Upload
syahrul-abdullah
View
566
Download
9
Embed Size (px)
Citation preview
Teknik Irigasi dan Drainase
Modul Kuliah 1
Dr. Ir. Syahrul, M.Sc. Teknik Pertanian Universitas Syiah Kuala
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
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.
Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc
4
Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc
5
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.
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
Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc
8
pwp)-(fc
-(fcMAD c )
fcpwp)-MAD(fcc
Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc
9
Modul Kuliah Teknik Irigasi dan Drainase by Dr. Ir. Syahrul, M.Sc
10
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
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)
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)
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
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
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)
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)
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)
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
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
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)
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
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
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
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
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,
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
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.
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.
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.
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
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
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
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
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
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.
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)
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