38
Teknik Irigasi dan Drainase Modul Kuliah 1 Dr. Ir. Syahrul, M.Sc. Teknik Pertanian Universitas Syiah Kuala

Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Teknik Irigasi dan Drainase

Modul Kuliah 1

Dr. Ir. Syahrul, M.Sc. Teknik Pertanian Universitas Syiah Kuala

Page 2: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

2

KEBUTUHAN IRIGASI DAN PENJADWALAN

Pendahuluan

Alasan utama irigasi tanaman adalah sebagai supplemen bagi air yang

tersedia dari sumber alami seperti curah hujan, embun, banjir dan air tanah

yang naik ke zone perakaran. Irigasi dibutuhkan suatu areal pertanian

dimana air dari sumber alami hanya cukup untuk memproduksi tanaman di

sebagian waktu dalam setahun, atau hanya cukup untuk beberapa tahun

tetapi tidak untuk tahun yang lain. Jumlah dan waktu irigasi tergantung pada

iklim, tanah dan faktor tanaman.

Hubungan Tanaman-Tanah-Atmosfir

Hubungan tanaman-tanah-atmosfir adalah sebagai berikut : tanaman

membutuhkan air, tanah menyimpan air yang dibutuhkan oleh tanaman, dan

atmosfir memberikan energi yang dibutuhkan oleh tanaman untuk mengambil

air dari dalam tanah. Peran tanaman, tanah dan atmosfir dijelaskan pada

bagian berikut.

Tanaman

60 sampai 95% dari tanaman yang aktif secara fisiologis adalah air. Air

dibututuhkan oleh proses didalam tanaman untuk :

1. pencernaan

2. fotosintesis

3. transpor mineral dan fotosintetat

4. pendukung struktural

5. pertumbuhan

6. transpirasi

Tanah

Tanah menyimpan air yang dibutuhkan tanaman. Gaya adsorpsi dan gaya

kapiler (keduanya disebut gaya matric) menahan (menyimpan) sejumlah air

Page 3: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

3

yang dapat diambil dan digunakan oleh tanaman, di pori diantara partikel

tanah.

Page 4: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

4

Page 5: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

5

Page 6: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

6

Air yang tersedia bagi tanaman berada pada kadar air tanah antara kapasitas

lapang (field capacity=fc) dan titik layu permanen (permanent wilting

point=pwp). Kadar air tanah pada kapasitas lapang adalah kadar air tanah

kurang dari keadaan jenuh, sedangkan titik layu permanen adalah kadar air

tanah sebelum kering absolut. Persamaan berikut adalah untuk menghitung

air tersedia bagi tanaman (Available Water=AW)

AW = Drz (fc – pwp)/100

Contoh :

Pertanyaan :

Tentukan air tersedia bagi tanaman (AW) jika tekstur tanah adalah lempung

(loam) dengan kedalaman perakaran 60 cm.

Jawab :

- Dari Table 1.2, tekstur tanah lempung (loam) mempunyai fc rata-rata

= 31(% v) pwp rata-rata = 14 (% v).

- Drz = 60 cm

- Maka :

AW = 60 (31 – 14)/100 = 10.2 cm

Walaupun, tanaman secara teoritis mampu mengambil air dari tanah pada

kadar air diatas titik layu permanen, tetapi laju aktualnya menjadi menurun

seiring dengan berkurangnya kadar air tanah, seperti ditunjukkan pada Figure

1.2 dibawah.

Page 7: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

7

Dari Figure 1.2 terlihat bahwa laju transpirasi menurun dengan semakin

menurunnya kadar air tanah. Pada Figure 1.2 juga didefinisikan c sebagai

kadar air tanah kritis. Pada kadar air tanah antara fc dan c terlihat bahwa

penurunan laju transpirasi sangat landai, dibandingkan antara c dan pwp,

dimana penurunan laju transpirasi sangat curam. Jadi kadar air tanah antara

c dan fc menunjukan air tersedia segera bagi tanaman, sehingga produksi

tanaman dapat lebih tinggi pada kisaran kadar ini, dibandingan kadar air pada

kisaran antara pwp dan c .

Irigasi normalnya dijadwalkan agar kadar air tanah selalu berada diatas c.

Kadar air tanah antara fc dan c disebut Readily Available Water atau Air

Tersedia segera bagi tanaman. Persamaan berikut adalah untuk menghitung

RAW :

RAW = Drz (fc - c)/100

AW

RAWMAD

RAW = (MAD)(AW)

= (MAD)(Drz) (fc – pwp)/100

Page 8: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

8

pwp)-(fc

-(fcMAD c )

fcpwp)-MAD(fcc

Page 9: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

9

Page 10: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

10

Page 11: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

11

Atmosfir

Atmosfir menyediakan energi yang dibutuhkan oleh tanaman untuk

mengambil air dari tanah. Jika air tanah tidak terbatas dan stomata terbuka

penuh, kondisi di atmosfir yang menentukan laju transpirasi tanaman.

Faktor-faktor yang sangat menentukan transpirasi adalah :

kelembaban udara (humidity) disekitar tanaman,

temperatur dan kelembaban udara yang dihembus angin ke tanaman ,

radiasi netto yang tersedia bagi tanaman

Page 12: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

12

Consumptive Use dan Evapotranspirasi

Air dipindahkan ke atmosfir melalui evaporasi air (padatan dan cairan) dari

permukaan tanah dan tanaman dan juga melalui transpirasi tanaman. Karena

kedua proses tersebut, masing-masing tidak mudah dipisahkan, lalu keduanya

digabung terminologinya dan disebut sebagai evapotranspirasi (ET).

Consumptive Use (CU) adalah sejumlah air yang digunakan untuk semua

proses fisiologi tanaman (bukan hanya transpirasi) dan juga termasuk

kehilangan air karena evaporasi langsung dari permukaan tanah dan

tanaman. Jadi jumlah CU melebihi jumlah ET dalam hal penggunaan air untuk

pencernaan tanaman, fotosintesis, pengangkutan mineral, mendukung

struktur dan pertumbuhan tanaman. Karena selisihnya kurang dari satu

persen ( < 1% ), maka ET dan CU biasanya diasumsikan sama (ET ≈ CU).

Penentuan Evapotranspirasi

ET tanaman ditentukan dengan pengukuran langsung atau dengan

perhitungan melalui data tanaman dan data iklim. Teknik pengukuran

langsung dengan jalan isolasi tanaman dari lingkungannya dan menentukan

ET dengan pengukuran. Beberapa persamaan teoritis dan empiris sudah

dikembangkan untuk menghitung ET tanaman. Persamaan-persamaan ini

digunakan untuk menduga ET karena pengukuran ET tidak tersedia.

Pengukuran Langsung

Pada umumnya teknik pengukuran langsung didasarkan pada hukum

kekekalan massa. Persamaan 1.6 mendefinisikan hukum kekekalan massa

untuk volume terkendali (control volume) dalam Gambar 1.6.

Inflow – outflow = ∆ S = Drz ( f - i) (1.6)

Page 13: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

13

Dimana,

Inflow = aliran masuk total ke volume terkendali selama interval waktu

tertentu (cm, in)

Outflow = aliran keluar total dari volume terkendali selama interval waktu

tertentu (cm, in)

∆ S = perubahan kelembaban didalam volume terkendali selama

interval waktu tertentu (cm, in)

Drz = kedalaman perakaran (dibawah permukaan tanah) (cm, in)

f = kadar air tanah akhir (desimal)

i = kadar air tanah awal (desimal)

Dari Gambar 1.4 diperoleh :

Inflow = I + P + SFI + LI + GW

Outflow = ET + RO + LO + L + DP

Dimana,

I = irigasi (cm, in)

P = presipitasi (cm, in)

SFI = aliran permukaan masuk ke volume terkendali (cm, in)

LI = aliran lateral bawah permukaan ke volume terkendali (cm, in)

GW = rembesan air bawah tanah ke volume terkendali (cm, in)

Page 14: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

14

ET = Evapotranspirasi (cm, in)

RO = aliran permukaan keluar dari volume terkendali (cm, in)

LO = aliran lateral bawah permukaan keluar dari volume terkendali

(cm, in)

L = kebutuhan pencucian (untuk keseimbangan garam) (cm, in)

DP = perkolasi dalam (pergerakan air kebawah keluar dari volume

terkendali ) (cm, in)

Sehingga,

ET = I + P + SFI + LI + GW – (ET + RO + LO + L + DP) - Drz ( f - i) (1.7)

Lisimeter

Page 15: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

15

Perhitungan evapotranspirasi

Semua metoda dalam perhitungan evapotranspirasi tanaman melibatkan

persamaan berikut :

ET = Kc ETo (1.8)

dimana,

ET = evapotranspirasi untuk tanaman tertentu

ETo = ET potensial atau ET tanaman referensi

Kc = koefisien tanaman

ET potensial adalah laju ET maksimum dimana air, jika tersedia, dapat

diambil oleh permukaan tanaman dari tanah. ET potensial tergantung pada

jumlah energi yang tersedia untuk evaporasi dan berubah dari hari ke hari.

ET tanaman referensi adalah ET potensial untuk suatu tanaman

referensi tertentu (biasanya rumputan atau alfalfa) dan dengan kondisi

lingkungan sekitar yang tertentu.

Penggunaan ET tanaman referensi lebih disukai daripada penggunaan

ET potensial, karena ET potensial berbeda untuk setiap tanaman yang

disebabkan oleh perbedaan kekasaran aerodinamis, serapan permukaan

(albedo), lokasi akibat dari perbedaan panas sensible dan panas laten yang

dipindahkan ke areal pertanaman. Sedangkan ET tanaman referensi adalah

sebaliknya, dimana mendefinisikan untuk tanaman referensi tertentu dan

kondisi lingkungan tertentu pula.

Berbagai metoda perhitungan dengan tingkat kebutuhan data dan

tingkat kompleksitas yang berbeda sudah dikembangkan untuk menghitung

ETo. Beberapa metoda membutuhkan data harian kelembaban relatif, radiasi

matahari, kecepatan angin dan temperatur udara, sementara yang lain hanya

membutuhkan temperatur udara rata–rata bulanan. Beberapa metoda adalah

berbasis hukum fisika, sementara yang lain ditentukan secara empiris.

Metoda perhitungan ETo dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Metoda aerodinamis

Page 16: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

16

2. Metoda keseimbangan energi

3. Metoda kombinasi

4. Metoda empiris (termasuk metoda berbasis temperatur, radiasi matahari

dan panci evaporasi)

Koefisien tanaman, Kc menghubungkan laju aktual tanaman

menggunakan air (ET) dengan ETo. Koefisien tanaman ini ditentukan secara

eksperimental dan menggambarkan fisiologi tanaman, tingkat penutupan

tanah (naungan), lokasi dimana data diperoleh, serta metoda yang digunakan

untuk menghitung ETo. Variasi nilai Kc yang disebabkan lokasi dan metoda

perhitungan ETo dapat diminimalkan apabila menggunakan ETo tanaman

referensi.

Nilai Kc untuk tanaman sayur–sayuran umumnya meningkat mulai dari

fase awal sampai fase perkembangan dan kemudian menurun sampai fase

akhir.

Gambar 1.7 Variasi nilai koefisien tanaman (Kc)

Kc untuk fase 1 ditentukan oleh rumus berikut (Doorenbos and Fruit) :

Kc = a ETo b

Fase

1

aw

al

Fase

2

Perk

em

bangan

tanam

an

Fase

3

Musi

m p

ert

engahan

Fase

4

Musi

m A

khir

Mulai penggunaan air

Akhir penggunaan air

Kc

Waktu (hari)

Page 17: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

17

dimana,

Kc = Kc fase 1

a = koefisien dari Tabel 1.3

ETo = rata–rata harian ET tanaman referensi selama fase 1

b = eksponen dari Tabel 1.3

Tabel 1.3. Nilai koefisien a dan b untuk menghitung Kc fase 1

Interval irigasi atau curah hujan (hari)

mm/hari inc/hari

a b a b

2

4

7

10

20

1.049

0.904

0.742

0.580

0.438

– 0.119

– 9.216

– 0.319

– 0.408

– 0.455

0.714

0.450

0.264

0.155

0.101

– 0.119

– 0.216

– 0.319

– 0.408

– 0.455

Contoh 1.1 Penentuan nilai lahan dan tanaman Kc

Diketahui:

ETo fase 1 = 4 mm/hari

Interval antara irigasi diharapkan 7 hari

Lokasi padang pasir (dry desert) (RH min < 20%), kecepatan angin 3 m/det

Ditanya :

Nilai Kc untuk tanaman jagung (140 hari) dan gandum (135 hari)

Jawab :

Jagung :

Kc fase 1 = 0.742 (4 mm/hari) -0.319 = 0.48

Kc fase 2 antara 0.48 dan 1.15 ( dari Tabel 1.4)

Kc fase 3 = 1.15 ( dari Tabel 1.4)

Kc fase 4 antara 1.15 dan 0.60 ( dari Tabel 1.4)

Page 18: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

18

Gandum :

Kc fase 1, 2 dan 3 sama seperti jagung

Kc fase 4 antara 1.15 dan 0.20 ( dari Tabel 1.4)

Page 19: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

19

Perhitungan ETo

1. Metoda Aerodinamis

Dalam metoda aerodinamis, flux uap adalah berbanding lurus dengan

rata-rata kecepatan angin dan perbedaan tekanan uap antara permukaan

yang terevaporasi dan udara sekitar permukaan tersebut

Persamaan Dalton adalah salah satu persamaan aerodinamis yang

tertua untuk menduga evaporasi dari suatu permukaan air. Persamaanya

adalah :

ETo = (es – e) f (u)

Dimana,

es = tekanan uap pada permukaan tanaman (dalam boundary layer

disekitar daun)

e = tekanan uap pada beberapa ketinggian diatas tanaman

f (u) = fungsi kecepatan angin horizontal

Page 20: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

20

2. Metoda keseimbangan energi

Apabila terdapat gradien tekanan uap dan air cukup tersedia, ET

ditentukan oleh ketersediaan energi untuk penguapan (evaporasi) air.

Energi yang tersedia untuk ET dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut :

ET = Qn + AD – S – A – C – P

Dimana,

Qn = radiasi netto

AD = adveksi

S = flux panas ke tanah

A = flux panas ke udara

C = tampungan panas pada tanaman

P = fotosintesis

Qn adalah radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi dikurangi

energi yang terrefleksi dan terreradiasi. C dan P biasanya diabaikan,

karena pada musim pertumbuhan normal, C+P kurang dari 2% Qn. Tetapi

untuk periode singkat beberapa jam, C dan P signifikan. S juga biasanya

diabaikan walaupun dapat mencapai 15% Qn .

Adveksi adalah perpindahan panas sensibel dan panas laten dari area

yang berbatasan dengan area yang dipertimbangkan. Walaupun adveksi

dapat sama dengan Qn di daerah beriklim arid, adveksi biasanya diabaikan

karena tidak ada cara yang mudah untuk mengevaluasinya. Sehingga,

metoda keseimbangan energi ini paling akurat ketika adveksi kecil.

Jika C, P, S dan AD diabaikan, maka persamaan menjadi :

Qn = ET + A

Page 21: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

21

3. Metoda kombinasi

Penman (1948) mengkombinasikan metoda aerodinamis dan metoda

keseimbangan energi, sehingga diperoleh :

anp

EQET (1.14)

dimana,

2

3.237

4098

a

sa

T

e (1.14a)

3.237

4.42908.19exp

a

asa

T

Te (1.14b)

a

a

T

P36 )10(13.2)10(49.2

1615 (1.14c)

26)10(44.51152.01013 hhPa (1.14d)

= kemiringan (slope) kurva tekanan uap vs. temperatur pada suhu udara

Ta (mbar/o C)

Qn = radiasi netto (mm/hari)

= konstanta psychrometric (mbar/oC)

Ea = faktor aerodinamis = f (esa , ea , u1) (mm/hari)

esa = tekanan uap jenuh pada temperatur udara Ta (mbar)

ea = tekanan uap aktual dari udara (mbar)

Pa = tekanan udara (mbar)

h = ketinggian dari muka laut (m)

Page 22: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

22

26)10(44.51152.01013 hhPa

Variasi dari persamaan Penman saat ini banyak digunakan untuk

menghitung ET. Perbedaan utama dari variasi tersebut terletak pada

bagaimana menntukan Qn dan Ea . Tabel 1.9 berikut menyajikan beberapa

metoda dalam menentukan Ea :

Tabel 1.9 Rumus perhitungan Ea yang digunakan dalam Persamaan Penman

Ea Referensi

(0.2625 + 0.1409 u)(esa – ea)

212.6 u /Pa (esa – ea)

(0.197 + 0.261 u) (esa – se )

(0.27 – 0.2333 u) (esa – ea)

(0.2738 – 0.147 u) (esa – ea)

Penman (1948)

Van Bavel (1966), Businger (1956)

Wright and Jensen (1978)

Doorenbos and Pruitt (1977)

Thom and Oliver (1977)

Note : u = kecepatan angin (m/det)

Pa = tekanan udara (mbar)

esa = tekanan uap jenuh pada temperatur udara rata-rata

ea = tekanan uap pada temperatur udara rata-rata = esa(RH/100) ;

RH dalam %

se = (es pada temperatur udara maksimum + es pada temperatur

udara minimum )/2

Tabel 1.10 berikut menyajikan berbagai rumus perhitungan Qn,

apabila pergukuran langsung tidak tersedia. Pemilihan rumus Qn yang

digunakan tergantung pada data iklim yang tersedia.

Tabel 1.10 Rumus Qn yang seing digunakan dalam persamaan

Penman

Page 23: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

23

Contoh :

Diketahui : Data iklim harian pada posisi Lintang = 46.25o dan Ketinggian =

275 m

Tgl hari ke (dari 1/1)

Temperatur rata-rata

(oC)

RH rata-rata

(%)

Radiasi matahari (Cal/cm2)

Kecepatan angin rata-rata

(m/det)

1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

7/7

8/7

9/7

10/7

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

21.5

18.0

14.5

16.5

18.0

14.0

14.5

16.5

22.0

23.5

39.5

52.5

55.0

56.0

58.0

60.0

61.0

48.5

46.0

44.0

701

713

762

796

510

815

773

536

733

796

2.10

3.00

0.75

0.30

2.37

2.01

1.30

0.78

1.08

0.71

Rata-rata 10 hari 17.9 52.1 714 1.44

Page 24: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

24

Ditanya : Tentukan ETo harian tanaman referensi rumput (grass) dengan

menggunakan rumus Penman versi Doorenbos and Pruitt

Jawab :

Qn = radiasi netto (mm/hari)

Hari esa ea ∆ Ra Qn Ea ETo

182 25.6 10.1 1.57 0.65 17.2 6.3 11.8 7.9

4. Metoda Empiris

Banyak metoda yang lebih mudah sudah dikembangkan untuk

menghitung ET yang didasarkan pada satu atau lebih parameter dasar

yang mempengaruhi ET. Parameter-parameter yang sering digunakan

adalah temperatur udara, radiasi matahari dan panci evaporasi. Secara

umum metoda-metoda tersebut cukup simple, tetapi tidak seakurat

persamaan Penman bila periode perhitungan kurang dari 5 hari. Metoda-

metoda empiris digunakan apabila semua data yang dibutuhkan

persamaan Penman tidak tersedia.

(i) Metoda Jensen-Haise

(ii) Panci evaporasi

(iii) Pendekatan Blaney-Criddle

(i) Metoda Jensen-Haise

1000 pengukuran

35 tahun

20 lokasi di barat US

Page 25: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

25

Data yang dibutuhkan :

Solar radiasi (mm/hari), tempratur harian rata-rata, rata-rata max min

tempratur untuk bulan dengan suhu udara rata-rata-nya tertinggi, elevasi dari

permukaan laut (dpl)

ETo = CT (T – Tx) Rs

CT = koefisien temperatur udara untuk suatu lokasi tertentu

T = temperatur udara harian rata-rata

Tx = konstanta untuk suatu lokasi tertentu

Rs = radiasi matahari total selama periode (dalam inchi atau mm)

minmax

3

21

1

ss

T

eeK

KhK

C

6

minmax54 )(K

heeKKT ssx

(ii) Panci evaporasi

ETo = Kp Ep

Page 26: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

26

(iii) Pendekatan Blaney-Criddle

2

1

KK

TPNKKET tSCS

TKKt 3

Kebutuhan irigasi

Kebutuhan irigasi suatu tanaman adalah jumlah total air yang harus

diberikan oleh irigasi untuk tanaman bebas penyakit, tumbuh pada suatu

lahan yang luas yang cukup air dan cukup kesuburan tanah, menghasilkan

potensi hasil yang optimum pada suatu lingkungan pertumbuhan tertentu

(Doorenbos and Pruitt, 1977) .

Kebutuhan irigasi mencakup air yang digunakan untuk :

1. Kebutuhan konsumtif tanaman (consumptive use)

2. Memelihara keseimbangan garam di zone perakaran

3. Mengatasi ketidak-seragam-an dan ketidak-efisiensi-an irigasi

Kebutuhan irigasi (I) dapat dihitung apabila ET diketahui. Persamaan

berikut adalah sederhana dan sering digunakan untuk menghitung kebutuhan

irigasi :

I = ET – P + RO + DP + L + Drz( f - i) (1.23)

Karena DP dan RO pada persamaan diatas dapat dihasilkan dari irigasi

dan presipitasi, maka persamaan (1.23) dapat ditulis sebagai :

I = ET – Pe + ROi + DPi + L + Drz( f - i) (1.24)

Dimana,

Page 27: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

27

Pe = curah hujan efektif = P – ROp – DPp

ROi , ROp = runof karena irigasi dan runoff karena presipitasi (cm, in)

DPi , DPp = perkolasi dalam karena irigasi dan perkolasi dalam karena

presipitasi (cm, in)

Apabila kebutuhan irigasi ikut memperhitungkan efisiensi irigasi total

(Ei), maka persamaan (1.24) dapat ditulis :

i

eifrz

E

PLETDI

)(100 (1.25)

Dimana, Ei = Efisiensi irigasi total

Efisiensi irigasi total didalamnya termasuk kehilangan karena bocoran

(seepage), karena evaporasi, karena luapan dari saluran terbuka dan dari

pipa. Efisiensi irigasi total untuk berbagai sistem irigasi disajikan pada Tabel

1.16.

Curah hujan efektif bulanan rata-rata ditentukan dari ET rata-rata

bulanan dan curah hujan rata-rata bulanan menggunakan Tabel 1.17.

Tabel 1.16 Efisiensi irigasi berbagai sistem irigasi

Sistem irigasi Effisiensi irigasi total (%)

Permukaan :

Sistem standar, tanpa perlakuan

Perlakuan sebagian (perataan lahan atau irigasi pipa)

Perataan lahan, penyaluran dengan pipa dan sitem drainase yang sesuai desain standar

Sistem recovery hilir dengan perataan lahan penyaluran dengan pipa dan sistem drainase yang baik,

Irigasi sprinkler

Irigasi tetes

50

60

70

80

60 – 75

80 – 90

Page 28: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

28

Tabel 1.17 Curah hujan Efektif bulanan rata-rata apabila diketahui curah

hujan bulanan rata-rata dan ET bulanan rata-rata.

Page 29: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

29

Penjadwalan irigasi

Penjadwalan irigasi adalah proses penentuan kapan irigasi dilakukan

dan berapa banyak air diberikan untuk setiap irigasi. Penjadwalan yang tepat

adalah penting dalam rangka pemakaian air, energi, dan faktor produksi lain

seperti pupuk secara efisien. Hal ini juga memungkinkan irigasi dapat

dikoordinasikan dengan kegiatan usaha tani lain seperti penyiangan dan

pemakaian bahan kimia.

Keuntungan penjadwalan yang tepat :

(a) Peningkatan hasil tanaman dan peningkatan kualitas

(b) Konservasi air dan energi

(c) Biaya produksi usaha tani lebih rendah

Strategi penjadwalan

Penjadwalan irigasi direncanakan untuk memenuhi keseluruhan (fully)

atau sebagian (partially) dari kebutuhan irigasi. Berikut akan dijelaskan

strategi penjadwalan irigasi.

Page 30: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

30

(1) Irigasi penuh (full irrigation)

Irigasi penuh adalah pemberian seluruh kebutuhan irigasi dan akan

menghasilkan produksi maksimum seperti ditunjukkan pada Gambar 1.9 .

Pemberian melebihi irigasi penuh akan mengurangi hasil tanaman

karena mengurangi aerasi tanah dan membatasi pertukaran gas antara

tanah dan atmosfir. Irigasi penuh secara ekonomi dibenarkan apabila air

cukup tersedia dan biaya irigasi rendah. Disamping itu irigasi penuh

meminimalkan kejadian stress tanaman (irigasi penuh mengakibatkan

laju transpirasi aktual tidak jatuh dibawah laju potensial)

(2) Irigasi defisit

Pemberian sebagian dari kebutuhan irigasi, secara paraktis disebut

irigasi defisit, mengurangi hasil karena air, energi dan faktor produksi lain

lebih sedikit digunakan dalam irigasi tanaman. Irigasi defisit secara

ekonomi dibenarkan apabila pengurangan air dibawah irigasi penuh akan

menyebabkan menurunnya biaya produksi lebih besar daripada

penurunan pendapatan.

Irigasi defisit juga dilakukan ketika ketesediaan air terbatas. Pada

situasi ini, tingkat irigasi, luas lahan yang diirigasi, dan tanaman yang

ditanam yang memberikan keuntungan irigasi maksimum harus

ditentukan.

Page 31: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

31

Irigasi defisit dilakukan dengan perencanaan kekurangan air (water

stress) selama satu periode atau lebih dari fase pertumbuhan tanaman.

Air yang cukup, diberikan selama fase pertumbuhan kritis agar efisiensi

pemakaian air menjadi maksimum (maksimum hasil tanaman per unit air

yang digunakan). Fase pertumbuhan kritis beberapa tanaman disajikan

pada Tabel 1.18.

Kapan irigasi

Beberapa metoda telah digunakan untuk menentukan kapan waktu

irigasi. Metoda tersebut dapat dikatagorikan ke dalam :

1. Indikator tanaman

2. Indikator tanah

3. Teknik neraca air (water budget)

Indikator tanaman dan tanah dilakukan melalui monitoring tanaman dan

tanah, untuk menentukan kapan irigasi. Teknik neraca air didasarkan pada

Persamaan 1.24 :

I = ET – Pe + ROi + DPi + L + Drz( f - i)

Dan menggunakan persamaan Penman dan Persamaan 1.8 :

ET = Kc ETo

Untuk menetukan ET tanaman

1. Indikator tanaman

a. Penampakan tanaman dan pertumbuhan b. Temperatur daun c. Potensial air di daun d. Tahanan stomata

2. Indikator tanah

a. Penampakan tanah dan sentuhan b. gravimetri c. tensiometer d. Blok proros e. Neutron scattering

3. Teknik neraca air

Page 32: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

32

Teknik neraca air untuk menentukan kapan waktu irigasi sama dengan

metoda indikator tanaman. Sebagai ganti dari pengukuran kadar air,

kadar air dihitung menggunakan persamaan berikut :

(1.29)

Dimana,

= kadar air tanah (dalam % v) , berturut-turut pada akhir

hari i dan hari ke i-1

Persamaan 1.29 diturunkan dari Persamaan 1.25 dengan I = L = 0 . ET

dihitung dengan persamaan ET =Kc ETo , dimana ETo ditentukan dengan

Metoda Penman atau dengan salah satu metoda lainnya.

Jumlah Volume irigasi

Sekali telah ditentukan kapan waktu irigasi, secara praktis irigasi yang

diberikan adalah untuk mengisi zone perakaran hingga mencapai kapasitas

lapang (fc). Jumlah air (volume) yang dibutuhkan dihitung dengan

persamaan berikut :

Dimana, = kadar air sebelum irigasi (%v)

fc = kadar air pada kapasitas lapang

rz

e1ii

D

PET100

1ii ,

i

crz

E

)f(DIRRI

Page 33: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

33

Contoh 1.6. Menentukan kapan irigasi dengan indikator tanah

Diketahui :

kadar air tanah seperti tabel dibawah.

Kadar air harus dipertahankan 16 %(v) atau lebih

Tanggal (%) *

1/6

2/6

3/6

4/6

5/6

6/6

21.8

20.7

19.6

18.4

17.1

15.6

*kadar air diukur pada waktu sore hari

Ditanya :

Tanggal irigasi

Jawab :

Irigasi diberikan pada tanggal 6/6 pagi ( jika ditunggu sampai 6/6 sore akan

sama dengan 15.6 %(v) yang berarti kurang dari 16%)

Contoh 1.7 Analisis gravimetri untuk menentukan kadar air tanah suatu

sample tanah

Diketahui :

100 cm3 tanah basah mempunyai berat 131 gram

Setelah di oven, berat keringnya adalah 121 gram

Ditanya :

Kadar air tanah basis berat kering w

Kadar air tanah basis volume v

Page 34: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

34

Jawab :

%00.10)100)(1(

)121)(26.8(

%26.8100121

121131)100(

T

dw

v

d

dww

W

W

WW

Contoh 1.8. Menentukan kapan irigasi dengan teknik neraca air

Diketahui :

ET harian dan Pe harian pada tabel berikut :

Tanggal ET Pe

1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

7/7

8/7

0.33

0.32

0.26

0.29

0.30

0.33

0.23

0.30

0

0.05

0

0

0

0

0.10

0

* kadar air dalam %(v) diukur pada akhir hari

Drz = 24 inchi

Kadar air tanah pada pagi 1/7 adalah 23 % (v)

c = 14%(v)

Ditanya :

Tanggal irigasi

Jawab:

Kadar air tanah pada akhir hari tanggal 1/7 adalah :

irz

eii

D

PET1001

Page 35: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

35

%63.2124

033.0100231

%51.2024

05.032.010063.212

Tanggal ET Pe (%)*

1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

7/7

8/7

0.33

0.32

0.26

0.29

0.30

0.33

0.23

0.30

0

0.05

0

0

0

0

0.10

0

21.63

20.51

19.43

18.22

16.97

15.59

15.05

13.80

* kadar air dalam %(v) dihitung pada akhir hari

Irigasi diberikan pada pagi hari tanggal 8/7

Contoh 1.9. Menentukan berapa jumlah air yang diberikan setiap irigasi

Diketahui :

Seperti contoh 1.8

fc = 26%

Ei = 80%

Ditanya :

Jumlah air yang diberikan per irigasi

Page 36: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

36

Jawab :

i

crz

E

fDIRRI

)(

80

)05.1526(24IRRI = 3.29 inchi

Jadi, 3.29 inchi air harus diberikan pada pagi tanggal 8/7.

Page 37: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

37

Soal-soal PR

1. Tentukan kedalaman air (volume/unit area) pada tanah dengan

kedalaman 75 cm. Diketahui rata-rata kadar air tanah 20 %(v)

2. Tentukan kedalaman air pada tanah dengan kedalaman 100 cm, untuk

tekstur tanah :

a. Pasir

b. Lempung

c. Liat

Masing-masing untuk kondisi berikut:

a. jenuh

b. kapasitas lapang

c. Titik layu permanen

3. Tentukan jumlah air tersedia pada tanah dengan kedalaman 100 cm,

untuk tekstur :

a. Pasir

b. Lempung

c. Liat

4. Tentukan jumlah air tersedia segera untuk tanaman :

a. jagung

b. cengkeh

c. kentang

yang tumbuh pada tanah lempung dengan kedalaman 75 cm

5. Diketahui informasi berikut :

Tanaman jagung dalam lisimeter ukuran 1 m2 x 3m

Tidak ada drainase dan runoff dari lisimeter

10 cm hujan turun selama periode pertumbuhan

66.2 cm air irigasi diberikan

kadar air tanah awal lisimeter 20% (v) dan pada akhir periode

pertumbuhan 15%(v)

Page 38: Teknik Irigasi Dan Drainase-Modul Kuliah 1

Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc

38

ETo rumputan (grass) selama periode pertumbuhan adalah 100 cm

Hitung ET selama periode pertumbuhan dan nilai Kc tanaman jagung

6. Diketahui informasi berikut :

RAW = 30 mm

Kedalaman air (volume/area) pada keadaan tanah jenuh = 10 cm

Kedalaman air (volume/area) pada keadaan kapasitas lapang = 7 cm

Pada pagi hari ke 1, tanah dalam keadaan kapasitas lapang

Data iklim seperti tabel berikut :

Hari ke ET (mm) Curah hujan (mm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

7.9

6.4

5.3

10.4

3.0

8.9

10.2

7.9

5.8

4.6

0

0

0

0

15.0

0

0

0

0

0

Tidak terjadi runoff

Tentukan :

a. Kapan irigasi perlu diberikan

b. Berapa jumlah volume irigasi

c. Total irigasi dan perkolasi dalam selama periode 10 hari

d. Kedalaman air yang tinggal pada akhir periode