irigasi 2 - E-learning UPN JATIM
advertisement
PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR IRIGASI TIM PENGAMPU MATA KULIAH AGROHIDROLOGI Tujuan • • Menaksir setepat mungkin jumlah kebutuhan air yg harus diberikan pada tanaman mulai dari tempat pengambilan sampai ke lahan dalam jumlah yang cukup Jenis Kebutuhan Air: 1. Kebutuhan air tanaman (crop water requirement) kebutuhan air utama bagi tanam yg merupakan fungsi hub tanaman dgn lingkungannya 2. Kebutuhan air pd tingkat usaha tani (farm water requirement) kebutuhan air yg diperlukan untuk suatu kelomp/gol/petak tersier yg meliputi kebutuhan air tanam untuk pengolahan tanah dan kehilangan air melalui limpasan, kebocoran, evaporasi dll 3. kebutuhan air irigasi (irrigation water requierement) jumlah air yg hrs dimasukan ke jaringan irigasi melalui pintu pengambilan utama dr sumber air dg memperhitungkan kehilangan air di saluran Faktor Yg Mempengaruhi Kebutuhan Air • Jenis tanaman • iklim • Jenis dan keadaan tanah • Pola pertanaman • Cara pemberian air • Keadaan jaringan irigasi • Luas areal pertanian Kebutuhan Air Tanaman • Meliputi jumlah air yg digunakan untuk pemakaian konsumtif (Et), dan air yg hilang melalui perkolasi • Kebutuhan air pada tingkat usaha tani : • Agrohidrologi perhitungan didasarkan pada data agroklimat, yaitu data kebutuhan tanaman akan air dlm hubnya dg lingk iklim dan tanah Satuan = mm/hari atau m3/hari/ha atau lt/dt/ha Q1 = H x A/T x 10.000 Q1 = kebutuhan air irigasi (lt/dt/ha) H = ketebalan air/tinggi genangan (m/hari) A = luas areal (ha) T = lama pemberian air (hari atau detik) Jumlah Kebutuhan Air KEBUTUHAN TANAMAN PADI Et Perkolasi Pengolahan Tanah Pertumbuhan Pesemaian JUMLAH (mm/hari) 5 – 6,5 1 – 10 4 - 30 9 - 20 3-5 Contoh • Suatu usaha tani padi seluas 1 ha memerlukan air setebal/setinggi 10 mm setiap harinya untuk penggenangan JAWAB : H = 10 mm/hari = 0,01 m/hari A = 1 ha T = 1 hari = 86.400 detik Q1 = 0,01 X 1/1 X 10.000 = 100 m3/hari/ha = = 100.000 l/hari/ha = 1,157 l/dt/ha Contoh Perhitungan Kebutuhan Air Padi Sawah Kebutuhan Air Evapotranspirasi Tinggi Penggenangan (mm/hari) 5 Debit (l/dt/hari) 0,578 Penjenuhan Tanah 5 0,578 Perkolasi/Rembesan 2 0,231 Penggenangan 9 1,041 Perhitungan Kebutuhan Air Secara Agronomi • Suatu perhitungan yg didasarkan atas kebutuhan air pada setiap tahapan kegiatan usaha tani dan tingkat pertumbuhan tanaman (tahapan agronomi) • Tahapan agronomi pengolahan pertumbuhan, pemeliharaan tanah, pembibitan, • Jumlah air yg dibutuhkan berbeda tiap tahapan, tergantung lama waktu tiap tahapan Contoh Perhitungan Kebutuhan Air Padi Sawah Tahapan Agronomi Lama Waktu Jumlah Kebutuhan Air (minggu) mm/hr l/dt/hr Pegolahan tanah 6 12,0 1,4 Pembibitan 2 3,5 0,4 Pertumbuhan/pemeliharaan 10 10,4 1,2 Sebelum panen 2 1,7 0,2 Kebutuhan Air Irigasi • Jumlah air yg hrs dimasukan ke jaringan irigasi melalui pintu pengambilan utama, sesuai dg kebutuhan dg memperhitungkan jumlah air yg hilang • Air yg hilang evaporasi, perkolasi • Kebutuhan air irigasi usaha tani tunggal/monoculture Q2 = Q1/1 – L Q2 = jml kebutuhan air irigasi (l/dt atau l/dt/ha) Q1 = kebutuhan air pada tingkat usaha tani L = persentase kehilangan air Contoh • Suatu usaha tani padi seluas 100 ha memerlukan air setinggi 10 mm perhari, untuk penggenangan. Rotasi giliran 5 hr, dan tingkat kehilangan air dipetakan sawah dan saluran pengangkut 20%. Berapa jumlah air yg dibutuhkan? • Diket. : A =100 ha, T =5 hr, H = 5x10=50 mm = 0,05 m • Q1 = H x A/T x 10.000 = 0,05.100/5 x 10.000 = 10.000 m3/hr = 10.000.000 lt/hr = 115,74 lt/dt • Q2 = Q1/1 – L = 115,74/1 – 0,2 = 145 lt/dt • Jadi untuk mengairi padi seluas 100 ha, dibutuhkan air dg debit 145 lt/dt pada pintu pengambilan utama, atau 1,45 lt/dt/ha Contoh. • Untuk Usaha tani campuran/tumpang sari/multiple cropping jumlah kebutuhan air irigasinya merupakan penjumlahan dari kebutuhan air masing-masing tanaman, dengan tetap memperhitungkan faktor kehilangan air di petak persawahan maupun di saluran − Perhitungannya dapat dilakukan dengan pendekatan agrohidrologi dan agronomi Contoh Cara Penjatahan Air Untuk Tanaman Tebu Q = 0,85 . q / ( p+r ) Q = pemberian air untuk suatu kebun (lt/dt) q = banyaknya air yg tersedia di saluran induk pada waktu itu (lt/dt) p = jumlah tanaman palawija di saluran itu (ha) r = jumlah tanaman tebu di saluran itu (ha) u = jumlah jam pemakaian air t = luas tanaman tebu di kebun (kompleks) Dengan Koefisien Tanaman Dan Luas Relatif • Koefisien tanaman angka perbandingan kebutuhan air untuk tanaman padi : tebu : palawija • Luas relatif luas areal sesungguhnya yg dikonversikan ke luas fiktif dg menggunakan angka koefisien tanaman atau efisiensi pengaliran Karakteristik Perhitungan • Lebih umum digunakan di Indonesia • Lebih praktis • Sebagai dasar perbandingan adalah tanaman padi • Angka perbandingan yg umum padi : tebu : palawija = 4 : 1,5 : 1 • Penentuan harga kebutuhan air Cara Pemberian Air • Cara pemberian air irigasi berbeda-beda, tergantung pada kondisi tanah, topografi, ketersediaan air, jenis tanaman, iklim, kebiasaan petani dll. • Menurut Sudjarwadi (1990), cara pemberian air irigasi secara garis besar dapat dibedakan menjadi 4 (empat) cara. 1. Pemberian air lewat permukaan. 2. Pemberian air melalui bawah permukaan. 3. Pemberian air dengan cara pancaran. 4. Pemberian air dengan cara tetesan. Cara Pemberian Air 1. Pemberian Air Lewat Permukaan (surface irrigation) Cara pemberian air melalui permukaan meliputi: a. peluapan dan penggenangan bebas, b. peluapan dan penggenangan terkendali, c. sistem kalenan, d. pembuatan cekungan-cekungan penggenangan. Cara Pemberian Air Cara pemberian air irigasi dengan peluapan dan penggenangan bebas, telah lama digunakan. Misalnya sistem irigasi kuno yang dilaksanakan di Mesir. Dalam hal ini, air diberikan pada areal irigasi dengan jalan peluapan untuk penggenangan meliputi daerah luas, yaitu daerah pada kanan kiri sungai yang relatif mempunyai permukaan datar. Gambar 1. Efisiensi pemberian air dengan cara peluapan penggenangan bebas adalah rendah, maka untuk keadaan dengan air yang tersedia tidak berlimpah, orang sering masih memakai cara peluapan penggenangan, tetapi penggenangan itu dikendalikan. Cara Pemberian Air peluapan muka air sungai peluapan Gambar 1. Peluapan dan Penggenangan Bebas Contoh pemberian air lewat permukaan lainnya adalah peluapan dan penggenangan terkendalikan. Cara yang umum dipakai dalam hal ini adalah penggunaan parit pemberi, kemudian dari parit pada satu sisi petak sawah, air dimasukkan ke petak tersebut melalui peluapanpeluapan khusus yang telah ditentukan letaknya maupun ukurannya. Gambar 2. Cara Pemberian Air Saluran pemberi Pengendali Bendung Lahan pertanaman tergenang Gambar 2. Peluapan Penggenangan Terkendali Contoh berikutnya adalah sistem kalenan. Dalam hal ini, penggenangan hanya diberikan pada kalenan-kalenan yang umumnya dibuat dengan arah sejajar dengan lajur-lajur tanaman Cara Pemberian Air Syphon pengambil air Kalenan Saluran besar Gambar 3. Sistem Kalenan Termasuk pula dalam cara pemberian air lewat permukaan adalah pembuatan cekungan-cekungan penggenangan. Cara ini umumnya hanya dipakai untuk tanaman buah-buahan. Cara Pemberian Air Pohon Cekungan berisi air Gambar 4. Pemberian air pada cekungan Menurut Arsyad (2010), irigasi permukaan (surface irrigation) yang umum digunakan adalah: a) Irigasi selokan alur (furrow irrigation), b) Irigasi tepi (border irrigation), c) Irigasi basin (basin irrigation). Air pada umumnya disalurkan menggunakan tenaga gravitasi. Cara Pemberian Air Irigasi selokan (furrow irrigation) adalah pemberian air pada selokan yang ada di antara dua galengan baris tanaman. Irigasi selokan digunakan pada tanaman yang akan mengalami kerusakan jika akarnya terendam air, seperti tanaman jagung, kacang tanah, kedelai, kapas dan berbagai jenis sayuran dan kacangan lainnya. Irigasi tepi (border irrigation) adalah pemberian air ke bagian tepi yang digali sekeliling areal tanaman Air menglir secara alami ke areal tersebut dan ke bagian bawah melalui alur yang telah dibuat sekeliling areal tanaman. Metode pemberia air seperti ini sesuai bagi tanaman yang tumbuh rapat seperti alfalfa dan rumput makanan ternak lainnya. Irigasi basin (basin irrigation) adalah metode pemberian air irigasi dengan mengalirkan air ke permukaan lahan yang bertanaman. Metode pemberian air demikian ini dapat digunakan untuk berbagai jenis tanaman. Tetapi yang lebih umum diterapkan pada padi sawah Cara Pemberian Air 2. Pemberian Air Melalui Bawah Permukaan (sub-surface irrigation) Cara ini sering juga disebut pemberian air dengan cara resapan. Memang pada tempat-tempat tertentu keadaan tanah asli dan keadaan topografi sesuai pemakaian cara ini. • Cara yang dipakai bisa dengan sistem saluran terbuka, dan air meresap ke kiri kanan melalui dinding-dinding saluran. Umumnya pada cara ini air diberikan pada tanah di bawah zone perakaran, di atas muka air tanah. Oleh daya kapiler, lengas tanah digerakan memasuki zone perakaran dan dapat dimanfaatkan oleh tanaman • Cara lain adalah dengan menggunakan pipa-pipa yang dipasang di bawah permukaan tanah. Pipa yang digunakan adalah pipa berpori, atau pipa yang diberi lubang-lubang kecil tertentu, selanjutnya kedalaman letak pipa diatur sesuai jenis tanah dan jenis tanaman, demikian pula jarak pipa disesuaikan dengan keperluan bagi masing-masing tempat. Cara Pemberian Air 3. Pemberian Air Dengan Pancaran • Cara ini sering disebut sprinkler irrigation. Prinsip yang digunakan yaitu memancarkan air ke udara, kemudian air yang dipancarkan tersebut jatuh ke permukaan tanah menyerupai hujan. • Irigasi sprinkler juga dinamai overhead irrigation. Peralatan irigasi sprinkler berkisar dari sprinkler yang dapat digerakan dengan tangan dan micro prinkler untuk usaha tani kecil, sampai pada sprinkler yang menggunakan center pivot (suatu alat pengayun pusat), dipindahkan secara linier, dan alat yang baru-baru ini dikembangkan yang dinamai sistem LEPA (Low Energy Precise Application) untuk usaha tani berskala luas. Di dunia saat ini sekitar 20 juta hektar lahan menggunakan sprinkler irrigation (Arsyad, 2010). • Irigasi mikro (micro irrigation) dicirikan dengan penyaluran air dengan laju rendah ke permukaan tanah terbatas di sekitar tanaman. Peralatan yang digunakan meliputi penetes (drippers), penyemprot (sprayers), penggelembung (bubblers), dan micro jets. Cara Pemberian Air 4. Pemberian Air Dengan Cara Tetesan • Cara ini sering disebut trickle irrigation, atau kadang-kadang disebut drip irrigation. Sistem yang digunakan memakai pipa-pipa dan pada tempat-tempat tertentu diberi perlengkapan untuk jalan keluarnya air menetes pada tanah. Tempat untuk keluarnya tetes-tetes air tersebut diletakkan sedikit di atas tanah dan jangan terlalu tinggi. Efisiensi Irigasi Efisiensi irigasi adalah perbandingan antara jumlah air yang nyata bermanfaat bagi tanaman yang diusahakan dengan jumlah air yang diberikan yang dihitung dalam persen (%). Menurut Arsyad (2010), efisiensi irigasi dipengaruhi oleh efisiensi pemakaian air di petak sawah dan efisiensi pengaliran air dari bendung (sumber air) sampai ke sawah, yang dipengaruhi oleh: a) Kondisi tekstur lapisan olah dan permeabilitas lapisan bawah (subsoil), b) Keadaan topografi, c) Banyaknya air di dalam saluran, dan d) Sistem pengelolaan air (water management). • Kehilangan air sistem pendistribusian berbeda tergantung pada metode distribusi dan pemberian air. Kehilangan air pada sistem pendistribusian dengan sistem distribusi saluran terbuka yang salurannya tidak dilapisi ditaksir sebesar 40%. Pada sistem irigasi pipa, kehilangan air berkisar dari 10% untuk sistem irigasi mikro lokal dan irigasi tetes (drip irrigation), sedangkan pada sistem irigasi sprinkler sampai 30% (Arsyad, 2008). • Dalam praktek irigasi terjadi kehilangan air. Kehilangan air dapat terjadi karena menguap di saluran irigasi, rembesan dari saluran ke luar, bahkan diambil orang untuk kebutuhan rumah tangga atau penyadapan air secara ilegal. • Apabila kehilangan air sangat besar, nilai efisiensi irigasi menjadi rendah. Macam Efisensi Irigasi Menurut Sudjarwadi (1999) efisiensi irigasi meliputi: 1. Efisiensi Pengaliran (Water conveyance effficiency), disebut juga efisiensi penya-luran air, yaitu merupakan perbandingan antara jumlah air yang sampai di areal irigasi (petak persawahan) terhadap jumlah air yang dialirkan dari bangunan sadap. Asa EPNG 100% Adb EPNG : efisiensi pengaliran Asa : jumlah air yang sampai di areal irigasi Adb : jumlah air yang diambil dari bangunan sadap. Macam Efisensi Irigasi Faktor yang mempengaruhi efisiensi pengaliran: Kondisi jaringan irigasi, bangunan dan salurannya; kehilangan air banyak terjadi waktu pengaliran, baik karena penguapan maupun peresapan. Penyadapan air secara liar pada saluran sekunder dan primer guna dialirkan secara langsung ke petak persawahan. 2. Efisiensi Pemakaian (Water aplication efficiency) disebut juga efisiensi pemberian air yaitu perbandingan antara jumlah air yang tersimpan di dalam zone perakaran selama periode pemberian air terhadap jumlah air yang sampai di areal irigasi (petak persawahan). Macam Efisensi Irigasi Efisiensi Pemakaian Adzp EPMK 100% Asa EPMK : efisiensi pemakaian air, Adzp : jumlah air yang ditahan (tersimpan) pada zone perakaran, selama periode pemberian air. Asa : jumlah air yang sampai di areal irigasi Faktor yg mempengaruhi efisiensi pemakaian: Metode/cara pemberian air pada tanaman, Sifat tanah dan bentuk topografi wilayahnya, Luas areal pertanaman, Kualitas air irigasi. Macam Efisensi Irigasi 3. Efisiensi Penyimpanan (Water storage efficiency) Apabila keadaan sangat kekurangan air, jumlah air yang dibutuhkan untuk mengisi lengas tanah pada zone perakaran adalah Asp (air simpanan penuh) dan air yang diberikan hanya Adk, maka refisiensi penyimpanan adalah: Adk EPNY 100% Asp EPNY : efisiensi penyimpanan Adk : air yang diberikan Asp : air simpanan penuh Salah satu sebab yg menimbulkan kecilnya EPNY adalah sulitnya infiltrasi, berarti air irigasi sulit melewati (menembus) permukaan tanah untuk memasuki zone perakaran. Macam Efisensi Irigasi • Kecilnya persediaan air dan kecilnya kapasitas infiltrasi tanah juga berpengaruh terhadap nilai EPNY. • Faktor yang mempengaruhi efisiensi penyimpanan: Tata air tanah, Permeabilitas dan kapasitas lapang dari tanah yang bersangkutan, Kualitas/mutu pengolahan tanah. Macam Efisensi Irigasi 4. Efisiensi Sebaran Efisiensi sebaran ini sering pula disebut efisiensi distribusi. Mengingat pentingnya keseragaman sebaran air irigasi dalam zone perakaran. Keadaan umum menunjukkan suatu gejala, bahwa makin seragam sebaran air irigasi pada zone perakaran, akan makin baiklah produksi tanaman. Sebagai indikator (petunjuk) tentang efisiensi sebaran digunakan rumus: y ESB 1 100% d ESB : efisiensi sebaran y : rerata deviasi numerik dari kedalaman air tersimpan terhadap nilai d. d : rerata kedalaman air tersimpan selama periode irigasi. Macam Efisensi Irigasi Usaha-usaha untuk meningkatkan efisiensi pengairan, yaitu: 1. Memperbaiki sarana jaringan irigasi (bangunan dan salurannya) agar kehilangan air melalui resapan/kebocoran dapat dikurangi. 2. Saluran-saluran pengangkut hendaknya dibuat lurus, dengan kemiringan tertentu, sehingga air dapat lancar mengalir; hal ini dapat mengurangi kehilangan air melalui evaporasi sepanjang saluran. 3. Lahan harus dikerjakan dengan baik dan rata sebelum ditanami. 4. Curah hujan efektif di daerah irigasi yang bersangkutan harus dimanfaatkan semaksimal mungkin. 5. Menerapkan pola bercocok tanam dengan sistim giliran (rotasi tanaman). 6. Petak-petak sawah yang letaknya saling terpencar dan berukuran sempit seyogianya dikonsentrasikan menyatu sehinggaa menjadi unit yang lebih efektif. Macam Efisensi Irigasi 7. Mempersingkat waktu pengolahan tanah dan membuat persemaian di satu tempat untuk masing-masing kelompok petak persawahan. 8. Petani-petani pemakai air harus dilatih dan dibiasakan menggunakan air secara wajar, sehingga mereka dapat melakukan pemberian air dalam jumlah yang proporsional pada saat yang tepat, tidak berlebihan. Kehilagan Air Kehilangan air utama pada saluran adalah rembesan. Menurut Arsyad (2010), penyebab rembesan adalah: Sifat tanah yang dilalui saluran. Rembesan saluran besarnya dari 50 mm/hari pada tanah liat, sampai 500 mm/hari pada tanah berpasir. Geometri saluran. Lebih dalam air di dalam saluran semakin besar rembesan dan semakin besar parameter basah, semakin besar kemungkinan rembesan. Dalamnya air bawah tanah. Semakin jauh letak permukaan air bawah tanah dari saluran semakin besar rembesan. Kandungan sedimen di dalam air yang disalurkan. Kandungan sedimen yang tinggi akan dengan cepat menutupi pori-pori tanah yang akan memperkecil rembesan. Kehilagan Air Kehilangan air pada saluran-saluran biasanya tinggi, yaitu berkisar antara 20-45% untuk saluran primer dan sekunder. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi air yang disalurkan untuk irigasi adalah mengurangi volume air yang hilang oleh rembesan selama perjalanan air melalui saluran ke lahan-lahan tani dengan melapisi saluran. Menurut Arsyad (2008), beberapa alasan teknis untuk melapisi saluran air adalah: 1) Berkurangnya air hilang oleh rembesan, 2) Meningkatnya kapasitas saluran melepaskan air (discharge capacity), 3) Terhambatnya pertumbuhan gulma, 4) Berkurangnya waterlogging, Kehilagan Air 5) 6) 7) 8) Tercegahnya erosi tebing saluran, Distribusi air lebih merata, Terhindarnya kerusakan lahan yg berdekatan, Berkurangnya biaya drainase. Kehilagan Air Peningkatan efisiensi pemakaian air, dapat dilakukan dengan: 1) Penggunaan tanaman berumur pendek. Penggunaan tanam berumur lebih pendek akan menghemat banyak air 2) Perbaikan genetik tanaman. Seleksi tanaman yang kebutuhan airnya lebih rendah, 3) Penggenangan lebih rendah pada tanaman padi sawah dan cara pengolahan tanah memperbaiki efisiensi pemakaian air, 4) Pemberian air di bawah air kapasitas lapang untuk tanaman bukan padi sawah, akan meningkatkan efisiensi pemakaian air. 5) Penggunaan sisa tanaman dan mulsa plastik dan berbagai metode konservasi tanah, 6) Pergiliran pemberian air, berdasarkan saluran sekunder, tersier atau petak sawah.
