03-PERENCANAAN DRIP IRRIGATION-MAGISTER TEKNIK.pptx

PERENCANAAN DRIP IRRIGATION-MAGISTER TEKNIK

1. REKAYASA IRIGASI LANJUT MAGISTER TEKNIK SIPIL | FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NAROTAMA SURABAYA Perencanaan Irigasi Tetes (Drip Irrigation)

2. Irigasi Tetes pada Pohon Pisang 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.

3. Penerapan Irigasi Tetes Irigasi tetes dapat diterapkan pada daerah-daerah dimana: Air tersedia sangat terbatas atau sangat mahal Tanah berpasir, berbatu atau sukar didatarkan Tanaman dengan nilai ekonomis tinggi

4. Sejarah Irigasi Tetes 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.

5. Kelebihan Irigasi Tetes Irigasi tetes mempunyai kelebihan dibandingkan dengan metoda irigasi lainnya , yaitu: Meningkatkan nilai guna air Penghematan air dapat terjadi karena pemberian air yang bersifat local dan jumlah yang sedikit. Meningkatkan pertumbuhan tanaman dan hasil Kelembaban tanah dipertahankan pada tingkat yang optimal bagi pertumbuhan tanaman. Meningkatkan efisiensi dan efekt ifitas pemberian Pemberian pupuk atau bahan kimia pada metode ini dicampur dengan air irigasi . Menekan resiko penumpukan garam Pemberian air yang terus menerus akan melarutkan dan menjauhkan garam dari daerah perakaran . Menekan pertumbuhan gulma Pemerian air pada irigasi tetes hanya terbatas di daerah sekitar tanaman Menghemat tenaga kerja Sistem irigasi tetes dapat dengan mudah dioperasikan secara otomatis

6. Kelemahan atau Kekurangan Irigasi Tetes Sedangkan Kelemahan atau kekurangan dari metode irigasi tetes adalah sebagai berikut : Memerlukan perawatan yang intensif Penyumbatan pada penetes merupakan masalah yang sering terjadi. Penumpukan garam Bila air yang digunakan mengandung garam yang tinggi dan pada derah yang kering, resiko penumpukan garam menjadi tinggi. Membatasi pertumbuhan tanaman Pemberian air yang terbatas pada irigasi tetes menimbulkan resiko kekurangan air bila perhitungan kebutuhan air kurang cermat . Keterbatasan biaya dan teknik Sistem irigasi tetes memerlukan investasi yang tinggi dalam pembangunannya .

7. Metoda Pemberian Air Pada Irigasi Tetes Pemberian air irigasi pada irigasi tetes meliput i beberapa metoda pemberian, yaitu sebagai berikut : Irigasi tetes (drip irrigation) A ir irigasi diberikan dalam bentuk tetesan yang hampir terus menerus di permukaan tanah sekitar daerah perakaran dengan menggunakan emitter. Irigasi bawah permukaan (sub-surface irrigation) Air irigasi diberikan menggunakan emit ter di bawah permukaan tanah. Bubbler irrigation Air irigasi diberikan ke permukaan tanah seperti aliran kecil menggunakan pipa kecil (small tube). Irigasi percik (spray irrigation) Air irigasi diberikan dengan menggunakan penyemprot kecil (micro sprinkler) ke permukaan tanah .

8. Komponen Irigasi Tetes Sistem irigasi tetes di lapangan umumnya terdiri dari jalur utama, pipa pembagi , pipa lateral, alat aplikasi dan sistem pengontrol Komponen Irigasi Tetes

9. Komponen Irigasi Tetes Unit Utama (Head Unit) Pipa Utama (Main Line) Pipa Pembagi (Sub-main, Manifold) Pipa Lateral Alat Aplikasi (Applicator, Emission Device)

10. Komponen Irigasi Tetes Unit utama (head unit) Unit utama terdiri dari pompa , tangki injeksi , filter ( saringan ) utama dan komponen pengendali ( pengukur tekanan , pengukur debit dan katup ).

11. 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 . Pipa pembagi (sub-main, manifold) Pipa pembagi dilengkapi dengan filter kedua yang lebih halus (80-100 μ m), 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. Penyambungan pipa pembagi – pipa utama Komponen Irigasi Tetes

12. Pipa Lateral Pipa lateral merupakan pipa tempat dipasangnya alat aplikasi, umumnya dari pipa polyethylene . Komponen Irigasi Tetes

13. 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 . Bubbler Penyemprot kecil (micro sprinkler) Emitter Komponen Irigasi Tetes

14. Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes Pembasahan Tanah Pergerakan air arah horizontal pada irigasi tetes sangat terbatas. Umumnya daerah yang terbasahkan menyerupai bola lampu (bulb). Area terbasahkan dari irigasi tetes dengan volume tertentu tetapi diberikan dengan debit pemberian yang berbeda adalah hampir serupa seperti yang ditunjukkan oleh Roth (1974) Profil Pembasahan Tanah Area terbasahkan

15. Luas daerah terbasahkan oleh sebuah emit ter 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 : dimana z : kedalaman terbasahkan , m, w : diameter terbasahkan , m, K1 : koefisien (29.2), Vw : volume pemberian air, l, Ks : konduktivitas jenuh , m/ det K2 : koefisien (0.031). Perkiraan nilai Aw dari emitter dengan debit 4 l/ jam Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

16. 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 . Nilai Pw dapat dihitung seperti berikut : Untuk sistem lateral tunggal dan lurus: Untuk sistem lateral ganda : Untuk spray emitter: Dimana , Pw : persentase luas tanah yang terbasahkan sepanjang bidang horizontal 30 cm dibawah permukaan tanah, %, Np : jumlah emit ter per tanaman, Se : spasi emit ter, m atau ft , Sp : spasi tanaman, m atau ft , Sr : spasi barisan tanaman, m atau ft w : lebar terbasahkan yang sama dengan diameter lingkaran terbasahkan pada emit ter tunggal As : luas permukaan tanah yang terbasahkan oleh sprayer , m2 atau ft2 dan PS : keliling area terbasahkan , m atau ft . Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

17. Tata letak alat aplikasi dan nilai Pw Spasi emitter yang disarankan Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

18. 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 : Untuk satu musim, transpirasi tanaman akan menjadi : dimana d : 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 , % Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

19. volume air irigasi keseluruhan dalam satu musim ( Vs ) dalam ha-m dihitung dengan : Kedalaman air irigasi keseluruhan per irigasi (dg) dan per musim (Dg) dalam mm menjadi : dimana , A : luas tanaman , ha dan K : konstanta (= 1000) Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

20. Nilai Tr pada berbagai kedalaman perakaran dan tekstur tanah Nilai TR.pada berbagai kedalaman perakaran dan tekstur tanah Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

21. Keseragaman pemberian air dari setiap emitter pada keseluruhan sistem irigasi tetes dinyatakan dengan Keseragaman Emisi (Emission Uniformity, EU) yang dihitung menggunakan persamaan : dimana qn’ : debit rata-rata dari 25 % debit terendah, l/ jam, qa : debit rata-rata dari keseluruhan emit ter, l/ jam, qmin : debit minimum terendah, l/ jam. Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

22. Kebutuhan air irigasi bersih maksimum per pemberian ( aplikasi ) adalah sama dengan MAD (management allowed deficit) dan dihitung dengan persamaan : Kebutuhan air irigasi bersih per aplikasi , dn dihitung dengan persamaan : dimana dx : jumlah air irigasi maksimum per aplikasi, mm, MAD : Penurunan kadar air yang dibolehkan , % Wa : air tersedia di dalam tanah, mm/m dan Z : kedalaman perakaran, m. 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 Pada Irigasi Tetes

23. Kebutuhan air irigasi keseluruhan (gross) per aplikasi haruslah meliputi kehilangan air karena perkolasi yang tak dapat dihindarkan . Akan tetapi perkolasi yang berguna untuk pencucian (leaching) pada daerah arid tidak termasuk kedalam kehilangan air, yang besarnya dihitung dengan 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 : kondukt ivitas elektrik maksimum dimana produksi turun menjadi nol, dS/m Kebutuhan Air Pada Irigasi Tetes

24. Emitter Tipe emitter yang utama antara lain adalah long path, short orifice, vortex, pressure compensat ing dan porous pipe. Skema beberapa tipe emitter: orifice emit ter, orifice-vortex emit ter, emit ter using flexible orifice in series, continuous flow principle for mult iple flexible orifice, ball and slot ted seat , long-path emit ter small tube, long-path emit ter, compensat ing long-path emitter, long-path mult iple out let emit ter, groove and flop short-path emitter, groove and disc short-path emitter twin wall emit ter lateral

25. Debit emitter dihitung dengan persamaan : Untuk orifice emitter : Untuk long path emitter : 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 dimana D : diameter dalam, mm, L : panjang pipa, m dan f : faktor gesekan (Darcy-Weisbach) dimana q : debit emit ter, l/ jam, K : koefisien debit , H : tekanan operasi pada emitter, m x : eksponen debit . Emitter Secara empiris debit aliran dari kebanyakan emitter dinyatakan dengan persamaan :

26. 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 . Kehilangan tekanan karena gesekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Hazen-William : hf juga dapat ditentukan dengan persamaan : dimana hf : kehilangan tekanan, m, L : panjang pipa, m, D : diameter pipa, mm, Q : debit aliran, l/ jam, dan C : koefisien (130 – 150). dimana J : gradien kehilangan tekanan , m/100 m F : koefisien reduksi. L : panjang pipa pembagi.

27. Nilai J dalam m/100 m pipa polyethylene Pipa Lateral

28. Pemasangan emit ter pada pipa lateral menyebabkan tambahan kehilangan tekanan dan dihitung dengan : 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 Pipa Lateral

29. Kurva hubungan diameter dalam pipa dengan kehilangan tekanan karena emitter Pipa Lateral

30. Pipa Lateral Pada pipa lateral, pipa pembagi dan sub unit , tekanan operasi t idak sama pada setiap titik . Beda tekanan ( Δ Hs) rencana yang dibolehkan adalah : Tekanan emit ter rata-rata (Ha) Dimana , Ha : tekanan rata-rata yang memberikan debit emit ter rata-rata Hn : tekanan minimal Variasi Tekanan Operasi

31. Distribusi tekanan pada sub unit Pipa Lateral Variasi Tekanan Operasi

32. Pipa Pembagi ( Man i Fold) Pipa pembagi juga merupakan pipa dengan pengeluaran banyak seperti pipa lateral. Variasi tekanan yang diijinkan dimana , (Δ Hm)a : variasi tekanan yang diij inkan, m, Δ Hs : variasi tekanan subunit yang diijinkan , m , Δ Hl : variasi tekanan sepanjang pipa lateral , m. Dimana , L : panjang pipa pembagi tunggal , m, Lp : panjang pipa pembagi ganda , m, Nr : jumlah lateral pada pipa pembagi , dan Sr : spasi lateral, m. Panjang pipa Panjang pipa pembagi tunggal : Panjang pipa pembagi ganda :

33. Pipa Pembagi ( Man i Fold) dimana , Hm : tekanan pemasukan pipa pembagi, m, Hl : tekanan rata-rata pemasukan pipa letaral, m, Δ Hm-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, Δ El : perbedaan elevasi ujung pipa pembagi (+ bila menaik dan – bila menurun), m. Tekanan pemasukan

34. Kehilangan Tekanan Kehilangan tekanan karena gesekan, hf, untuk pipa PVC dapat ditentukan dengan menggunakan kurva berikut: atau menggunakan persamaan Hazen-William berikut: Dimana , J : gradien kehilangan tekanan , m / 100 m F : faktor reduksi L : panjang pipa pembagi Pipa Pembagi (Man i Fold)

35. Gradien Kehilangan Tekanan Pipa PVC diberikan pada tabel di samping : D engan Faktor Reduksi pada tabel di bawah ini:

36. TERIMA KASIH MAGISTER TEKNIK SIPIL | FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NAROTAMA SURABAYA