buku irigasi tetes - mencari dan memberi yang terbaik · gambar 1.2. viaflo (1), alat aplikasi yang...

50
IRIGASI TETES ASEP SAPEI BAGIAN TEKNIK TANAH DAN AIR DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FATETA – IPB BOGOR 2006

Upload: lebao

Post on 30-Mar-2019

300 views

Category:

Documents


21 download

TRANSCRIPT

Page 1: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

IRIGASI TETES

ASEP SAPEI

BAGIAN TEKNIK TANAH DAN AIR DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FATETA – IPB BOGOR 2006

Page 2: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 i

KATA PENGANTAR Buku ini disusun sebagai bahan bacaan tambahan bagi mahasiswa/i program

studi Keteknikan Pertanian IPB yang mempelajari teknik irigasi. Selain itu, buku ini

juga dapat digunakan oleh mahasiswa/i program studi lainnya yang berkaitan

sebagai bahan bacaan tambahan.

Buku ini disusun dari berbagai sumber dan menjelaskan berbagai aspek dari

irigasi tetes, yang meliputi pengertian irigasi tetes, komponen irigasi tetes, kebutuhan

air irigasi tetes, emitter, pipa lateral, pipa pembagi, pipa utama serta desain irigasi

tetes.

Penyusun menyadari bahwa tentunya masih terdapat kekurangan ataupun

kelemahan dari buku ini. Karena itu, kritik dan saran yang memperbaiki buku ini

sangat diharapkan oleh penyusun.

Semoga buku ini dapat bermanfaat.

Desember 2006

Penyusun

Page 3: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 ii

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR i

DAFTAR ISI ii

DAFTAR TABEL iii

DAFTAR GAMBAR iv

I. PENDAHULUAN 1

IRIGASI 1 IRIGASI TETES 1 METODA PEMBERIAN PADA IRIGASI TETES 4

II. KOMPONEN IRIGASI TETES 6

III. KEBUTUHAN AIR PADA IRIGASI TETES 12

TANAH YANG TERBASAHKAN 12 KEBUTUHAN AIR IRIGASI TETES 17

IV. EMITTER 21

TIPE EMITTER 21 DEBIT EMITTER 23 VARIASI DEBIT EMITTER 25 KESERAGAMAN EMISI 26

PENENTUAN DEBIT DAN TEKANAN OPERASI 27

V. PIPA LATERAL 28

HIDROLIKA PIPA LATERAL 28 VARIASI TEKANAN OPERASI 31 PEMERIKSAAN PIPA LATERAL 33

VI. PIPA PEMBAGI 34

KARAKTERISTIK PIPA PEMBAGI 34 KEHILANGAN TEKANAN 35

VARIASI TEKANAN 38 KURBA HUBUNGAN UKURAN PIPA-DEBIT-KEMIRINGAN ATAU NISBAH PANJANG DENGAN TEKANAN 38

VII. PIPA UTAMA 40

VII. DESAIN IRIGASI TETES 41

TEKANAN DINAMIK TOTAL (TDH, TOTAL DYNAMIC HEAD) 41

DAFTAR PUSTAKA 44

Page 4: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 iii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Perkiraan nilai Aw dari emitter dengan debit 4 l/jam 14

Tabel 3.2. Spasi emitter yang disarankan 15

Tabel 3.3. Nilai ECe beberapa jenis tanaman 19

Tabel 3.4. Nilai Tr pada berbagai kedalaman perakaran dan tekstur tanah 19

Tabel 3.5. Nilai TR.pada berbagai kedalaman perakaran dan tekstur tanah 20

Tabel 4.1. Klasifikasii v yang disarankan 25

Tabel 4.2. Keseragaman emisis (EU) yang disarankan 26

Tabel 5.1. Nilai J dalam m/100 m pipa polyethylene 30

Tabel 6.1. Gradien kehilangan tekanan pipa PVC 37

Tabel 6.2. Faktor reduksi 37

Tabel 8.1. Data untuk desain 42

Tabel 8.2. Faktor desain 43

Page 5: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 iv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Penerapan irigasi tetes pada tanaman anggur (A) dan tanaman 2 pisang (B)

Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3)

Gambar 2.1. Komponen irigasi tetes 6

Gambar 2.2. Berbagai variasi tata-letak sistem irigasi tetes 7

Gambar 2.3. Unit utama 8

Gambar 2.4. Penyambungan pipa pembagi – pipa utama 8

Gambar 2.5. Pipa polyethylene (PE) 9

Gambar 2.6. Berbagai cara penyambungan pipa lateral – pipa pembagi 9

Gambar 2.7. Berbagai jenis emitter 10

Gambar 2.8. Bubbler 10

Gambar 2.9. Penyemprot kecil (micro sprinkler) 11

Gambar 3.1. Profil terbasahkan irigasi tetes 12

Gambar 3.2. Area terbasahkan dengan volume yang sama (12 gal) 13

Gambar 3.6. Tata letak alat aplikasi dan nilai Pw 16

Gambar 4.1. Skema beberapa tipe emitter: (a) orifice emitter, 22 (b) orifice-vortex emitter, (c) emitter using flexible orifice in series, (d) continuous flow principle for multiple flexible orifice, (e) ball and slotted seat, (f) long-path emitter small tube, (g) long-path emitter, (h) compensating long-path emitter, (i) long-path multiple outlet emitter, (j) groove and flop short-path emitter, (k) groove and disc short-path emitter (l) twin wall emitter lateral

Gambar 4.2. In line emitter (a) dan on line emitter (b) 23

Gambar 4.3. Point dan line source emitter 24

Gambar 5.1. Kurva hubungan diameter dalam pipa dengan kehilangan tekanan 31 karena emitter

Gambar 5.2. Distribusi tekanan pada sub unit 32

Gambar 5.2. Nomogram pipa lateral 33

Gambar 6.1. Kurva untuk menentukan lokasi pemasukan 35

Page 6: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 v

Halaman

Gambar 6.2. Kehilangan tekanan pipa PVC 36

Gambar 6.3. Faktor penyesuai 38

Gambar 6.4. Kurva hubungan ukuran pipa pembagi-debit-kemiringan 39

Gambar 6.5. Kurva hubungan ukuran pipa pembagi-debit-nisbah 39 panjang dengan tekanan

Gambar 7.1. Nomogram hubungan ukuran pipa-kemiringan garis enersi 40 dan debit

Page 7: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 1

I. PENDAHULUAN IRIGASI

Secara umum irigasi didefinisikan sebagai usaha pemberian air kepada tanah

agar dicapai kelembaban tanah yang baik bagi pertumbuhan tanaman. Air irigasi

merupakan air pelengkap untuk mencapai kelembaban tanah yang diinginkan selain

air hujan dan air tanah.

Manfaat air irigasi secara terinci adalah sebagai berikut:

a. Menambah kelembaban tanah

b. Menghindarkan tanaman dari kekeringan

c. Menjaga suhu tanah dan udara sehingga membuat lingkungan yang mendukung

pertumbuhan tanaman

d. Mencuci dan melarutkan garam

e. Mencegah keretakan tanah

f. Mempermudah pengolahan tanah

g. Memperlambat terbentuknya buah

h. Mencegah pembekuan

Air irigasi dapat berasal dari : mata air, sungai, aliran tidak sinambung

(intermittent stream), air tanah, air rembesan, air bergaram (saline water), air

desalinisasi dan hujan buatan.

Pemberian air kepada tanah dapat dilakukan dengan berbagai metode, yaitu:

pemberian air di permukaan tanah (surface irrigation), pemberian di bawah

permukaan tanah (sub-surface irrigation), pemberian air di atas tanaman secara

curah (sprinkler irrigation) dan pemberian air secara tetes (drip/trickler irrigation).

IRIGASI TETES

Pemberian air pada irigasi tetes dilakukan dengan menggunakan alat aplikasi

(applicator, emission device) yang dapat memberikan air dengan debit yang rendah

dan frekuensi yang tinggi (hampir terus-menerus) disekitar perakaran tanaman.

Page 8: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 2

Tekanan air yang masuk ke alat aplikasi sekitar 1.0 bar dan dikeluarkan

dengan tekanan mendekati nol untuk mendapatkan tetesan yang terus menerus dan

debit yang rendah. Sehingga irigasi tetes diklasifikasikan sebagai irigasi bertekanan

rendah.

Pada irigasi tetes, tingkat kelembaban tanah pada tingkat yang optimum dapat

dipertahankan. Sistem irigasi tetes sering didesain untuk dioperasikan secara harian

(minimal 12 jam per hari). Gambar 1.1 berikut memperlihatkan tanaman anggur

dan tanaman pisang yang diberi air menurut irigasi tetes.

(A) (B)

Gambar 1.1. Penerapan irigasi tetes pada tanaman anggur (A) dan tanaman pisang (B)

Irigasi tetes dapat diterapkan pada daerah-daerah dimana:

a. Air tersedia sangat terbatas atau sangat mahal

b. Tanah berpasir, berbatu atau sukar didatarkan

c. Tanaman dengan nilai ekonomis tinggi

Irigasi tetes pertama kali diterapkan di Jerman pada tahun 1869 dengan

menggunakan pipa tanah liat. Di Amerika, metoda irigasi ini berkembang mulai

tahun 1913 dengan menggunakan pipa berperforasi. Pada tahun 1940-an irigasi

tetes banyak digunakan di rumah-rumah kaca di Inggris. Penerapan irigasi tetes di

lapangan kemudian berkembang di Israel pada tahun 1960-an.

Page 9: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 3

Irigasi tetes mempunyai kelebihan dibandingkan dengan metoda irigasi

lainnya, yaitu:

a. Meningkatkan nilai guna air

Secara umum, air yang digunakan pada irigasi tetes lebih sedikit dibandingkan

dengan metode lainnya. Penghematan air dapat terjadi karena pemberian air

yang bersifat local dan jumlah yang sedikit sehingga akan menekan evaporasi,

aliran permukaan dan perkolasi. Transpirasi dari gulma juga diperkecil karena

daerah yang dibasahi hanya terbatas disekitar tanaman.

b. Meningkatkan pertumbuhan tanaman dan hasil

Fluktuasi kelembaban tanah yang tinggi dapat dihindari dengan irigasi tetes ini

dan kelembaban tanah dipertahankan pada tingkat yang optimal bagi

pertumbuhan tanaman.

c. Meningkatkan efisiensi dan efektifitas pemberian

Pemberian pupuk atau bahan kimia pada metode ini dicampur dengan air irigasi,

sehingga pupuk atau bahan kimia yang digunakan menjadi lebih sedikit, frekuensi

pemberian lebih tinggi dan distribusinya hanya di sekitar daerah perakaran.

d. Menekan resiko penumpukan garam

Pemberian air yang terus menerus akan melarutkan dan menjauhkan garam dari

daerah perakaran.

e. Menekan pertumbuhan gulma

Pemerian air pada irigasi tetes hanya terbatas di daerah sekitar tanaman,

sehingga pertumbuhan gulma dapat ditekan.

f. Menghemat tenaga kerja

Sistem irigasi tetes dapat dengan mudah dioperasikan secara otomatis, sehingga

tenaga kerja yang diperlukan menjadi lebih sedikit. Penghematan tenaga kerja

pada pekerjaan pemupukan, pemberantasan hama dan penyiangan juga dapat

dikurangi.

Sedangkan Kelemahan atau kekurangan dari metode irigasi tetes adalah

sebagai berikut:

a. Memerlukan perawatan yang intensif

Page 10: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 4

Penyumbatan pada penetes merupakan masalah yang sering terjadi pada irigasi

tetes, karena akan mempengaruhi debit dan keseragaman pemberian air. Untuk

itu diperlukan perawatan yang intesif dari jaringan irigasi tetes agar resiko

penyumbatan dapat diperkecil.

b. Penumpukan garam

Bila air yang digunakan mengandung garam yang tinggi dan pada derah yang

kering, resiko penumpukan garam menjadi tinggi.

c. Membatasi pertumbuhan tanaman

Pemberian air yang terbatas pada irigasi tetes menimbulkan resiko kekurangan air

bila perhitungan kebutuhan air kurang cermat.

d. Keterbatasan biaya dan teknik

Sistem irigasi tetes memerlukan investasi yang tinggi dalam pembangunannya.

Selain itu, diperlukan teknik yang tinggi untuk merancang, mengoperasikan dan

memeliharanya.

METODA PEMBERIAN AIR PADA IRIGASI TETES

Pemberian air irigasi pada irigasi tetes meliputi beberapa metoda pemberian,

yaitu sebagai berikut:

a. Irigasi tetes (drip irrigation). Pada metoda ini, air irigasi diberikan dalam bentuk

tetesan yang hampir terus menerus di permukaan tanah sekitar daerah perakaran

dengan menggunakan emitter. Debit pemberian sangat rendah, biasanya kurang

dari 12 l/jam untuk point source emitter atau kurang dari 12 l/jam per m untuk

line source emitter.

b. Irigasi bawah permukaan (sub-surface irrigation). Pada metoda ini air irigasi

diberikan menggunakan emitter di bawah permukaan tanah. Debit pemberian

pada metoda irigasi ini sama dengan yang dilakukan pada irigasi tetes.

c. Bubbler irrigation. Pada metoda ini air irigasi diberikan ke permukaan tanah

seperti aliran kecil menggunakan pipa kecil (small tube) dengan debit sampai

Page 11: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 5

dengan 225 l/jam. Untuk mengontrol aliran permukaan (run off) dan erosi,

seringkali dikombinasikan dengan cara penggenangan (basin) dan alur (furrow)

d. Irigasi percik (spray irrigation). Pada metoda ini, air irigasi diberikan dengan

menggunakan penyemprot kecil (micro sprinkler) ke permukaan tanah. Debit

pemberian irigasi percik sampai dengan 115 l/jam. Pada metoda ini, kehilangan

air karena evaporasi lebih besar dibandingkan dengan metoda irigasi tetes

lainnya.

Irigasi tetes juga dapat dibedakan berdasarkan jenis cucuran air menjadi

(Gambar 1.2):

1. Air merembes sepanjang pipa lateral (viaflo)

2. Air menetes atau memancar melalui alat aplikasi yang di pasang pada pipa lateral

3. Air menetes atau memancar melalui lubang-lubang pada pipa lateral

Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2)

dan pipa berlubang (3)

(1) (2)

(3)

Page 12: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 6

II. KOMPONEN IRIGASI TETES

Sistem irigasi tetes di lapangan umumnya terdiri dari jalur utama, pipa

pembagi, pipa lateral, alat aplikasi dan sistem pengontrol seperti yang ditunjukkan

oleh Gambar 2.1. Terdapat berbagai variasi tata-letak (layout) irigasi tetes seperti

pada Gambar 2.2.

Gambar 2.1. Komponen irigasi tetes

1. Unit utama (head unit)

Unit utama terdiri dari pompa, tangki injeksi, filter (saringan) utama dan

komponen pengendali ( pengukur tekanan, pengukur debit dan katup). Gambar

2.3 komponen unit utama dari suatu sistem irigasi tetes.

2. Pipa utama (main line)

Pipa utama umumnya terbuat dari pipa polyvinylchlorida (PVC), galvanized steel

atau besi cor dan berdiameter antara 7.5 – 25 cm. Pipa utama dapat dipasang di

atas atau di bawah permukaan tanah.

Page 13: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 7

Gambar 2.2. Berbagai variasi tata-letak sistem irigasi tetes

3. Pipa pembagi (sub-main, manifold)

Pipa pembagi dilengkapi dengan filter kedua yang lebih halus (80-100 μm), katup

selenoid, regulator tekanan, pengukur tekanan dan katup pembuang. Pipa sub-

utama terbuat dari pipa PVC atau pipa HDPE (high density polyethylene) dan

berdiameter antara 50 – 75 mm.

Page 14: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 8

Penyambungan pipa pembagi – pipa utama dapat dibuat seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 2.4.

Gambar 2.3. Unit utama

Gambar 2.4. Penyambungan pipa pembagi – pipa utama

4. Pipa Lateral

Pipa lateral merupakan pipa tempat dipasangnya alat aplikasi, umumnya dari pipa

polyethylene (PE) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5, berdiameter 8 – 20

mm dan dilengkapi dengan katup pembuang.

Page 15: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 9

Penyambungan pipa lateral – pipa pembagi dapat dilakukan dengan berbagai cara

seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.5. Pipa polyethylene (PE)

Gambar 2.6. Berbagai cara penyambungan pipa lateral – pipa pembagi

5. Alat aplikasi (applicator, emission device)

Alat aplikasi terdiri dari penetes (emitter), pipa kecil (small tube, bubbler) dan

penyemprot kecil (micro sprinkler) yang dipasang pada pipa lateral, seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 2.7, Gambar 2.8 dan Gambar 2.9. Alat aplikasi terbuat

dari berbagai bahan seperti PVC, PE, keramik, kuningan dan sebagainya.

Alat aplikasi yang baik harus mempunyai karakteristik :

1. Debit yang rendah dan konstan

Page 16: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 10

2. Toleransi yang tinggi terhadap tekanan operasi

3. Tidak dipengaruhi oleh perubahan suhu

4. Umur pemakaian cukup lama

Gambar 2.7. Berbagai jenis emitter

Gambar 2.8. Bubbler

Page 17: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 11

Gambar 2.9. Penyemprot kecil (micro sprinkler)

Page 18: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 12

III. KEBUTUHAN AIR PADA IRIGASI TETES

Sistem irigasi tetes umumnya didesain dan dioperasikan untuk memberikan air

irigasi dengan debit yang rendah dan kerap serta membasahi sebagian dari

permukaan tanah.

TANAH YANG TERBASAHKAN

Pergerakan air arah horizontal pada irigasi tetes sangat terbatas. Pada tanah

berpasir, walaupun pergerakan arah vertikal masih terus berlangsung, pergerakan air

arah horizontal akan mencapai suatu jarak maksimum tertentu. Umumnya daerah

yang terbasahkan menyerupai bola lampu (bulb) seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Profil terbasahkan irigasi tetes

Area terbasahkan dari irigasi tetes dengan volume tertentu tetapi diberikan

dengan debit pemberian yang berbeda adalah hampir serupa seperti yang

ditunjukkan oleh Roth (1974) seperti Gambar 3.2.

Page 19: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 13

Gambar 3.2. Area terbasahkan dengan volume yang sama (12 gal)

Luas daerah terbasahkan oleh sebuah emitter sepanjang bidang horizontal

pada kedalaman 30 cm dari permukaan tanah disebut dengan luasan terbasahkan

(wetted area, Aw). Nilai Aw tergantung kepada laju dan volume pemberian air, serta

textur, struktur, kemiringan dan lapisan-lapisan tanah.

Persamaan empiris untuk menghitung kedalaman dan diameter terbasahkan

adalah sebagai berikut:

45.0

63.01 )( ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=

qK

VKz sw ; dan

17.022.0

2 )(−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

qK

VKw sw /3.1/ dan /3.2/

dimana z : kedalaman terbasahkan, m, w : diameter terbasahkan, m, K1 : koefisien

(29.2), Vw : volume pemberian air, l, Ks : konduktivitas jenuh, m/det dan K2 :

koefisien (0.031).

Tabel 3.1 memberikan nilai perkiraan Aw dari emitter standar 4 l/jam pada

berbagai kedalaman dan tekstur tanah. Luas terbasahkan pada Tabel 3.1 tersebut

berdasarkan kepada bidang persegiempat. Sisi terpanjang merupakan diameter

terbasahkan maksimum yang diharapkan (w), dan sisi terpendek merupakan 80 %

dari diameter terbasahkan maksimum yang diharapkan (Se’).

Page 20: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 14

Tabel 3.1. Perkiraan nilai Aw dari emitter dengan debit 4 l/jam

Kedalaman dan tekstur

Ekuivalen luas terbasahkan (mxm) Tanah homogen Tanah semi-

berlapis Tanah berlapis

Kedalaman 0.75 m - Kasar - Sedang - Halus

0.4 x 0.5 0.7 x 0.9 0.9 x 1.1

0.6 x 0.8 1.0 x 1.2 1.2 x 1.5

0.9 x 1.1 1.2 x 1.5 1.5 x 1.8

Kedalaman 1.5 m - Kasar - Sedang - Halus

0.6 x 0.8 1.0 x 1.2 1.2 x 1.5

1.1 x 1.4 1.7 x 2.1 1.6 x 2.0

1.4 x 1.8 2.2 x 2.7 2.0 x 2.4

Parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat pembasahan adalah

persentase terbasahkan (Pw, wetted percentage), yaitu merupakan nisbah antara

luas areal yang terbasahkan (pada kedalaman 15 – 30 cm) dengan luas bayangan

tajuk tanaman pada siang hari. Persentase terbasahkan dipengaruhi oleh debit dan

volume pemberian air dari setiap alat aplikasi, spasi alat aplikasi dan jenis tanah.

Nilai Pw secara umum berkisar antara 1/3 (33 %) sampai 2/3 (67 %). Pw

untuk daerah yang menerima banyak hujan dan tanah bertekstur sedang sampai

berat dapat lebih kecil dari 33 %. Pw untuk tanaman yang ditanam renggang

diusahakan dibawah 67 % agar daerah antara tanaman cukup kering dan

memudahkan perawatan tanaman. Pw dapat mendekati 100 % untuk tanaman yang

ditanam rapat dengan spasi lateral kurang dari 1.8 m. Gambar 3.6 menunjukkan

pengaruh tata letak alat aplikasi dengan nilai Pw pada tanaman individual.

Nilai Pw dapat dihitung seperti berikut:

a. Untuk sistem lateral tunggal dan lurus:

100rp

ep

SSwSN

Pw = /3.3/

dimana : Pw : persentase luas tanah yang terbasahkan sepanjang bidang

horizontal 30 cm dibawah permukaan tanah, %, Np : jumlah emitter per tanaman,

Se : spasi emitter, m atau ft, Sp : spasi tanaman, m atau ft, Sr : spasi barisan

tanaman, m atau ft.

Page 21: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 15

Jika Se > Se’ (yaitu merupakan spasi emitter optimum yang besarnya 80 % dari

perkiraan diameter terbasahkan, Aw)

b. Untuk sistem lateral ganda:

1002/)'('

rp

eep

SSwSSN

Pw+

= /3.4/

dimana w adalah lebar terbasahkan yang sama dengan diameter lingkaran

terbasahkan pada emitter tunggal.

Jika Se < Se’, maka Se’ pada persamaan di atas diganti dengan Se

c. Untuk spray emitter:

[ ]

1002/)'(

rp

esp

SSxPSSAN

Pw+

= /3.5/

dimana As : luas permukaan tanah yang terbasahkan oleh sprayer, m2 atau ft2 dan

PS : keliling area terbasahkan, m atau ft.

Jumlah emitter per tanaman tergantung kepada spasi tanaman dan tingkat

area terbasahkan. Tabel 3.2 dapat digunakan sebagai pedoman kasar untuk

menentukan spasi emitter.

Tabel 3.2. Spasi emitter yang disarankan

Tanah

Debit emitter (l/jam) 2 4 8

Spasi yang disarankan (m x m) Ringan

Menengah Berat

0.4 x 0.40.8 x 0.8 1.2 x 1.2

0.8 x 0.81.2 x 1.2 1.6 x 1.6

1.2 x 1.21.6 x 1.6 2.0 x 2.0

Page 22: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 16

Gambar 3.6. Tata letak alat aplikasi dan nilai Pw

Page 23: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 17

KEBUTUHAN AIR IRIGASI TETES

Pada irigasi tetes, evaporasi ditekan sekecil mungkin, sehingga secara praktis,

kebutuhan air tanaman hanya berupa transpirasi. Transpirasi harian pada periode

puncak ditentukan dengan persamaan:

[ ]5.0)(1.0 ddd PUT = /3.6/

dimana Td : transpirasi harian pada periode puncak, mm/hari, Ud : kebutuhan air

harian rata-rata pada bulan puncak dan pertumbuhan tanaman maksimum dengan

canopy sempurna, mm/hari, dan Pd : persentase dari penutupan permukaan tanah

oleh bayangan canopy pada siang hari, %.

Pada saat canopy tanaman sangat sedikit, Pd sama dengan 1 % atau lebih

besar dan Td minimum > 0.1 Ud. Bila canopy semakin meningkat, maka nilai Td

akan mendekati nilai Ud, sehingga pada saat Pd = 100 %, maka Td = Ud. Tanaman

buah-buahan yang matang umumnya mempunyai nilai Pd maksimum = 80 %.

Untuk satu musim, transpirasi tanaman akan menjadi :

[ ]5.0)(1.0 ds PUT = /3.7/

Kebutuhan air irigasi bersih maksimum per pemberian (aplikasi) adalah sama

dengan MAD (management allowed deficit) dan dihitung dengan persamaan:

ZWPMADd a

wx 100100= /3.8/

dimana dx : jumlah air irigasi maksimum per aplikasi, mm, Wa : air tersedia di dalam

tanah, mm/m dan Z : kedalaman perakaran, m.

Kebutuhan air irigasi bersih per aplikasi, dn dihitung dengan persamaan:

'fTd dn = dan d

xx T

df = /3.9/. dan /3.10/

dimana f’ : interval irigasi, hari, fx : interval irigasi maksimum, hari. Penentuan nilai

f’ haruslah menghasilkan dn ≤ dx. Sedangkan jika f’ = 1 maka dn = Td.

Kebutuhan air irigasi keseluruhan (gross) per aplikasi haruslah meliputi

kehilangan air karena perkolasi yang tak dapat dihindarkan. Akan tetapi perkolasi

Page 24: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 18

yang berguna untuk pencucian (leaching) pada daerah arid tidak termasuk kedalam

kehilangan air, yang besarnya dihitung dengan :

)(max2)(( ) e

w

dw

w

Nn

N

nn

n

ECEC

ECEC

LDL

LdLLR ==

+=

+= /3.11/

dimana LR : nisbah keperluan pencucian yang berupa nisbah antara kedalaman air

untuk pencucian dengan kedalaman air irigasi yang dibutuhkan (ET dan pencucian),

dn : kedalaman air irigasi bersih per aplikasi, mm, Dn : kebutuhan air irigasi bersih

musiman atau tahunan, mm, Ln : kebutuhan air untuk pencucian per aplikasi, mm,

LN : kebutuhan air irigasi musiman atau tahunan, mm, ECw : konduktivitas elektrik

air irigasi,dS/m, ECdw : konduktivitas elektrik air perkolasi, dS/m dan max ECe :

konduktivitas elektrik maksimum dimana produksi turun menjadi nol, dS/m. Tabel

3.3 mencantumkan nilai ECe maksimum untuk beberapa tanaman.

Pada periode puncak, diperlukan tambahan kebutuhan air karena adanya

perkolasi yang tak dapat dihindarkan dan dinyatakan dengan nisbah transmisi

(kedalaman air irigasi keseluruhan yang dibutuhkan untuk memenuhi transpirasi

dibagi dengan transpirasi). Nisbah transmisi pada periode puncak (Tr) dan musiman

(TR) dijelaskan pada Tabel 3.4 dan Tabel 3.5

Nilai TR yang besar pada zona iklim basah juga mencakup kesulitan

penjadwalan irigasi karena hujan.

Kebutuhan air keseluruhan ini mencerminkan efisiensi dari sistem irigasi tetes

tersebut. Untuk selama satu musim disebut dengan efisiensi musiman (Es) dan

dhitung dengan:

- Bila perkolasi musiman sama atau lebih kecil daripada kebutuhan pebcucian (TR ≤

1.0/(1.0-LRt) :

EUEs = /3.12/

- Bila perkolasi musiman lebih besar daripada kebutuhan pencucian (TR > 1.0/(1.0-

LRt) :

)0.1( tR

s LRTEUE−

= /3.13/

Page 25: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 19

Tabel 3.3. Nilai ECe beberapa jenis tanaman

Tabel 3.4. Nilai Tr pada berbagai kedalaman perakaran dan tekstur tanah

Kedalaman perakaran Tekstur tanah Sangat kasar

Kasar Menengah Halus

- Dangkal : < 0.8 m - Menengah : 0.8 – 1.5 m - Dalam : > 1.5 m

1.20 1.10 1.05

1.10 1.05 1.00

1.05 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00

Page 26: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 20

Tabel 3.5. Nilai TR.pada berbagai kedalaman perakaran dan tekstur tanah

Zona iklim dan kedalaman perakaran

Tekstur tanah Sangat kasar

Kasar Menengah Halus

Kering - < 0.8 m - 0.8 – 1.5 m - > 1.5 m

1.15 1.10 1.05

1.10 1.10 1.05

1.05 1.05 1.00

1.05 1.05 1.00

Basah - < 0.8 m - 0.8 – 1.5 m - > 1.5 m

1.35 1.25 1.20

1.25 1.20 1.10

1.15 1.10 1.05

1.10 1.05 1.00

Kedalaman air irigasi keseluruhan per irigasi (dg) dan per musim (Dg) dalam

mm menjadi:

- Untuk Tr ≥ 0.9/(1.0-LRt) : EU

Tdd rng

100= dan

EUTDD Rn

g100

=

/3.14/ dan /3.15/

- Untuk Tr < 0.9/(1.0-LRt) : )0.1(

100

t

ng LREU

dd−

= dan )0.1(

100

t

ng LREU

DD−

=

/3.16/ dan /3.17/

Volume air irigasi (l) keseluruhan per tanaman per hari, G, adalah:

rpg SS

fd

G'

= /3.18/

sedangkan volume air irigasi keseluruhan dalam satu musim (Vs) dalam ha-m

dihitung dengan:

K

ADV g

s = /3.19/

dimana A : luas tanaman, ha dan K : konstanta (=1000)

Page 27: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 21

IV. EMITTER

TIPE EMITTER

Tipe emitter yang utama antara lain adalah long path, short orifice, vortex,

pressure compensating dan porous pipe. Skema dari beberapa tipe emitter tersebut

ditunjukkan pada Gambar 4.1. Berdasarkan pemasangan di pipa lateral, penetes

dapat dibedakan menjadi (Gambar 4.2) :

a. On-line emitter. On-line emitter di pasang pada lubang yang dibuat di pipa

lateral

b. In-line emitter. In-line emitter di pasang pada pipa lateral dengan cara

memotong pipa lateral.

Emitter juga dapat dibedakan berdasarkan jarak spasi atau debitnya (Gambar

4.3), yaitu:

a. Point source emitter. Point source emitter di pasang dengan spasi yang

renggang dan mempunyai debit yang relatif besar. Point source emitter

dapat dipasang dengan pengeluaran (outlet) tunggal, ganda maupun multi.

b. Line source emitter. Line source emitter dipasang dengan spasi yang lebih

rapat dan mempunyai debit yang kecil. Pipa porous dan pipa berlubang juga

dimasukkan pada katagori ini.

Emitter berpengeluaran tunggal dapat untuk mengairi areal yang sempit atau

di pasang disekitar tanaman yang lebih besar seperti emitter berpengeluaran ganda

atau multi. Emitter berpengeluaran ganda umumnya digunakan untuk tanaman

perdu dan emitter berpengeluaran multi untuk tanaman buah-buahan.

Tanaman dalam baris seperti sayuran lebih sesuai menggunakan line source

emitter.

Page 28: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 22

Gambar 4.1. Skema beberapa tipe emitter: (a) orifice emitter, (b) orifice-vortex emitter, (c) emitter using flexible orifice in series, (d) continuous flow principle for multiple flexible orifice, (e) ball and slotted seat, (f) long-path emitter small tube, (g) long-path emitter, (h) compensating long-path emitter, (i) long-path multiple outlet emitter, (j) groove and flop short-path emitter, (k) groove and disc short-path emitter (l) twin wall emitter lateral

Page 29: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 23

Gambar 4.2. In line emitter (a) dan on line emitter (b)

DEBIT EMITTER

Debit emitter dihitung dengan persamaan :

a. Untuk orifice emitter :

21

0 )2(6.3 gHACq = /4.1/

dimana q : debit emitter, l/jam, A : luas penampang orifice, mm2, Co :

koefisien orifice (0.6), H : tekanan, m, dan g : percepatan gravitasi, 9.81 m/det2.

b. Untuk long path emitter :

21

)/2(8.113 fLgHDAq = /4.2/

dimana D : diameter dalam, mm, L : panjang pipa, m dan f : faktor gesekan

(Darcy-Weisbach).

Secara empiris debit aliran dari kebanyakan emitter dinyatakan dengan

persamaan :

xKHq = /4.3/

(a) (b)

Page 30: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 24

dimana : q : debit emitter, l/jam, K : koefisien debit, H : tekanan operasi pada

emitter, m dan x : eksponen debit.

Gambar 4.3. Point dan line source emitter

Page 31: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 25

Nilai k dan x dapat ditentukan dengan mengetahui 2 nilai debit (q1 dan q2)

yang dihasilkan dari 2 tekanan (H1 dan H2) yang berbeda. Nilai dihitung dengan:

)/log(

)/log(

21

21

HHqq

x = /4.4/

kemudian nilai K dihitung dengan menggunakan persamaan /4.3/.

Umumnya, nilai x = 0.5 untuk emitter dengan aliran turbulen (orifice dan

nozzle emitter dan sprayer), x = 0 untuk fully compensating emitter, x = 0.7 – 0.8

untuk long path emitter, x = 0.4 untuk vortex emitter dan x = 0.5 – 0.7 untuk

tortuous path emitter.

VARIASI DEBIT EMITTER

Emitter yang baik haruslah menghasilkan debit yang sama pada tekanan

operasi yang sama. Akan tetapi, setiap emitter tidak dapat dibuat persis sama.

Tingkat variasi debit emitter ini dinyatakan dengan koefisien variasi pabrikasi emitter

(coefficient of manufacturing for the emitter), v , yaitu:

a

an

qnnqqqq

v)1/().....( 222

22

1 −−+++= /4.5/

dimana q1, q2 … qn : debit setiap emitter, l/jam, n : jumlah emitter (≥ 50 buah) dan

qa : debit emitter rata-rata, l/jam.

Nilai v yang disarankan diklasifikasikan seperti pada Tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1. Klasifikasii v yang disarankan

Tipe emitter v Klasifikasi Point source

<0.050.05 – 0.10 0.10 – 0.15

> 0.15

BaikMenengah Kurang Tidak baik

Line source < 0.100.10 – 0.12

> 0.2

BaikMenengah Kurang hingga tidak baik

Page 32: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 26

Pada penggunaan emitter yang lebih dari satu untuk setiap tanaman,

diterapkan system coefficient of manufacturing variation, vs, yaitu :

p

s Nvv = /4.6/

dimana Np : jumlah emitter per tanaman.

KESERAGAMAN EMISI

Keseragaman pemberian air dari setiap emitter pada keseluruhan sistem irigasi

tetes dinyatakan dengan Keseragaman Emisi (Emission Uniformity, EU) yang dihitung

menggunakan persamaan :

a

n

qq

EU'

100= ; atau /4.7/

ap q

qv

NEU min)27.10.1(100 −= /4.8/

dimana qn’ : debit rata-rata dari 25 % debit terendah, l/jam, qa : debit rata-rata dari

keseluruhan emitter, l/jam, dan qmin : debit minimum terendah, l/jam.

Keseragaman emisi (EU) yang disarankan oleh ASAE seperti yang disajikan

pada Tabel 4.2 berikut.

Tabel 4.2. Keseragaman emisis (EU) yang disarankan

Tipe emitter Topografi EU untuk daerah kering (%)

Point source pada tanaman permanen a

Seragam c Bergelombang d

90 – 95 85 - 90

Point source pada tanaman permanen atau semi permanen b

SeragamBergelombang

85 – 90 80 - 90

Line source pada tanaman tahunan dalam baris

Seragam Bergelombang

80 – 90 70 - 85

a spasi > 4 m b spasi < 2 m c kemiringan < 2 % d kemiringan > 2 % Untuk daerah basah (humid) nilai EU lebih rendah hingga 10 %

Page 33: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 27

PENENTUAN DEBIT DAN TEKANAN OPERASI

Untuk menentukan debit emitter rata-rata (qa), terlebih dahulu tentukan suatu

debit emitter tertentu qa (l/jam), kemudian dihitung lama pemberian air Ta

(jam/hari) dengan persamaan:

ap

a qNGT = /4.9/

Maximum lama pemberian air per hari haruslah < 90 % dari waktu tersedia

(24 jam) yaitu kurang dari 21.6 jam/hari. Selain itu, sistem haruslah dioperasikan

srcara hampir terus-menerus setidaknya 12 jam/hari.

Jika sistem dibagi menjadi beberapa unit stasiun operasi (Ns), maka lama

pemberian air untuk setiap unit menjadi 21.6/Ns jam. Dengan konsep ini, jumlah

unit stasiun operasi yang diperlukan dapat ditentukan dan kemudian di tentukan nilai

Ta dimana 12 jam/hari < Ta < 21.6 jam/hari. Pengambilan keputusan penentuan qa

dan Ta adalah sebagai berikut :

a) Jika Ta ≈ 21.6 jam/hari, gunakan satu stasiun operasi, Ns = 1, pilih Ta ≤ 21.6

jam/hari, dan sesuaikan besar qa

b) Jika Ta ≈ 10.8 jam/hari, gunakan Ns = 2, pilih Ta ≤ 10.8 jam/hari, dan sesuaikan

besar qa

c) Jika 12 < Ta < 18 jam/hari, untuk mendapatkan Ta ≈ 90 %, pilih emitter lain atau

jumlah emitter per tanaman yang berbeda. Hal ini akan mengurangi biaya

investasi.

Tekanan emitter rata-rata (Ha) yang memberikan debit yang telah ditentukan

(qa) dapat menggunakan spesifikasi dasar dari emitter yang berupa hubungan

antara debit (q) dengan tekanan (H). Ha dihitung dengan :

x

aa q

qHH/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= /4.10/

Page 34: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 28

V. PIPA LATERAL Pipa lateral mengalirkan air dari pipa utama dan pipa pembagi ke alat aplikasi.

Pipa lateral didesain untuk dapat memberikan variasi debit dari alat aplikasi

sepanjang pipa pada tingkat yang dapat diterima. Faktor utama yang menyebabkan

variasi debit dari alat aplikasi sepanjang pipa lateral adalah perbedaan tekanan

operasi sepanjang pipa karena gesekan, kehilangan minor dan perbedaan elevasi.

Umumnya pipa lateral mempunyai diameter yang konstant. Penggunaan

beberapa diameter pipa (semakin mengecil ke arah ujung lateral) dapat menekan

biaya investasi, akan tetapi penggunaan lebih dari 2 diameter pipa menjadi tidak

praktis.

Banyak sistem mempunyai sepasang pipa lateral, yang memanjang kearah

yang berlawanan dari pipa pembagi. Pada lahan dengan kemiringan searah pipa

lateral < 3 %, kedua pipa lateral dapat mempunyai panjang yang sama, karena

tekanan operasi dikedua ujung pipa lateral relatif sama. Pada lahan dengan

kemiringan searah pipa lateral yang besar, pipa lateral menaik (upslope) akan lebih

pendek sari pada pipa lateral menurun (downslope).

HIDROLIKA PIPA LATERAL

Kehilangan tekanan karena gesekan dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan Hazen-William :

852.1871.4 )/100(628.0 CQLDhf−= /5.1/

dimana hf : kehilangan tekanan, m, L : panjang pipa, m, D : diameter pipa, mm, Q :

debit aliran, l/jam, dan C : koefisien (130 – 150).

Kehilangan tekanan karena gesekan pada pipa plastik halus dengan diameter

kurang dari 125 mm disederhanakan menjadi :

75.4

75.1100DQK

Lh

J f == /5.2/

Page 35: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 29

dimana J : gradien kehilangan tekanan, m/100 m, hf : kehilangan tekanan karena

gesekan, m, K : konstanta (7.89 x 107), Q : debit aliran, l/det, L : panjang pipa, m,

dan D : diameter dalam pipa, m.

Pemasangan emitter pada pipa lateral menyebabkan tambahan kehilangan

tekanan dan dihitung dengan :

e

ee

SfSjJ +

=' /5.3/

dimana J’ : gradien kehilangan tekanan ekivalen dari pipa lateral dengan emitter,

m/100 m, Se : spasi emitter, m, fe : kehilangan tekanan karena pemasangan emitter

dan dinyatakan dengan panjang lateral, m.

Nilai J dari pipa polyethylene disajikan pada Tabel 5.1 dan nilai fe ditentukan

menggunakan Gambar 5.1.

Kehilangan tekanan pipa lateral dengan pengeluaran (outlet) yang dipasang

pada spasi tertentu (hf) dan debit yang sama dari setiap pengeluaran ditentukan

dengan:

100/' FLJhf = /5.4/

dimana F : koefisien reduksi. Karena pipa lateral selalu mempunyai pengeluaran

lebih dari 15, maka F = 0.36.

Kehilangan tekanan pada titik-titik tertentu sepanjang lateral ditentukan

dengan :

75.2

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=

Lxhh ffx /5.5/

dimana hfx : kehilangan tekanan dari titik x sampai ujung pipa, m, x : jarak antara

titik x dengan ujung pipa, m, L : panjang pipa lateral, m.

Keller dan Karmelli (1975) menyatakan bahwa kehilangan tekanan di pipa

lateral umumnya sebesar 55 % dari kehilangan tekanan total.

Debit pipa lateral rata-rata (Ql) dalam l/menit adalah:

6060

a

e

al

qSLNqQ == /5.6/

Page 36: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 30

dimana N : jumlah emitter sepanjang pipa lateral

Tabel 5.1. Nilai J dalam m/100 m pipa polyethylene

Debit emitter rata-rata dan tekanan operasi rata-rata pada pipa lateral sama

dengan debit emitter rata-rata dan tekanan operasi rata-rata pada sub unit (qa dan

Ha). Akan tetapi tekanan operasi minimum pada ujung pipa lateral (Hn’) lebih besar

dari pada tekanan operasi minimum pada sub unit (Hn).

Page 37: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 31

Gambar 5.1. Kurva hubungan diameter dalam pipa dengan kehilangan tekanan karena emitter VARIASI TEKANAN OPERASI

Pada pipa lateral, pipa pembagi dan sub unit, tekanan operasi tidak sama

pada setiap titik. Gambar 5.2 memperlihatkan distribusi debit secara skematik pada

suatu sub unit irigasi tetes.

Tekanan operasi pada sub unit tersebut berada pada Hn sampai Hm, yang akan

menghasilkan debit dari qn sampai qm. Ha merupakan tekanan rata-rata yang

memberikan debit emitter rata-rata.

Minimum debit emitter (qn) yang memberikan EU yang sesuai, ditentukan

dengan persamaan EU berdasarkan qa yang telah ditentukan. Kemudian hitung

tekanan minimal (Hn).

Beda tekanan (ΔHs) rencana yang dibolehkan adalah :

)(5.2 nas HHH −=Δ /5.7/

Page 38: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 32

Gambar 5.2. Distribusi tekanan pada sub unit

Untuk mendapatkan keseragaman emisi (EU) yang sesuai, tekanan operasi

harus antara Hn dan (Hn + ΔHs). Jika ΔHs yang didapat terlalu kecil untuk mengatasi

gesekan dan perbedaan elevasi, dapat ditempuh beberapa cara, yaitu :

- Ganti emitter dengan nilai x, ν atau keduanya yang lebih kecil

- Naikkan jumlah emitter per tanaman

- Gunakan emitter lain atau ubah sistem agar diperoleh Ha yang lebih besar

Tekanan di pangkal pipa lateral (Hl) dalam m menjadi :

ElkhHH fal Δ++= 5.0 /5.8/

dimana k : konstanta (0.75 untuk pipa dengan diameter konstant dan 0.63 untuk

pipa dengan dua diameter yang berbeda) dan ΔEl : beda elevasi antara pangkal dan

ujung pipa lateral, m.

Kehilangan tekanan total pada pipa lateral (ΔHl) menjadi :

ElHHElhH nlfl Δ+−=Δ+=Δ ' /5.9/

Page 39: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 33

PEMERIKSAAN PIPA LATERAL

Wu (1977) mengembangkan nomogram untuk memeriksa pipa lateral apakah

sangat sesuai, sesuai, atau tidak sesuai dengan yang direncanakan seperti Gambar

5.3. Untuk memeriksa pipa lateral tersebut diperlukan data panjang pipa, tekanan

operasi, kehilangan tekanan dan kemiringan lahan.

Gambar 5.2. Nomogram pipa lateral

Page 40: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 34

VI. PIPA PEMBAGI (MANIFOLD) Pipa pembagi juga merupakan pipa dengan pengeluaran banyak seperti pipa

lateral. Pipa pembagi dapat terdiri dari satu, dua, tiga atau empat ukuran pipa.

Penggunaan beberapa ukuran pipa dilakukan untuk menekan biaya investasi dan

mengendalikan variasi tekanan. Kecepatan aliran di pipa pembagi dibatasi sampai

sekitar 2 m/detik. Pipa pembagi dapat dipasang kedua arah (pipa pembagi ganda)

atau hanya kesatu arah (pipa pembagi tunggal) dari pipa utama.

KARAKTERISTIK PIPA PEMBAGI

1. Variasi tekanan yang diijinkan

Variasi tekanan yang diijinkan mengikuti persamaan :

lsam HHH Δ−Δ=Δ )( /6.1/

dimana (ΔHm)a : variasi tekanan yang diijinkan, m, ΔHs : variasi tekanan subunit

yang diijinkan, m, dan ΔHl : variasi tekanan sepanjang pipa lateral, m.

2. Panjang pipa

Panjang pipa pembagi tunggal : rr SNL )5.0( −= /6.2/

Panjang pipa pembagi ganda : rrp SNL )1( −= /6.3/

Dimana L : panjang pipa pembagi tunggal, m, Lp : panjang pipa pembagi ganda,

m, Nr : jumlah lateral pada pipa pembagi, dan Sr : spasi lateral, m.

3. Lokasi pipa utama

Pemasukan (intake) dari pipa pembagi ganda diletakkan pada pipa pembagi yang

mengarah ke atas (uphill) yang mempunyai tekanan minimum. Untuk pipa

pembagi dengan satu ukuran, lokasi pemasukan, Y=x/Lp, merupakan titik tengah

dari pipa yang mengarah ke atas dan ke bawah. Sedangkan untuk pipa pembagi

dengan beberapa ukuran, lokasi pemasukan ditentukan dengan kurva pada

Gambar 6.1.

)1(

)1()()(Y

EYHY

EYH amam

−Δ−−Δ

=Δ+Δ

/6.4/

Page 41: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 35

)1(2

12)( YY

YH

E

am −−

=ΔΔ

/6.5/

dimana Y : lokasi pemasukan terbaik, x/Lp, dan ΔE : perbedaan elevasi mutlak

diantara kedua ujung pipa, m

Gambar 6.1. Kurva untuk menentukan lokasi pemasukan

4. Tekanan pemasukan

Tekanan pemasukan untuk subunit persegiempat :

lmlflm HHElkhHH −Δ+=Δ++= 5.0 /6.6/

dimana Hm : tekanan pemasukan pipa pembagi, m, Hl : tekanan rata-rata

pemasukan pipa letaral, m, ΔHm-l : jumlah perbedaan tekanan pemasukan pipa

utama dengan tekanan pemasukan rata-rata pipa lateral, m, k : 0.75 untuk pipa

pembagi dengan satu ukuran, 0.63 untuk dua ukuran dan 0.5 untuk tiga atau lebih

ukuran, hf : kehilangan tekanan pada pipa pembagi karena gesekan, m, dan ΔEl :

perbedaan elevasi ujung pipa pembagi (+ bila menaik dan – bila menurun), m.

KEHILANGAN TEKANAN

Kehilangan tekanan karena gesekan, hf, untuk pipa PVC dapat ditentukan

dengan menggunakan kurva seperti pada Gambar 6.2 atau menggunakan persamaan

Hazen-William (persamaan 5.1)

Page 42: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 36

hf juga dapat ditentukan dengan persamaan :

100/JFLhf = /6.7/

dimana J : gradien kehilangan tekanan (Tabel 6.1), m/100 m, F : faktor reduksi

(Tabel 6.2) dan L : panjang pipa pembagi.

Gambar 6.2. Kehilangan tekanan pipa PVC

Untuk sub unit yang tdak persegi empat, kehilangan tekanan pada pipa

pembagi ditentukan dengan terlebih dahulu menghitung faktor bentuk, Sf, dengan :

alclf QQS )/()(= /6.8/

dimana (Ql)c : debit yang masuk ke pipa laeral paling ujung, l/det, dan (Ql)a : rata-

rata debit yang masuk ke pipa lateral sepanjang pipa pembagi, l/det.

Kehilangan tekanan dihitung dengan :

100/FLJFh sf = /6.9/

dimana Fs : faktor penyesuai (Gambar 6.3).

Secara umum, kehilangan tekanan di pipa pembagi sebesar 45 % dari

kehilangan tekanan total (Keller dan Karmeli, 1975).

Page 43: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 37

Tabel 6.1. Gradien kehilangan tekanan pipa PVC

Tabel 6.2. Faktor reduksi

Page 44: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 38

VARIASI TEKANAN

Variasi tekanan pada pipa pembagi, ΔHm, untuk pipa yang mendatar atau

menaik (s ≥ 0):

)100/(LshH fm +=Δ /6.10/

dan untuk pipa pembagi yang menurun (s < 0) atau ΔE < hf :

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=Δ

10036.00.1 Ln

shH fm /6.11/

dimana s : kemiringan pipa pembagi (+ untuk pipa yang menaik dan – untuk pipa

yang menurun), dan n : jumlah ukuran pipa yang digunakan.

Gambar 6.3. Faktor penyesuai

KURVA HUBUNGAN UKURAN PIPA-DEBIT-KEMIRINGAN ATAU NISBAH PANJANG DENGAN TEKANAN Wu dan Gitlin (1974, 1975) mengembangkan dua buah kurva hubungan

antara ukuran pipa pembagi dengan debit total dan kemiringan pipa (Gambar 6.4)

Page 45: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 39

dan antara ukuran pipa pembagi dengan debit total dan nisbah antara panjang pipa

dengan tekanan operasi (Gambar 6.5).

Gambar 6.4. Kurva hubungan ukuran pipa pembagi-debit-kemiringan

Gambar 6.5. Kurva hubungan ukuran pipa pembagi-debit-nisbah panjang dengan

tekanan

Page 46: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 40

VII. PIPA UTAMA Pada sistem irigasi tetes, umumnya pengendalian debit dan tekanan dilakukan

di pemasukan pipa pembagi. Karena itu, kehilangan tekanan di pipa utama tidak

akan mempengaruhi keseragaman dari sistem, terutama sistem irigasi tetes yang

sederhana dengan satu atau dua sub unit. Penentuan pipa utama berdasarkan

pertimbangan ekonomi (biaya) saja, baik biaya untuk memberi tekanan pada al;iran

aitr maupun biaya untuk investasi pipa.

Kehilangan tekanan karena gesekan pada pipa utama ditentukan dengan

menggunakan persamaan Hazen-William (persamaan 5.1) berdasarkan debit total

yang dibutuhkan.

Pada sistem dengan beberapa sub unit (pipa pembagi), total debit pada pipa

utama akan berkurang dari satu penggal pipa utama ke penggal pipa berikutnya.

Wu (1975) mengembangkan sebuah nomogram hubungan antara ukuran pipa

utama dengan kemiringan garis energi dan debit seperti Gambar 7.1.

Gambar 7.1. Nomogram hubungan ukuran pipa-kemiringan garis enersi dan debit

Page 47: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 41

VIII. DESAIN IRIGASI TETES Desain suatu sistem irigasi tetes adalah merupakan integrasi dari komponen-

komponen (emitter, katup, filter, pipa dsb.) menjadi satu susunan sistem, yang

mampu memasok air kepada tanaman sesuai dengan kebutuhan, pada kondisi tanah,

air dan peralatan yang terbatas. Beberapa faktor ekonomi seperti kesesuaian,

investasi awal, tenaga kerja, menjadi kendala bagi desain.

Data yang diperlukan untuk desain irigasi tetes meliputi data air dan lahan,

data tanah dan tanaman serta data emitter. Data tersebut direkap dalam bentuk

tabel data seperti Tabel 8.1.

Untuk mendapatkan desain hidrolika dari jaringan, dilakukan serangkaian

perhitungan seperti penentuan spasi emitter, debit emitter rata-rata, tekanan emitter

rata-rata, variasi tekanan yang diijinkan dan lama operasi. Perhitungan-perhitungan

tersebut seringkali dilakukan secara coba dan salah (trial and error) dan hasilnya

direkap pada tabel faktor desain seperti Tabel 8.2.

TEKANAN DINAMIK TOTAL (TDH, TOTAL DYNAMIC HEAD)

Tekanan dinamik total (TDH) merupakan tekanan pada titik pemasukan sistem

dan merupakan total tekanan yang dibutuhkan untuk :

a) Mengangkat air (

b) Kehilangan tekanan pada sistem pemasok

c) Kehilangan tekanan untuk pengendalian sistem (filter, pengukur debit,

injektor, dll)

d) Tekanan yang dibutuhkan pada pemasukan pipa pembagi

e) Tekanan yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan dan perbedaan elevasi

antara unit utama dengan pipa pembagi

f) Kehilangan tekanan di sub unit (filter, regulator tekanan, dll)

g) Faktor keamanan kehilangan tekanan karena gesekan, umumnya sebesar 10

% dari total kehilangan tekanan

h) Tekanan yang dibutuhkan untuk mengatasi penurunan kualitas emitter

Page 48: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 42

Tabel 8.1. Data untuk desain

Page 49: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 43

Tabel 8.2. Faktor desain

Page 50: buku irigasi tetes - Mencari dan Memberi yang Terbaik · Gambar 1.2. Viaflo (1), alat aplikasi yang dipasang pada lateral (2) 5 dan pipa berlubang (3) Gambar 2.1. Komponen irigasi

Irigasi Tetes (Drip/Trickle Irrigation) Asep Sapei

Edisi 2006 44

DAFTAR PUSTAKA

Benami, A dan A. Ofen, 1984, Irrigation Engineering, IESP, Haifa Giley, J.R.,-, Bahan Kuliah Irrigation Engineering, Texas A&M University, Texas Jensen, M.E.(ed.), 1980, Design and Operation of Farm Irrigation System, ASAE,

Michigan Keller, J. dan R.D. Bliesner, 1990, Sprinkler and Trickle Irrigation, Van Nostrand

Reinhold, New York Michael , A. M., 1978, Irrigation, Theory and Practices, Vikas Publishing House

PVT.Ltd., New Delhi Phocaides, A., 2000, Technical Hand Book on Pressurized Irrication Techniques, FAO, Rome