Metode Perencanaan Sistem Irigasi Springkler

Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat


METODE PERENCANAAN SISTEM IRIGASI SPRINKLER

1. Umum

Secara garis besar, Schwab et al. (1981) membagi pengairan ke dalam empat

cara, yaitu: 1) pemberian air di permukaan tanah (surface irrigation), Pemberian air di

permukaan tanah meliputi penggenangan (flooding), biasanya di persawahan, dan

pemberian air melalui saluran-saluran (furrow irrigation) dan dalam barisan tanaman

(corrugation irrigation).2) pemberian air di bawah permukaan tanah (subsurface

irrigation), Pemberian air di bawah permukaan tanah dilakukan dengan menggunakan

pipa (tiles) yang dibenamkan ke dalam tanah. Pemberian air di permukaan dan di

bawah permukaan tanah disebut juga pengairan gravitasi, karena air dialirkan

berdasarkan gaya berat air 3) penyiraman (sprinkle irrigation), dan Pemberian air

dengan cara penyiraman mancakup oscillating sprinkler dan rotary sprinkler, semuanya

disebut juga overhead irrigation karena air diberikan atau disiramkan dari atas seperti

air hujan. Pemberian air dengan penyiraman sangat efisien. Pada tanah bertekstur

kasar, efisiensi pemakaian air dengan penyiraman dua kali lebih tinggi dari pemberian

air permukaan. 4) irigasi tetes (drip or trickle irrigation). Pada irigasi tetes, air

diberikan dalam kecepatan yang rendah di sekitar tanaman menggunakan emitter.

Pada pemberian air dengan penyiraman dan irigasi tetes, ke dalam air pengairan dapat

ditambahkan pestisida atau pupuk.

2. Sistem Irigasi Sprinkler

2.1 Definisi

Sistem Sprinkler

Irigasi Sprinkler (Sprinkler or spray Irrigation) adalah suatu metode pemberian air ke

seluruh lahan yang akan diirigasi dengan menggunakan pipa yang bertekanan melalui

nozzle. Sistem sprinkler dapat diklasifikasikan menjadi system permanent (Fixed/solid


set), portable dan semi portable (hand move atau mechanical move), traveling irrigator

(gun atau boom), center pivot atau linear move

Keutamaan

Irigasi Sprinkler adalah suatu system irigasi yang fleksibel dimana selain dapat

digunakan untuk menyiram tanaman juga dapat digunakan untuk pemupukan dan

pengobatan dan untuk menjaga kelembaban tanah dan mengontrol kondisi iklim agar

sesuai bagi pertumbuhan tanaman.

Adopsi dari system sprinkler ini tergantung pada keuntungan ekonomis dan

lingkungan yang akan didapatkan dibandingkan dengan system irigasi yang lain. Sistem

sprinkler sekarang ini digunakan untuk berbagai jenis tanaman terutama komoditas

yang bernilai tinggi seperti buah-buahan, sayuran dan digunakan pada berbagai jenis

lahan dan topografi.

Keuntungan Irigasi Sprinkler

Sistem irigasi sprinkler cocok untuk semua jenis tanah apabila application rate-

nya sesuai dengan kapasitas inflitrasi tanahnya. Termasuk juga pada lahan marginal

yang memiliki kapasitas infitrasi atau kapasitas menyimpan air yang rendah.

Dapat mengontrol pemberian air pada tanaman sehingga dapat mengurangi

tingkat pertumbuhan tanaman yang vegetatif dan memperbesar peluang

tanaman untuk tumbuh secara generatif dimana akan meningkatkan

produktivitas hasil panen.

Desain dapat dirancang secara fleksibel sesuai dengan jenis tanaman, tenaga

kerja yang tersedia dan penghematan energi

Dapat dilakukan fertigation atau pemberian nutrisi tanaman melalui system

irigasi

Dapat digunakan untuk mengontrol iklim bagi pertumbuhan tanaman

Dapat menjaga tanah tetap lembut agar cocok bagi pertumbuhan seedling

(persemaian)

Mempercepat perkecambahan dan penentuan panen


Kerugian Sistem Sprinkler

Memerlukan biaya investasi yang tinggi

Keseragaman distribusi air dapat terus menurun seiring dengan waktu

Angin sangat berpengaruh atas keseragaman distribusi air

Dapat mengakibatkan kanopi tanaman lembab dan mendatangkan penyakit

tanaman

Dapat merusak tanaman muda pada saat air disiramkan

2.2 Jenis-Jenis Sistem Sprinkler

Sistem sprinkler dapat diklasifikasikan menjadi system permanent (Fixed/solid

set), portable dan semi portable (hand move atau mechanical move), traveling irrigator

(gun atau boom), center pivot atau linear move

a. Sistem permanent (Fixed/Solid Set)

Solid Set Sistem adalah sebuah system Irigasi Sprinkler dimana jaringan pipa

dan sprinkler ditempatkan secara permanent pada lahan. Biasanya jarak antar pipa

sama dengan jarak antar sprinkler sehingga menimbulkan jarak yang bujur sangkar

(square spacing). Pipa dapat dikubur di dalam tanah (biasanya PVC atau besi) atau

dapat juga berjenis alumunium dan dapat dipindahkan.


Gambar 1. Desain dan Aplikasi Solid Set Sistem Irigasi Sprinkler

b. portable dan semi portable (hand move atau mechanical move),

Hand Move system

System portable yang paling simple adalah digerakkan atau dipindah dengan

tangan. Terdiri dari satu pompa, pipa utama dan pipa lateral dilengkapi dengan rotary

sprinkler dengan jarak 9-24 m setiap bagian. Pipa lateral biasanya berdiameter 50 mm

s/d 125 mm, dapat diangkat atau dipindahkan dengan mudah. Cara operasinya pipa

lateral dipindah dari satu bagian ke bagian lain dengan tenaga manusia dengan

Gambar 2. system portable dengan menggunakan dua buah pipa lateral


melepas sambungan pada pipa utama. Berpindahnya pipa lateral tergantung pada set

time. Untuk areal yang lebih luas dapat digunakan lebih dari satu pipa lateral.

Side Roll

Sistem Side roll atau biasa disebit juga Wheel roll seperti terlihat pada gambar,

terdiri dari sebuah lateral, biasanya panjangnya 1,25 mil; Pipanya berperan seperti

sebuah poros sumbu. Pipa berdiamater antara 4-5 inci.; dan roda berdiameter 4-10

kaki. System ini mampu mengairi lahan seluas 60x90 kaki. Setelah selesai mengairi satu

set, mesin akan menindahkan roda ke set berikutnya. Sprinkler diletakkan diatas

connector yang memungkinkannya tetap berada diatas ketika roda berputar. System

ini tidak direkomendasikan untuk topografi lahan yang mempunyai kemiringan lebih

dari 5 persen.

Gambar 3. Desain dan Aplikasi Side Roll System

c. Traveling Big Gun

Sistem Traveling Big Gun menggunakan sprinkler

berkapasitas besar (diameter 3/4 sampai 1,5 inci) dan

bertekanan besar (90 -125 PSI) untuk melemparkan

air ke tanaman (radius 175-350 kaki). Traveling big

guns dapat terdiri dari pipa hard hose dan selang

fleksibel. Pada system selang yang keras, selang


polietilen keras di pasang pada rel atau trailer. Trailer ini berada ditengah ataupun

diujung lahan. Gun ditempatkan diujung selang kemudian selang ditarik ke ujung

lahan. Selang ini kemudian ditarik oleh rel mengitari lahan. Pada flexible hose system,

gun dipasang pada sebiah kereta. Sebuah pipa fleksibel yang tersambung dengan

mainline mengisi air ke gun.

Gambar 4. Aplikasi Traveling Big Gun

d. Center pivot atau Linear move

Center Pivot

Pada system ini mesin yang digunakan terdiri dari pipa lateral dari baja galvanisyang

berputar dalam satu sumbu dari luas areal yang diairi. Pipa lateral mensuport airdari

ketinggian 3 m diatas tanah dipegang oleh frame baja dan kabel-kabel. Jarak antara

frame rata-rata 30 m, panjang pipa lateral bervariasi 150-600 m.air disuplai ke pusat

pivot melalui pipa utama menyilang lapangan atau dari sumur yang berlokasi dekat

pivot, kemudian didistribusi melalui swivel joint ke lateral dan sprinkler. Ketika

mengairi, pipa lateral berputar secara kontinyu. Pembasahan radius lapangan bisa

mencapai 100 ha, tergantung juga panjang pipa lateral yang ada. Satu putaran

membutuhkan 1- 100 jam tergantung dari letak puncak air yang dipakai. Lambatnya

putaran pipa lateral berarti lebih banyak air yang digunakan.


Gambar 5. Desain dan Aplikasi Center Pivot

Linear Move

Sistem irigasi Linear Move (sering disebut juga lateral move) dibangun dengan

cara yang sama seperti center pivot. Perbedaannya adalah menara bergerak pada

kecepatan dan arah yang sama. System ini dirancang untuk mengairi petak lapangan

berbetuk persegi yang bergerak secara kontinyu. Salah satu cara untuk mengairi areal

yang luas umumnya dikonstruksi melalui center pivot yang mensupport pipa lateral di

atas tanaman melalui tower yang tersedia. Air dapat disuplai dari suatu fleksibel hose

atau dari saluran sepanjang tepi atau ditengah-tengah lapangan. Pipa lateral

digerakkan dengan motor yang ada pada setiap tower dan dikontrol sama seperti pada

center pivot.

Gambar 6. Desain dan Aplikasi Linear Move


3.3. Desain Sistem Stationary Big Gun

3.3.1. Definisi

Sistem ini dapat digunakan untuk berbagai pada berbagai aplikasi sistem irigasi.

Sistem ini terdiri dari pompa dan pipa mainline. Keuntungan dari sistem gun ini adalah

memberikan aplikasi debit (flow rate) yang lebih besar dan diameter basahan yang

lebih besar pula sehingga kebutuhan akan tenaga kerja dapat dikurangi.

Gun memiliki ukuran nozzle berkisar antara 0,5 sampai 2 inci dan beroperasi

baik pada tekanan 50 sampai dengan 120 PSI. Gun sprinkler biasanya mempunyai

tingkat application Rate yang tinggi.

Gambar 7. Salah Satu contoh Lay Out Stationary Big Gun

Keuntungan:

Memiliki lebih sedikit benda mekanik sehingga mengurangi mal fungsi

Masalah plugging lebih sedikit karena ukuran nozzle lebih besar

Lebih fleksibel untuk diaplikasikan pada berbagai bentuk lahan


Kebutuhan akan pipa jauh lebih sedikit

Kebutuhan akan tenaga kerja jauh lebih sedikit

Kelemahan:

Biaya investasi tinggi

Pola aplikasi air mudah dipengaruhi oleh angin

Memiliki kecenderungan untuk mengaplikasikan air lebih besar dari

kebutuhannya.

Figure 8. Gun sprinklers use large diameter nozzles to discharge high flow rates at high

pressures.

Sistem gun memerlukan input energi yang lebih besar karena operasi tekanan yang lebih besar.

3.3.2. Komponen-komponen Dasar dari Sistem Gun

a. Gun Nozzle

Gun sprinkler memiliki ukuran nozzle, debit, tekanan dan diameter basahan

yang lebih besar daripada sprinkler biasa. Seperti terlihat pada tabel dibawah ini

Table 1. General Flow Rates and Coverage Diameters for Big Gun Sprinklers. Nozzle size is in inches. Flow rate is gallons per minute (G P M). Operating pressure is in pounds per square inches (P S I). Coverage diameter (D I A) is in feet (f t)


P S I

Nozzle 0.5"

Nozzle 0.75"

Nozzle 1" Nozzle 1.25"

Nozzle 1.5" Nozzle 1.75"

Nozzle 2"

G P M

D I A

G P M

D I A G P M

D I A G P M D I A G P M D I A G P M D I A

G P M

D I A

50 50 205 115 256 204 300 325 353 -- -- -- -- -- --

60 55 215 126 270 224 316 358 373 515 430 695 470 912 512

70 60 225 136 283 243 338 385 388 555 450 755 495 980 528

80 64 235 146 295 258 354 413 403 590 470 805 515 1047 548

90 68 245 155 306 274 362 440 418 625 485 855 535 1105 568

100 72 255 163 316 289 372 463 430 660 500 900 550 1167 592

110 76 265 171 324 304 380 485 440 695 515 945 565 1220 607

120 -- -- -- -- -- -- -- -- 725 530 985 580 1277 622

130 -- -- -- -- -- -- -- -- 755 540 1025 590 1333 640

Note: If your exact numbers are not in the table, then estimate your value based on the numbers yours.

Berbagai jenis sprinkler dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

b. Riser

Riser adalah pipa berdiameter kecil yang menghubungkan sprinkler dengan

lateral. Ukuran pipa berkisar antara 12-25 mm tergantung dari ukuran sprinkler itu

sendiri. Riser dan sprinkler ini dihubungkan dengan menggunakan sekrup yang

menyusup. Tinggi dari pipa riser ditentukan agar sprinkler dapat beroperasi diatas

canopy tanaman. Riser dipasang pada lateral di coupler pipa.


c. Pipa lateral

Pipa lateral adalah pipa yang berfungsi untuk mengantarkan air dari pipa utama

ke komponen sprinkler. Pipa ini juga dapat diletakkan permanent atau portable dan

terbuat dari bahan yang sama seperti pipa utama dengan ukuran yang lebih kecil.

d. pipa utama

Main line (pipa utama) adalah pipa yang berfungsi menghantarkan air dari

pompa ke pipa lateral. Dalam prakteknya pipa utama adalah berupa pipa yang dapat

ditempatkan permanent di atas medan, atau pada beberapa kasus ada yang

ditempatkan di bawah tanah, dan ada juga yang dibuat mudah diangkat (portable)

sehingga mudah dipindah dari satu lapangan ke lapangan lainnya.

e. Pipa sub utama

sama halnya pipa utama pipa ini berfungsi menghantarkan air ke pipa lateral,

namun hanya diperlukan apabila jaringan pipa utama cukup sulit untuk langsung

menjangkau pipa lateral secara langsung.

Berbagai kriteria atau persyaratan yang diperlukan dalam memilih pipa

mainline atau lateral adalah sebagai berikut:

Pemilihan pipa lateral harus memperhitungkan jumlah sprinkler yang akan

dipasang sepanjang lateral sehingga perbedaan antar tekanan sprinkler

tidak melebihi 10 persen dari operasi tekanan sprinkler.

Table 1. Maximum Allowable Number Of Sprinklers Per Lateral Line*

Size Of Lateral PVC Pipe, inches

1/4 inch nozzle 9/32 inch nozzle

50 psi 55 psi 60 psi 50 psi 55 psi 60 psi

1-1/4 3 3 3 -- -- --

1-1/2 4 3 3 3 3 3

2 6 6 6 5 5 5

2-1/2 10 9 9 8 8 8

3 13 12 12 11 11 10

4 20 20 19 17 17 16


* Based on using one Class 160 lateral pipe size.

Ukuran pipa dipilih agar kecepatan aliran tidak melebihi 5 fps (feet per

second)

Table 2 memberikan gambaran maximum flow rate pada berbagai ukuran pipa.

Table 2. Maximum Main Line Flow Rate For Class 160 PVC Pipe.*

Pipe Size, inches Flow Rate, gpm

2 55

2-1/2 85

3 125

4 210

6 450

* If Class 200 or Schedule 40 PVC pipe is used, the designer should consult the proper friction loss and velocity tables. Maximum flow rate will be lower than that shown for Class 160 PVC.

Atau pada debit yang lebih bervariasi dapat mengacu pada tabel berikut ini:

Tabel 3. Ukuran Pipa pada berbagai Debit Rancangan

Initial Design Flow Minimum Pipe Size

0 - 5 GPM 3/4"

5 - 15 GPM 1"

15 - 30 GPM 1 1/4"

30 - 40 GPM 1 1/2"

40 - 70 GPM 2"

70 - 100 GPM 2 1/2"

100 - 160 GPM 3"

f. pengatur tekanan/ aliran /valve and coupler


g. pompa

Pompa berfungsi untuk menyalurkan air dari sumbernya (reservoir, sungai,

sumur/air tanah) kemudian menyalurkan ke system irigasi melalui komponen-

komponen system irigasi sprinkler lainnya. Pompa digerakkan dengan unit tenaga

mesin pembakaran dalam suatu motor listrik.

3.2. Prinsip Hidrolika dalam Perencanaan Sistem Sprinkler

3.2.1 Hidrolika Dasar

Hidrologi dasar merupakan ilmu yang mempelajari mengenai pergerakan air

dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Air bergerak dari atas ke bawah, atau lebih tepatnya,

air mengalir dari tempat yang memiliki energi tinggi ke tempat yang memiliki energi

lebih rendah. Energi ini disebut dengan Energi Potensial (Ep). Sementara itu jenis

Energi Potensial yang lain adalah tekanan. Kedua jenis Energi Potensial ini memiliki

hubungan sebagai berikut:

Pada Sistem Irigasi Sprinkler, air berasal dari tempat yang bertekanan tinggi lalu

keluar dari lubang nozzle dimana dimana tekanannya berubah menjadi nol. Energi

tersebut tidak hilang tetapi berubah menjadi kecepatan aliran air yang disebut dengan

Energi Kinetik.

Hubungan antara kedua energi tersebut, dirumuskan ke dalam sebuah

persamaan yang disebut dengan persamaan Bernaulli:

H = V2/2g + p/w + y

Dimana :

H = energi air

V = kecepatan aliran air

G = percepatan gravitasi

1 PSI = 2,31 Feet


W = berat air per unit volume air

Y = elevasi

Salah satu prinsip energi menyebutkan bahwa energi tidak dapat dihilangkan namun

dapat berubah bentuk ke bentuk energi lainnya. Sehingga suatu massa air yang

bergerak tidak dapat hilang energinya namun dapat berkurang akibat adanya friction

loss. Hubungan aliran energi pada satu tempat (A) ke tempat lain (B) dan friction loss

adalah sebagai berikut:

Ha = Hb + hf

Friction loss terkait erat dengan aliran air dalam pipa dan tingkat kekasaran

dinding pipa. Semakin tinggi kecepatannya maka semakin tingggi pula friction loss. Dan

semakin kasar dinding dalam pipa maka semakin tinggi pula kehilangan energi akibat

friction loss.

Friction Loss dihitung dengan formula Hazen-Williams sebagai berikut:

852.1

HW87.4

10

f CQ

DL10x22.1h

Dimana:

hf = friction loss sepanjang pipa lateral (m)

L = panjang pipa (m)

D = Diameter pipa

Q = debit total sepanjang pipa lateral (L/det)

CHW= koefosien Hazwn-Williams

Sedangkan Q dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Q = 5,163 x 10-6 C D2,63 S0,54 (Bouthillier, 1981)

Dimana :


Q = Flow rate l/min

C = konstanta C = 130 untuk pipa alumunium

D = diameter dalam mm

S = head loss dalam m/km

63,2654,0

10163,5 xCxDxQS

Untuk mendapatkan actual Head loss dalam lateral, Head loss dalam pipa harus

dikalikan dengan value dari f pada tabel dibawah ini.

Tabel 4. “F” Nilai pengali dengan Friction loss untuk mendapatkan actual loss pada

sepanjang pipa lateral.

Jumlah

Sprinkler

“F”

1 1,0

2 0,625

3 0,518

4 0,469

5 0,440

6 0,421

7 0,408

8 0,398

9 0,391

10 0,385

12 0,376

14 0,370

16 0,365

18 0,361

20 0,359

22 0,357


24 0,355

26 0,353

28 0,351

30 0,350

35 0,347

40 0,345

50 0,343

100 0,338

00 0,333

Pada pipa lateral, diameter pipa harus dipilih sedemikian rupa sehingga friction

loss ditambah dengan adanya perubahan elevasi sepanjang pipa lateral tidak lebih

besar perbedaannya sebanyak 20% dari rata-rata tekanan yang dibutuhkan masing-

masing sprinkler (Withers, 1980). Berdasarkan catatan Prof. Penkava, perbedaan

maksimal dari tekanan yang dibutuhkan setiap sprinkler antara sprinkler pertama

dengan sprinkler terakhir tidak lebih dari 5 PSI.

Untuk mengitung perbedaan tekanan (energi) sepanjang lateral dapat

menggunakan prinsip energi dan hubungannya dengan friction loss seperti disebutkan

diatas. Dimana energi air yang mengalir sepanjang pipa adalah tekanan (pressure) dan

debit (flow rate). Jika energi disalah satu ujung pipa telah diketahui maka kita dapat

mengetahui energi diujung pipa lainnya dengan menguranginya dengan friction loss.

Pada prinsipmya, Friction loss ditambah dengan energi kinetik air akan sama dengan

energi air pada ujung pipa.

Tekanan

Tekanan adalah ukuran dari energi yang diperlukan untuk operasi system

sprinkler. Lebih spesifik adalah menentukan suatu gaya yang bekerja secara merata

pada suatu luas permukaan yang diukur dalam Newton per meter persegi (N/m2).

Tekanan juga sering dinyatakan dalam bar. 1 bar = 100 kN/m2. untuk suatu system


rotary sprinkler dengan skala kecil biasanya dioperasikan pada tekanan 300 kN/m2

atau 3 bar. Satuan lain dari ukuran tekanan adalah dalam pon per inchi kuadrat

(Pon Per Square Inch/PSI) untuk imperial unit dan kilogram per centimeter persegi

untuk unit eropa.

Discharge atau Debit

Kecepatan aliran air dalam pipa disebut velocity, yang diukur dalam meter per

detik (m/dtk). Debit adalah volume air yang mengalir sepanjang pipa setiap detik

yang diukur dalam meter kubik perdetik (m3/dtk). Debit aliran dalam pipa diukur

menggunakan pengukuran aliran (flow meter). Dengan mencatat waktu yang

diperlukan didapat perhitungan debit sebagai berikut:

)(det)()(

3

ikibutuhkanWaktuyangdmvolumeairQDebit

3.3.2.2. Energi Air untuk menggerakkan Sistem Irigasi Sprinkler

Gravity Flow Water System


Pompanisasi

Bila kita melihat suatu pompa sebagai sebuah mesin, maka kita melihat

bagaimana mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) atau motor

listrik yang ada dalam pompa merubah energi mekanik yang dihasilkan menjadi

energi air. Dalam sistem sprinkler untuk irigasi penyediaan energi berdasarkan

tekanan dan debit yang diperlukan untuk mendistribusi air ke dalam pipa utama

(mainline) dan pipa lateral untuk dipencarkan ke areal irigasi. Pompa yang paling

umum digunakan untuk sistem sprinkler adalah pompa tipe centrufugal.

Kinerja pompa centrifugal direncanakan dengan kecepatan konstan, dimana kinerja

pompa dapat ditampilkan dari:

Tekanan dan debit

Kebutuhan tenaga

Efisiensi

Perhitungan dalam pemilihan pompa

Membuat sketsa pompa dan lay out pemipaan

Menentukan kapasitas


Menentukan tinggi tekan total

Mengkaji kondisi cairan yang dipompa

Memilih kelas dan jenis pompa

A pump must provide the required flow at the pressure needed to deliver the water to the application devices (e.g., sprinkler heads).

3.3.4. Operasional Sistem Sprinkler

a. Distribusi Air dan sprinkler spacing

Untuk mendesain suatu sistem sprinkler terutama rotary sprinkler yang

menghasilkan irigasi secara merata untuk semua bagian yang dibasahi adalah sangat

sulit. Normalnya dalam penggunaannya hanya bagian permukaan yang merata

sedangkan pola distribusi yang terjadi berbentuk seperti segitiga (triangle) seperti

terlihat pada gambar. Agar distribusi lebih merata, beberapa sprinkler dapat

dioperasikan secara bersama-sama dan didistribusi secara saling menindih

(overlapping), lihat gambar. Penentuan jarak diantara sprinkler satu dengan yang lain

untuk overlaping yang baik harus 65% dari diameter basah.

Gambar Areal Basahan (Wetted Area) dari sprinkler tanpa overlap


Net wetted area for multiple sprinklers in square sprinkler pattern

Net wetted area of stationary sprinkler along a single lateral

b. application rate

Application Rate (Ar) adalah jumlah rata-rata air yang dapat disampaikan ke tanah

ketika sprinkler beroperasi. Ar diukur dalam mm per jam atau inches per hour.

Rumus dari Ar adalah sebagai berikut :

Ar = Application Efficiency (Ea) × Precipitation rate (Pr)………………………. (1)

Dimana

Nilai application eficiency dari setiap sprinkler bervariasi dari

60% to 80%, atau rata-rata 70%

The Precipitation Rate (Pr) adalah jumlah air rata-rata yang dikeluarkan dari

sebuah nozzle untuk menutupi areal yang akan dibasahi oleh sebuah nozzle

Precipitation rate dapat dihitung dengan menggunakan formula sebagai

berikut:


Pr (inches/hr) = 96.3 × nozzle flow rate (gpm)/area covered (ft2) …………(2)

Application rate tergantung pada ukuran nozzle, operasi tekanan dan jarak antara

sprinkler. Secara umum Application rate dapat dihitung dengan rumus:

eredareaefficiencynapplicatioxedischnRateApplicatio

cov....arg

………………………………..(3)

Tingkat Infiltrasi

Application rate harus selalu lebih kecil dari rate pada kondisi kemampuan tanah

menyerap air (infliltration rate). Ini dilakukan untuk mencegah pengaruh aliran

permukaan (run off) yang terjadi dan kemungkinan erosi tanah.

Jumlah air yang dapat diserap oleh tanah disebut dengan infiltration rate. Ir ditentukan

oleh beberapa hal, terutama oleh tekstur tanah itu sendiri. Dibawah ini adalah

petunjuk mengenai tingkat infiltrasi yang mungkin terjadi pada beberapa jenis tekstur

tanah.

Tabel…………… Infiltration Rate (dalam inchi) pada Beberapa Jenis Tekstur Tanah

Coarse Sand ¾ - 2 inci per jam

Fine Sand ½ - 1 inci per jam

Fine sandy Loam 1/3 – ¾ inci per jam

Silt Loam ¼ - 4/10 inci per jam

Clay Loam 1/10 – ¼ inci per jam

Sumber : Hansen and W. Trimmer, Irrigation Raun Off Control Strategies, 1997

c. kebutuhan air tanaman (root zone, ET)

Ketersediaan air bagi tanaman dipengaruhi oleh hujan, air irigasi, drainase,

perkolasi dan evapotransporasi. Kebutuhan air tanaman merupakan evapotranspirasi

(Et) adalah merupakan kombinasi dari transpirasi tanaman ditambah evaporasy dari


permukaan tanah. Et dapat diukur dengan menggunakan beberapa metode seperti

metode Thornthwaite (1948), Penman (1956), serta Blaney dan Criddle (1962).

Parameter-parameter penduga kebutuhan air yang digunakan antara lain adalah iklim,

tanah, dan faktor tanaman (kc)

d. Set time dan Penjadwalan Irigasi

Set time adalah waktu yang diambil untuk sprinkler dalam mengirigasi areal

dalam satu posisi. Set time tergantung pada application rate dan irigasi yang

diperlukan. Menyesuiakan set time dengan kedalaman air irigasi yang diperlukan

dengan application rate dilakukan agar didapat pengoperasian sistem yang bagus

sehingga dapat memaksimalkan air yang dapat disimpan pada kedalaman akar yang

diperlukan tanaman.

Set Time = Irrigation Need / Application Rate

Penjadwalan pengairan adalah proses untuk menentukan kapan untuk mengairi

lahan dan seberapa banyak air yang disiramkan. Penjadwalan dipengaruhi oleh desain

sistem, perawatan dan pengoperasian sistem serta ketersediaan air. Tujuan

penjadwalan penyiraman adalah untuk mengaplikasikan air hanya untuk keperluan

tanaman saja dengan telah memperhitungkan evaporasi, run off dll.

e. Angin

Pancaran air dari sprinkler sangat mudah ditiup oleh angin dan ini dapat

mengurangi pola pembasahan areal secara uniform. Untuk mengurangi pengaruh

dari angin, sprinkler dapat dioperasikan secara bersama-sama (serentak).

Hubungan pengaruh dari kecepatan angin yang terjadi pada sepanjang jarak dari

penyemprotan dan diameter lingkaran basah yang terjadi diberikan pada tabel

dibawah ini.


Tabel… Pengaruh kecepatan angin pada jarak sprinkler

Wind Speed Diameter of Wetted Circle (m)

32 37 42

(m/det) Sprinkler Spacing (m)

No Wind 21 24 27

0 – 2,5 18 21 24

2,5 – 5,0 15 18 21

0ver 5,0 9 12 12

3.3.5 Tahapan Desain Sistem Sprinkler

Desain irigasi sprinkler dilakukan dengan mengikuti diagram alir prosedur desain

seperti pada Gambar 2. Tahapan desain tersebut adalah sebagai berikut:

a. Menyusun nilai faktor-faktor rancangan, yang meliputi sifat fisik tanah, air tanah

tersedia, laju infiltrasi, evapotranspirasi tanaman, curah hujan efektif, dan

kebutuhan air irigasi.

b. Menyusun rancangan pendahuluan, mencakup pembuatan skema tata letak (layout)

serta penetapan jumlah dan luas sub-unit dan blok irigasi.

c. Perhitungan rancangan hidrolika sub-unit dengan mempertimbangkan karakteristik

hidrolika pipa dan spesifikasi sprinkler. Apabila persyaratan hidrolika sub-unit tidak

terpenuhi, alternatif langkah/penyelesaian yang dapat dilakukan adalah

(a)modifikasi tata letak,

(b) mengubah diameter pipa dan atau

(c) mengganti spesifikasi sprinkler.

d. Finalisasi (optimalisasi) tata letak.


e. Perhitungan total kebutuhan tekanan (total dynamic head) dan kapasitas

sistem,berdasarkan desain tata letak yang sudah final serta dengan

mempertimbangkankarakteristik hidrolika pipa yang digunakan.

f. Penentuan jenis dan ukuran pompa air beserta tenaga/mesin penggeraknya.

Perhitungan rancangan hidrolika sub unit merupakan tahapan kunci dalam

prosesdesain irigasi sprinkler. Persyaratan hidrolika jaringan perpipaan harus dipenuhi

untuk mendapatkan penyiraman yang seragam (nilai koefisien

keseragaman/coefficient of uniformity harus > 85 %). Mengingat jumlah dan spesifikasi

sprinkler maupun jenis dan diameter pipa yang sangat beragam, makatahapan

rancangan hidrolika sub unit harus dilakukan dengan metoda coba-ralat.

Metode Perencanaan Sistem Irigasi Springkler

Documents

Transcript of Metode Perencanaan Sistem Irigasi Springkler