EFISIENSI IRIGASI • Latar Belakang • Perkiraan 2015 kebutuhan air irigasi di Indonesia 110.102 juta m3 atau 92.15 % dari kebutuhan total • Persaingan dg domistik dan industri • OKI, perlu kesepakatan makna dari “ EI” • Jadi Nilai EI, digunakan untuk alat mengukur tingkat keragaan sistem managemen operasional irigasi di suatu DI.
Konsep Efisiensi Irigasi (EI) • Pengertian EI, timbul krn terjadi kehilangan air selama proses penyaluran dan pemakaian air irigasi di petak sawah. • Definisinya : perbandingan antara jumlah air yg diberikan dikurangi kehilangan air dg jumlah yang diberikan. • EI dibedakan E. Distribusi (ED), E. Pemakaian (EP) air di petakan. • Kehilangan air irigasi saat distribusi krn i) seepage di penampang basah saluran, ii) EV umumnya kecil dan iii) kehilangan operasional tergantung sistem pengelolaan air irigasi. • Kehilangan i) dan ii) umumnya disebut sbg ED atau E. penyaluran • Kehilangan untuk menggambarkan kehilangan air yg ke 3 (operasional) digunakan kriteria Management Performance Ratio (MPR) = perbandingan antara debit aktual dengan debit yg direncanakan di berbagai pintu sadap selama periode operasional irigasi.
NILAI MPR • Nilai MPR >1 berarti air yg diberikan berlebihan, bila < 1 air yg diberikan kurang. MPR yg konstan mendekati 1 di setiap pintu sadap tersier pada setiap periode irigasi pd ms.kemarau, kondisi ini menggambarkan managemen operasional yg baik di jaringan utama. • Nilai keadilan ( equity ) dan keandalan (reliability) dapat dilaksanakan dengan baik. Keandalan sangat penting untuk menjamin keberhasilan pola tanam di daerah irigasi teknis, karena sangat mempengaruhi sikap dan kerjasama petani. • Dalam kondisi DEBIT AIR tidak dapat diandalkan dalam jumlah dan waktu, SULIT dapat diharapkan sikap positif dan kerjasama dari petani.
MPR • Diterjemahkan menjadi RPM ( rasio prestasi manajemen), Diklasifikasikan • baik bila 0.75 < RPM <1.25, • cukup bila 0.60 < RPM < 0.75 atau 1.25 < RPM < 1.40; • kurang 0.40 < RPM< 0.60 atau 1.40
1.60
Sistem Distribusi Mulai dr bendung, s.primer, sekunder, tersier, kuarter maka ED dapat dinyatakan ED primer, sekunder,tersier dan kuarter. ED primer dan sekunder disebut ED jaringan utama, dan ED tersier dan kuarter disebut ED jaringan tersier. sal.primer sal. sekunder Bendung --------------> pintu sadap -----------------> pintu sadap sekunder tersier sal. Tersier sal. kuarter Tanaman -------------> Petakan sawah --------------> pintu sadap kuarter Sal. drainase
Upaya meningkatkan EPA 1. Memperkecil perkolasi, rembesan, pematang dan limpasan permukaan 2. Hal ini dpt dilakukan bila i) debit petani diberikan secara tepat ( 15-30 lt/det) dg ii) perhitungan waktu selang irigasi (interval) dan lama irigasi yg tepat; iii) mudahnya operasional di lapangan 3. Kehilangan air irigasi dari pintu sadap tersier sampai ke petakan sawah disebut Efisiensi Distribusi Tersier (EDT) 4. Definisi efisiensi irigasi dapat digambarkan pada skematis sbb :
ISTILAH 1. EPA padi = (jumlah air irigasi yg digunakan untuk ET tan + tinggi genangan + Perkolasi - Hujan efektif )/ jumlah air irigasi yg diberikan di petakan sawah 2. EPA non padi = ( ET – hujan efektif) / jumlah air irigasi yg diberikan di petakan 3. Efisiensi Distribusi air tersier (EDT) = jumlah air irigasi di petakan sawah / jumlah air irigasi di pintu sadap tersier 4. Efisiensi Distribusi di Sekunder ( EDS) = jumlah air irigasi di pintu sadap tersier / jumlah air irigasi di pintu sadap sekunder 5. Efisiensi Distribusi di Primer (EDP) = Jumlah air irigasi di pintu sekunder / jumlah air irigasi di sadap primer (bendung) 6. Efisiensi Irigasi di jaringan Utama (EJU) = EDP x EDS 7. Efisiensi Irigasi Total (EIT) = EDP x EDS x EDT x EPA EDT antara 0.775 – 0.850 EDS antara 0.875 – 0.925 EDP antara 0.875 – 0.925
Konsep Efisiensi Distribusi Sistem kebutuhan air dinyatakan sbb :
Tingkat 1.
Sawah
2. Petak tersier
3. Petak sekunder
kebutuhan air
satuan
kebutuhan air irigasi netto di sawah (NFR)
lt/det/ha
kebutuhan air di sadap tersier (TOR) TOR = NFR x luas areal (ha) /EDT
lt/det
Kebutuhan air di bangunan sadap sekunder (SOR)
lt/dt atau
SOR = Jumlah TOR x 1/EDS
m3/det
4. Petak primer
Kebutuhan air sadap primer (MOR) MOR = jumlah SOR x 1/EDP
lt/dt atau m3/det
5. Bendung
DR ( diversion requirement) = MOR kiri + MOR kanan
m3/det
NFR = net fann requirement ; TOR = tertiary offtake requirement; SOR = secondary offtake requirement; MOR = main offtake requirement
Efisiensi Pemakaian Air (EPA) • Kehilangan air irigasi dari petak sawah ke tanaman dinyatakan dg Efisiensi Pemakaian Air (EPA). • EPA = perbandingan jumlah air irigasi yg diperlukan tanaman (tersedia untuk tanaman) dengan jumlah air yg diberikan di petakan sawah, sedangkan air irigasi yg diperlukan tanaman = air untuk konsumsi dikurangi dengan hujan efektif. • Rumusan ini dipakai karena perbandingan antara jumlah air yang ditahan (disimpan) di daerah perakaran tan dengan jumlah air yang diberikan di petak, sukar untuk mengukurnya di lapangan krn perlu data perbhan lengas tanah antara sblm dan ssdh irigasi secara vertikal dan lateral di petak sawah. Sebagai alternatif maka untuk EPA non padi = (Evapotranspirasi – Hujan efektif )/ jumlah air yang sampai di petak
Kesimpulan • ED air irigasi dari bendung, primer sampai ke pintu sadap sekunder ( EDP, EDS) tergantung pada manajemen operasional irigasi di jaringan utama yg jadi tanggung jawab Dinas Pengairan. Sedangkan EDT tergantung pd manajemen operasional irigasi tersier yg mrpkan tanggung jawab P3A. Sedangkan EPA tergantung pada cara pemberian air irigasi pada tanaman yg mrpkan tanggung jawab petani
Efisiensi irigasi di saluran EI di saluran bentuk umumnya : rasio antara debit air yang keluar ( Qk) dengan debit air yang masuk (Qm) dalam satu penggal saluran (sal primer dan sekunder di jaringan utama) antara 2 bangunan bagi sadap
Efisiensi irigasi di saluran • Efisiensi di saluran = efisiensi volumetris (Ef vs) • Ef vs = ( Qk/Qm) x 100 % • Ketepatan sosio-teknis antara lain i) rancang bangun konstruksi dan ii) Operasional dan pemeliharaan (O dan P) • Ef vs rendah dapat dilihat 2 hal yaitu : i) kehilangan air secara umum adalah merembes kesamping (seepage), perkolasi dan penguapan dan ii) Keragaman antar penggal saluran cukup bervariasi OKI Efvs sulit digeneralisasi dan iii) secara hidrolika; air yg hilang di saluran tergantung : a. Fisik saluran, b. Jarak pengaliran, c. Debit pengaliran dan d. Kekhasan aliran
EFISIENSI PENGALIRAN • Batasan efisiensi • Efisiensi aplikasi di lapang • Efisiensi pengangkutan Kehilangan karena seepage Kehilangan karena evaporasi Kehilangan karena operasional
Efisiensi Aplikasi • Beberapa faktor yang berpengaruh pada effisiensi aplikasi : 1. Metode irigasi 2. Macam tanah 3. Layout lapangan ( panjang saluran, kemiringan dan status tanah) dan beberapa variabel yang kurang lebih mempengaruhi efisiensi aplikasi
Beberapa Faktor Pendukung • Praktek petani memberikan air • Persiapan lapang terutama pengolahan tanah • Ketebalan pemakaian ( jumlah air yang diberikan ) • Aliran /ukuran aliran/ debit aliran • Waktu pemakaian
Efisiensi Irigasi Permukaan Efisiensi pemakaian > 90 persen Nilai indikator untuk efisiensi aplikasi Wet crop : irigasi kontinyu 80 % ( tidak termasuk perkolasi) Irigasi terputus 95 % ( tdk termasuk perkolasi) Dry cop : intermitten irigasi Infiltrasi tinggi medium rendah Tingkat aplikasi depth < 50 mm 60 % 65 % 75 % irigasi aplikasi depth > 50 mm 65 % 70 % 80 % Graded Tanpa and check 65 % 65 % 65 % Irigasi with and check 70 % 75 % 80 %
EFFISIENSI PENGANGKUTAN • Penghitungan effisiensi pengangkutan untuk kehilangan air terjadi di jaringan irigasi bagian atas • Kehilangan meliputi 1. Kehilangan seepage 2. Kehilangan evaporasi 3. Kehilangan operasional
Kehilangan Air Secara Hidrolika Air yang hilang di saluran tergantung : 1. Fisik saluran 2. Jarak pengaliran 3. Debit 4. Kekhasan aliran Maka jumlah air yang hilang tergantung variabel ini; variabel ini saling tergantung satu sama lain.
Pengukuran kehilangan air di saluran utama • • • • •
Berdasarkan hasil kajian didapatkan persamaan empiris : Qx/Qm x A xe bx Qm = debit air mula-mula di ujung hulu saluran, lt/dt A,b = nilai tetapan fungsi Qx = debit air di ujung hilir penggal saluran yang berjarak Xm dari ujung hulu penggal saluran lt/dt • E = bilangan natural • Contoh pers empiris kehilangan air selama pengaliran adalah : Qx/Qm = 0.97 e -0.00032 x ; sehingga untuk jarak 5000 secara perkiraan Ef vs sebesar 19.58 %
Kehilangan air di petak sawah • Lahan yang memperoleh layanan irigasi dibedakan : i) lahan layanan rancang bangun (A dis), ii) lahan layanan nasabah (A nas), iii) lahan layanan pemanfaat (A man). • Hubungan luasan antara ketiganya sbb :
Budidaya tanaman padi sawah memerlukan banyak air
Hub A dis, A nas, A man dg status ketepatan rancang bangun dan konstruksi pengelolaan sistem irigasi
Status pengelolaan
Status rancang bangun dan konstruiksi Baik Jelek
Baik
Kondisi A A dis = A nas Efisiensi tinggi
Baik
Kondisi C A dis = A nas + A man A man > 0 Efisiensi sedang sampai tinggi
Kondisi C
Kondisi D
A dis = A nas + A man A man > 0 Efisiensi sedang sampai tinggi
A dis < A nas + A man A man > 0 Efisiensi rendah sampai sedang
Effisiensi volumeteris penggunaan di petak • • • • • • • • • • • • •
Vm = V gn + V gp + Vit M3 N.. Vm = 3.6 (Qm x tm) + 10 ( Rf x A dis) M3 Vgp + Vgn = 10 (D grx(Ans+Aman)): 10 (S dan P + Etp) x (Anas+Aman) = 0 ( A nas+A man)(Drg+(S & P + Etp) x tin) M3 Vm = volume aior yang dimasukkan ke petak tersier, m3 Qm = Debit air irigasi yang masuk ke petak tersier, lt/dt Tm = lama waktu pemberian air, jam Rf = tebal hujan selama tenggang waktu pemberian air irigasi di petak, mm Tin = tenggang waktu antar pemberian air irigasi Vgp= volume air yg berguna bagi pemanfaat di petak tersier, m3 Dgr=tebal genangan rata-rata antar pemberian air irigasi yang berurutan, mm S&P=Laju perkolasi dari rembesan ke samping, mm/hari Etp=Laju evapotranspirasi, mm/hari Vit = Volume air yang hilang dari petak tersier (tidak dipergunakan di petak tersier, m3)
Efisiensi irigasi di petak tersier Efisiensi penggunaan air di petak sawah msh beranggapan bahwa jaringan irigasi dirancang dan dikontruksi sempurna sehingga A dis = A nas dan tidak ada A man. OKI maka effisiensi air irigasi jaringan irigasi di petak tersier adalah Efvp dinyatakan dengan tebal air (IRRI 1982). Efvp = (( Etp + S & P) 1 ( Ir + Rf )) x 100 % Ir = Tebal air yang dimasukkan ke petak tersier, 0.36 m x t m / A dis, mm
Efisiensi Air irigasi di Saluran (jaringan ) utama • Nilai tetapan A dan b pada persamaan Qx/Qm x A xe bx tergantung debit awal • A dan b dipengaruhi oleh musim • Contoh kehilangan air dan effisiensi pengaliran E fvs sbb : Lokasi
jarak dr sumber, m
debit air m3/det
kehilangan air di penggal saluran, % debit x bar Ksm Sdv
keterangan
Sekunder 1000 s/d Teluk,DI 2500 Jagung
0.1 s/d 0.4
10.4
1.9 s/d 18.8
6.8
kemarau n = 9
1000 s/d
0.1 s/d 0.4
13.5
5.3 s/d 34.2
9.99
penghujan n = 8
x bar = rata-rata ; Ksrn = kisaran ; Sdv = simpangan baku Standar perencanaan Irigasi Dirjen Pengairan (1986) berkisar 7.5 – 12.5 % Berarti dari data tsb ada yang melampaui standar kehilangan.
Efisiensi Irigasi di Petak Sawah Beberapa kesulitan untuk mendapat angka Efvp : i) Batas layanan lahan irigasi yg dimaksud dlm rancangan tak jelas, ii) Variabel untuk menentukan Efvp sangat khas, iii) Kajian efisiensi irigasi di petak tersier (sawah) secara sistematis belam ada, terbatas di plot (pengolahan tanah, kebt air, perkolasi dan rembesan) dan iv) Tebal air di petak sawah sbg komponen kebutuhan air yg penting dan penyebaran di petak tersier yg diairi belum diterima sbg kesepatan.
Contoh efisiensi penggunaan air irigasi di plot percobaan, DI Jurangsate ( 1990/1991) Lokasi
Efisiensi irigasi di plot menurut cara pemberian airnya terputus terus menerus kebiasaan lokal PHJN-KMR PHJN-KMR PHJ-KMR
Sintung
58
85
31
26
21
18
Jelantik
21
30
29
10
11
12
Puyung
34
53
19
10
19
10
Sumber data : Sukirno (1986 ) Keterangan : PHJN = penghujan ; KMR = Kemarau Nilai efisiensi dipengaruhi : kekhasan lahan plot, musim saat penelitian. Ada kesulitan cara menentukan efisiensi irigasi di petak tersier shg ada penyederhanaan rumus.
Rerata kisaran dan simpangan baku efisiensi irigasi penggunaan air di petak tersier Musim Penghujan (n=5) Gadu I (n = 16 ) Gadu II ( n = 11 )
Rerata Efvp (%) 63
Kisaran Efvp (%) 46 – 76
Simpangan Baku Efvp ( %) 13
56
25- 86
17
52
13 – 92
25
Berdasarkan uraian sebelumnya : bila azas efisiensi akan dikembangkan untuk penghematan pemakaian air maka perlu dilakukan beberapa upaya sbb
Upaya Penghematan Pemakaian Air sbb : 1. Menetapkan secara tegas batas keliling sistem irigasi yg berupa : a. Batas lahan layanan b. Atas siapa nasabah dan siapa pemeroleh manfaat yang diijinkan c. Cakupan set kerapatan sistem : i) sistem usahatani beririgasi, ii) sistem ekonomi pertanian, iii) sistem ekonomi dan iv) sistem sosioekonomi 2. Menentukan secara baku cara perhitungan dan pengumpulan data yang diperlukan untuk menentukan effisiensi 3. Menempatkan peran pengelolaan pemanfatan air di petak yg secara interakstif menentukan angka pemakaian air secara keseluruhan 4. Menempatkan angka efisiensi volumetris sbg satu kesatuan mutu kinerja pengelolaan air irigasi (penghematan air) dengan efisiensi hidrologis dan produktivitas air. Sambil menyempurnakan tatacara dan tatalaksana penentuan efisiensi volumetris yg sesuai dg sistem irigasi persawahan yg berlaku, maka angka effisiensi yg telah terkumpul dpt digunakan sebagai pedoman.
Efisiensi Transport
Kehilangan air di pengangkutan : 1. Kehilangan melalui seepage 2. Kehilangan melalui evaporasi 3. Kehilangan melalui operasional
Kehilangan melalui Seepage Kehilangan seepage per km panjang saluran : A q sp + P x Sp x K sp x 11.6 l/dt/km A q sp = kehilangan seepage dlm liter/detik/kilometer panjang saluran P = pembasahan perimeter saluran , m Sp = besarnya seepage pada saluran m3/m2 pada perimeter per hari, m3/m2/hari Ksp = faktor koreksi; - pada saluran dg operasional terus menerus k sp = 1 - pada saluran dg operasional tidak terus menerus 1 < ksp < 1.5 A qsp dapat dihitung, effisiensi pengangkutan karena seepage dapat dihitung dengan rumus sbb :
Seepage e sp/tr = Q/ ( Q+L + A q sp ) x 100 % e sp/tr = efisiensi pengangkutan karena seepage % Q = debit air di saluran bagian bawah hingga akhir saluran l/dt L = panjang saluran km A q sp = kehilangan seepage per km panjang saluran l/dt/km A Q sp = L x A q sp kehilangan seepage di saluran l/dt Pada jaringan irigasi, kenyataannya seepage dapat diukur ( air masuk ke petak – air yang keluar, dan penggenangan); Beberapa nilai kehilangan air karena seepage pada beberapa jenis tanah dapat dilihat pada tabel berikut :
Nilai seepage, kondisi operasional irigasi terus menerus Tanah Nilai Seepage m3/m2/hari Liat < 0.20 Lempung 0.15-0.30 Lempung berpasir 0.30-0.50 Pasir > 0.45 Sumber : Kraatz, J.A., 1977 FAO land and water development series No.1, FAO, Rome, Italy.
Perhitungan effisiensi transport akibat seepage Qnet W bed P=h/v S kM D P Wws A V
m3/det m 1 m/km m1/3/s m m m m2 m/s
0.010 0.20 1 1 13 0.23 0.86 0.67 0.101 0.10
0.025 0.30 1 1 15 0.30 1.15 0.90 0.181 0.14
0.050 0.40 1 1 15 0.39 1.49 1.17 0.305 0.16
e sp/tr = Q/ ( Q+L + A q sp ) x 100 %
0.100 0.60 1 1 15 0.48 1.95 1.55 0.513 0.19
1.00 1.50 1 1/2 1 20 0.87 4.63 4.10 2.43 0.41
5.00 4.00 2 0.5 25 1.39 10.22 9.56 9.43 0.53
Kehilangan Evaporasi • Evaporasi 5 mm/hari, equivalen 0.005 m3/m2 permukaan air/hari. • Kenyataan menunjukkan kehilangan seepage > yaitu 0.1 m3/m2/hari. • OKI biasanya bisa diabaikan dalam perhitungan kehilangan karena pengangkutan.
Kehilangan krn evaporasi • • • • •
A q ev = W ws x Eto x k ev x 11.6 x 10-3 l/s/km A qev = kehilangan evaporasi l/det/km panjang saluran W ws = lebar permukaan air di saluran m Eto = Evaportranspirasi baku mm/hari K ev = faktor evaporasi untuk air terbuka 1.1 -1.2
• Bila A q sp dan A q ev diketahui, maka effisiensi pengangkutan dapat dihitung Sbb : E (sp +ev)/ tr = q/(Q+L ( Aqsp + A q ev) x 100 %
Peran Air Bagi Pertumbuhan Tanaman 1. Penyusun tubuh tanaman (70%90%) 2. Pelarut dan medium reaksi biokimia 3. Medium transport senyawa 4. Memberikan turgor bagi sel (penting untuk pembelahan sel dan pembesaran sel) 5. Bahan baku fotosintesis 6. Menjaga suhu tanaman supaya konstan 7. Untuk perkecambahan
Budidaya tanaman padi sawah memerlukan banyak air
TANAMAN PADI
PADI DENGAN MALAINYA
Metode Flooding, Konsumsi Air Tinggi dan Hasil Rendah
Kebutuhan air untuk tanam
Kebutuhan air untuk pengolahan tanah
EFISIENSI IRIGASI DI PETAK TERSIER
Semoga dapat diingat
