interaksi untuk Koefisien Keseragaman (CU) (%) Dari hasil analisis sidik ragam koefisien keseragaman (CU) dapat dilihat bahwa pengujian interaksi antara tekanan air pompa dan tinggi riser terhadap koefisien keseragaman memberi pengaruh nyata. Perlakuan P1T1 memberi pengaruh berbeda sangat nyata pada taraf 1% terhadap P1T2 dan P1T3 tetapi antara P1T2 dan P1T3 memberi pengaruh berbeda tidak nyata. Perlakuan P2T1 memberi pengaruh berbeda tidak nyata terhadap P2T2 tetapi berbeda nyata terhadap P2T3 pada taraf 5 %. Antara perlakuan
74
Buletin Agricultural Engineering BEARING • Vol. 1 • No. 2 • Desember 2005
Koefisien Keseragaman (CU) (%)
P3T1, P3T2 dan P3T3 masing‐masing memberi pengaruh berbeda tidak nyata. Menurut James dkk. (1982) bahwa pada umumnya rancangan sistem irigasi sprinkler memiliki koefisien keseragaman (CU) 80% (tanpa pengaruh angin). Jadi dari hasil interaksi tekanan air pompa dan tinggi riser terhadap koefisien keseragaman (CU) pada Tabel 11 diperoleh dari P1T1 sebesar 73,99%, P1T2 sebesar 81,10%, P1T3 sebesar 81,11%, P2T1 sebesar 81,45%, P2T2 sebesar 84,87%, P2T3 sebesar 86,12%, P3T1 sebesar 86,86%, P3T2 sebesar 85,44% dan P3T3 sebesar 83,98%. Dan dari hasil penelitian yang dilakukan dengan menganggap tidak adanya pengaruh angin maka sesuai dengan teori James, dkk. (1982) maka perlakuan P1T1 tidak layak digunakan dalam sistem irigasi sprinkler dengan jarak lateral 9 m dan jarak sprinkler 7 m. Sedangkan untuk perlakuan lainnya sudah memenuhi keseragaman yang ditentukan oleh James dkk. (1982). Jika dibandingkan dengan teori yang dikemukakan oleh Prastowo (2003) menyatakan bahwa sistem irigasi curah yang diterapkan di Idonesia memiliki nilai koefisien keseragaman (CU) 57‐87%. Dan standar CU ≥ 85%. Berarti masing‐masing hasil perlakuan sudah sesuai dengan yang diterapkan diIndonesia. Sedangkan koefisien keseragaman (CU) yang memenuhi standar adalah P2T2, P2T3, P3T1 dan P3T2. Hubungan pengujian interaksi antara tekanan air pompa dan tinggi riser terhadap koefisien keseragaman dapat digambarkan pada Gambar 6. 90.00 85.00 80.00 T1; = 1.60875x + 53.1792; r = 0.9958 T2; = 0.5425x + 74.5808; r = 0.9201 T3; = 0.35875x + 77.63792; r = 0.5709
75.00 70.00 65.00 13
17
21
Interaksi Perlakuan T1
T2
T3
Gambar 6. Hubungan Interaksi antara Tekanan Air Pompa dan Tinggi Riser terhadap Koefisien Keseragaman
75
Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Uji tekanan air pompa air memberi pengaruh sangat nyata terhadap jarak lempar, laju penyiraman air dan koefisien keseragaman (CU). Uji tinggi riser memberi pengaruh sangat nyata terhadap jarak lempar air dan memberi pengaruh nyata terhadap koefisien keseragaman (CU), tetapi memberi pengaruh tidak nyata terhadap laju penyiraman. Uji interaksi antara tekanan air pompa dan tinggi riser memberi pengaruh nyata terhadap koefisien keseragaman (CU) tetapi memberi pengaruh tidak nyata terhadap jarak lempar air dan laju penyiraman. Hasil penelitian yang terbaik diperoleh berdasarkan nilai koefisien keseragaman tertinggi yang diperoleh pada perlakuan dengan tekanan sebesar 21 psi dan tinggi riser 0,70 m (P3T1) sebesar 86,86% dengan jarak lempar air sebesar 9,93 m dan laju penyiraman air sebesar 23,82 mm/jam. Saran
Berdasarkan hasil penelitian maka disarankan bahwa, untuk berbagai tinggi riser yang digunakan dalam sistem irigaasi curah dengan jarak lateral 9 m dan jarak sprinkler 7 m, maka untuk tinggi riser 0,70 m sebaiknya dioperasikan dengan mengunakan pada tekanan 21 psi, untuk tinggi riser 1,10 m sebaiknya dioperasikan dengan menggunakan tekanan sebesar 17 psi atau 21 psi, dan untuk tinggi riser 1.50 m sebaiknya dioperasikan menggunakan tekanan sebesar 17 psi.
Daftar Pustaka Hansen E. V., O. E. Israelsen, dan G. E. Stringham, 1980. Irrigation Principles and Practices. John Wiley and Sons, New York. Haryono, 1983. Mekanisasi Pertanian. CV. Genap Jaya Baru. Kerjasama dengan
Edi Susanto, Darun, dan Hiskia Srinova Br Barus: Uji Tekanan Air Pompa dan Tinggi Riser terhadap Keseragaman Distribusi Air pada Irigasi Curah
Pemerintah D.K.I., Jakarta. Israelsen, O. W., 1958. Irrigation Principles and Practices. John Wiley and Sons, Inc., New York. Kartasapoetra, A. G., M. M. Sutedjo dan E. Pollein, 1994. Teknologi Pengairan Pertanian‐Irigasi. Bumi Aksara, Jakarta. Lenka, D., 2001. Irrigation and Drainage. Kalyani Publ. New Delhi. Linsley, R. K. dan Joseph B. F., 1996. Teknik Sumberdaya Air. Terjemahan Djoko Sasongko. Erlangga, Jakarta. Mandel, R. C. dan P. K. Jana, 1998. Water Resource Utilization and Micro Irrigation (Sprinkler and Drip System). Kalyani Publ., New Delhi.
Michael, A. M., 2001. Irrigation‐Theory and Practice. Vikas Publishing House PVT LTD, New Delhi. Najiyati dan Danarti, 1993. Petunjuk Cara Menyiram Tanaman. Penebar Swadaya, Jakarta. Najiyati dan Danarti, 1996. Petunjuk Mengairi dan Menyiram Tanaman. Penebar Swadaya, Jakarta. Prastowo, 2003. Teknologi Irigasi Hemat Air. Pelatihan Aplikasi Teknologi Irigasi Sprinkler dan Drip. CREATA‐IPB, Bogor. Sapei, A., 2003. Uniformity dan Efisiensi Irigasi Sprinkler dan Drip. Aplikasi Teknologi irigasi Sprinkler dan Drip. CREATA‐ IPB, Bogor.
76
