III. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT
Penelitian dilaksanakan dari bulan Mei sampai dengan Juni 2008 di greenhouse
University Farm yang terletak di daerah Cikabayan Darmaga, Bogor. B. KERANGKA PEMIKIRAN
Penelitian ini dilakukan berdasarkan kerangka pemikiran seperti yang disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Kerangka pemikiran penelitian Debit emitter
Jaringan irigasi Tetes : 1. jarak antar emitter
2. Jarak antar lateral 3. jumlah emitter tiap lateral
4. Jumlah lateral per manipol 5. Diameter dan panjang pipa
lateral 6. Diameter dan panjang pipa
manipol Variasi debit
emitter
Koefisien penyebaran
irigasi EU Volume air irigasi
Evaluasi karakteristik
hidrolika pipa sub- unit
25
C. METODE PENGUMPULAN DATA 1. Pengumpulan data jaringan irigasi tetes meliputi panjang pipa, diameter
pipa, jarak antar pipa, jumlah emitter pada tiap pipa lateral, dan komponen jaringan irigasi tetes lainnya.
2. Penggambaran jaringan irigasi lay out jaringan.
Gambar 7. Titik pengukuran 3. Debit penetes dan jumlah air yang diberikan pada setiap tanaman contoh
diukur dengan menampung air yang keluar dari penetes dengan gelas ukur selama proses penyiraman.
Gambar 8. Pengukuran volume penyiraman
151 cm 220 cm
50 cm 151 cm
Pipa manipol
Penetes Pipa
lateral
26
27 D. METODE ANALISIS DATA
1. Perhitungan koefisien keseragaman irigasi EU dengan menggunakan persamaan 3.
2. Evaluasi karakteristikpersyaratan hidrolika pipa sub-unit meliputi beberapa parameter seperti EU, diameter dan panjang pipa manipol dan pipa lateral,
jarak antar lateral dan antar penetes, serta jumlah pipa lateral dan jumlah penetes.
E. BAHAN DAN ALAT Bahan dan alat yang digunakan :
1. Jaringan irigasi tetes meliputi pipa manipol, pipa lateral, emitter, dan komponen pendukung lainnya.
2. Pita ukur dan penggaris. 3. Gelas ukur dengan ukuran 1 liter dan 2 liter.
4. Stopwatch.
5. Pressure gauge.
6. Perlengkapan tulis, kalkulator, dan komputer.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. HIDROLIKA PIPA SUB-UNIT JARINGAN IRIGASI TETES
Sistem irigasi tetes secara ideal akan memberikan volume air yang sama untuk semua penetes sehingga masing-masing tanaman akan menerima jumlah air
yang sama pula selama periode irigasi. Secara prakteknya di lapangan hal ini tidak mungkin dicapai karena debit penetes akan dipengaruhi oleh variasi tekanan air
dan karakteristik penetes. Jaringan pipa manipol menghubungkan jaringan pipa utama dengan pipa
lateral. Rangkaian ini merupakan jaringan pipa-pipa PVC dengan total panjang 7.10 m dan diameter 34 inci 19.05 mm. Lateral merupakan jaringan pipa yang
berhubungan langsung dengan tanaman. Banyaknya pipa lateral dalam sub unit adalah 4 buah pipa lateral. Pada pipa lateral terdapat emitter sebagai komponen
pemberi air ke tanaman. Total panjang pipa lateral adalah 70 m dan berdiameter 34 inci 19.05 mm, dengan jumlah emitter per lateral sebanyak 35 buah dan
jarak antar emitter tiap lateral adalah 50 cm. Jarak antara lateral 1–2 dan lateral 3- 4 adalah 151 cm, sedangkan jarak antara lateral 2-3 adalah 220 cm.
Keseragaman debit penetes pada pipa lateral merupakan keseragaman debit yang diukur pada penetes dalam satu lateral. Pengukuran keseragaman debit
penetes pada pipa lateral dilakukan dalam 3 kali ulangan. Variasi debit penetes ljam sepanjang pipa lateral disajikan pada Gambar 9, 10, 11 dan 12
.
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
2.00
0. 4
7 1.
4 7
2. 4
7 3.
4 7
4.4 7
5. 4
7 6.4
7 7.4
7 8.4
7 9.4
7 10.
4 7
11 .47
12. 4
7 13.
47 14.
4 7
15. 47
16. 47
17. 47
Panjang lateral m D
e bi
t pe n
e te
s l
ja m
Gambar 9. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 1
28
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
2.00
0.47 1.47 2 .4
7 3.47 4.47 5
.4 7
6.47 7.47 8 .47
9.47 10
.4 7
11.4 7
12 .4
7 1
3.4 7
14.4 7
1 5.4
7 1
6.4 7
17 .47
Panjang lateral m D
eb it
ljam
Gambar 10. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 2
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
2.00
0.47 1.47 2.47 3.47 4 .4
7 5
.4 7
6.4 7
7.47 8.47 9.47 10
.4 7
1 1
.4 7
1 2
.4 7
1 3
.4 7
14 .4
7 15
.4 7
16 .47
17 .4
7
Panjang lateral m D
e bi
t pe n
e te
s l
j a
m
Gambar 11. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 3
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
2.00
0. 47
1. 47
2 .47
3 .47
4 .47
5. 47
6. 47
7. 47
8. 47
9. 47
1 0.4
7 11
.4 7
12 .4
7 13
.4 7
14 .4
7 15
.4 7
16 .4
7 17
.4 7
Panjang lateral m D
e bit
pe ne
te s
lja m
Gambar 12. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 4
29
Dalam merancang pipa sistem irigasi tetes, faktor yang menentukan dimensi pipa lateral diameter dan panjang pipa adalah head operasi yang
tersedia. Pada sistem irigasi tetes yang telah dikembangkan head operasi yang digunakan bisa diatur sendiri oleh pengguna. Dalam penelitian ini diameter pipa
tidak bisa dikendalikan oleh pengguna karena pipa yang digunakan telah tersedia, maka dimensi panjang pipa lateral yang akan menentukan rancangan di lapangan.
Grafik yang disajikan pada Gambar 9, 10, 11, dan 12 menunjukkan variasi debit penetes sepanjang pipa lateral yang tidak sesuai dengan teori. Hal tersebut
disebabkan oleh pemasangan jaringan pipa yang kurang baik dan menyebabkan perbedaan gesekan yang juga mengakibatkan perbedaan tekanan serta adanya
penyumbatan pada penetes akan mengakibatkan kecilnya debit penetes yang keluar. Kehilangan tekanan
∆H dihitung dengan menggunakan Persamaan 16. Tabel 3. Karakteristik hidrolika pipa lateral yang digunakan
Parameter Satuan Nilai
Diameter, D mm
19.05 Panjang pipa lateral, L
m 70
Head operasi penetes aktual, H
e
m 16.91
Debit total lateral, q
l
ljam 62.69
Head pada pemasukan, H
l
inlet m
16.92 Head
pada ujung akhir, H
l
end m 16.91
Kehilangan head sepanjang lateral, ∆H
l
m 0.01
Kehilangan head sepanjang lateral, ∆Hl dari H
e
0.05
30
Tabel 4. Karakteristik hidrolika pipa manipol yang digunakan Parameter Satuan
Nilai Diameter, D
mm 19.05
Panjang pipa manipol, L m
7.10 Head
operasi penetes aktual, H
e
m 16.91
Debit total manipol, q
m
ljam 122.06
Head pada pemasukan, H
m
inlet m 16.91
Head pada ujung akhir, H
m
end m 16.91
Kehilangan head sepanjang manipol, ∆H
m
m Kehilangan head sepanjang manipol,
∆H
m
dari H
e
Menurut Karmeli et al. 1985 kehilangan head pada sub unit, yaitu pada pipa lateral dan pipa manipol, dibatasi tidak lebih dari 20 tekanan kerja penetes
∆H ≤ 20 H
e
. Untuk menjaga keseragaman air irigasi sepanjang pipa lateral, maka pemilihan dimensi pipa harus diupayakan menghasilkan debit
≤ 10 dan variasi tekanan akibat kehilangan tekanan dan perbedaan elevasi pada pipa lateral,
∆H
l
≤ 11 H
e
. Perhitungan kehilangan head pada pipa manipol serupa dengan perhitungan kehilangan head pada pipa lateral, namun debit yang dihitung adalah
debit dari tiap lateral, yaitu debit yang keluar dari setiap outlet pada pipa manipol. Untuk memperoleh keseragaman debit lateral yang tinggi, maka besarnya
kehilangan head tekanan dan perbedaan elevasi pada pipa manipol, ∆H
m
≤ 9 H
e
Keller dan Bliesner, 1990. Dari hasil perhitungan, diperoleh nilai kehilangan tekanan pada pipa
lateral berdiameter 34 inci dengan panjang 70 m adalah 0.01 m atau sebesar 0.05 H
e
. Nilai tersebut memperlihatkan bahwa besarnya kehilangan tekanan memenuhi persyaratan hidrolika karena
∆H
l
≤ 11 H
e
. Nilai kehilangan tekanan pada pipa manipol berdiameter 34 inci dengan panjang 7.10 m adalah 0 m atau
sebesar 0 H
e
, sehingga kehilangan tekanan pada pipa manipol memenuhi persyaratan hidrolika karena
∆H
m
≤ 9 H
e
. Dari nilai kehilangan tekanan yang diperoleh pada pipa lateral dan pipa manipol memperlihatkan bahwa jaringan pipa
sub unit memenuhi persyaratan hidrolika karena masih dalam toleransi kehilangan head
dibawah 20.
31
Hidrolika penetes yang menunjukkan hubungan antara tekanan kerja dan debit penetes dapat dinyatakan dengan persamaan 6. Tekanan kerja dalam
penelitian ini diukur pada dua titik pengukuran, yaitu pada pipa utama dan pipa manipol. Besarnya tekanan pada dua titik pengukuran didapat tekanan yang sama
yaitu sebesar 1.7 kgcm
2
. Solomon 1978, di dalam Prastowo, 2007 menyebutkan bahwa distribusi debit penetes pada suatu sub unit dapat dihitung berdasarkan
penurunan tekanan kerja pada penetes dan variasi karakteristik penetes sesuai pabrikan. Variasi koefisien penetes merupakan pertimbangan yang penting dalam
perancangan irigasi tetes. Dalam penelitian ini, distribusi debit penetes pada sub unit tidak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 6 karena tidak
diketahui nilai Kd koefisien debit dan x eksponen debit. B. KESERAGAMAN ALIRAN PENETES
Dalam rancangan sistem irigasi tetes pada penelitian ini, jenis penetes yang digunakan adalah jenis Regulating Stick. Tanaman melon yang ditanam di
lokasi penelitian ditanam di dalam pot atau polybag, dan setiap pot berisi 1 buah tanaman dengan jarak antar pot 50 cm. Kebutuhan air tanaman melon pada fase
pematangan buah sebesar 2.30 mmhari dengan debit penyiraman 1.19 ljam Sismiyati, 2003. Keuntungan dari penetes jenis ini adalah dapat ditancapkan
langsung pada tanah di sekitar tanaman sehingga proses pemberian air menjadi tidak terganggu. Kapasitas standar dari penetes jenis regulating stick adalah 2
ljam pada tekanan operasi 20 Psi 14.071 m kolom air, sedangkan nilai eksponen debitnya bervariasi antara 0.4 hingga 0.6 dikarenakan bentuk penetes yang labirin
Karmeli et al. 1985. 1. Hidrolika emitter
Sistem irigasi tetes secara ideal akan memberikan volume air yang sama untuk semua penetes sehingga masing-masing tanaman akan menerima jumlah air
yang sama pula selama periode irigasi. Secara prakteknya di lapangan hal ini tidak mungkin dicapai karena debit penetes akan dipengaruhi oleh variasi tekanan air
dan karakteristik penetes. Variasi debit penetes yang disebabkan oleh variasi tekanan air dalam sistem irigasi tetes dapat dikendalikan oleh rancangan hidrolika
yang disebut dengan variasi hidrolika. Variasi debit penetes yang disebabkan oleh
32
ketidak konsistenan dalam proses pembuatan di pabrik disebut dengan variasi pabrik. Karakteristik penetes yang dapat menggambarkan dan menjelaskan variasi
debit penetes dengan jenis yang sama secara teoritis adalah eksponen emisi, koefisien variasi penetes, dan volume basah tanah Karmeli et al. 1985 dan
Nakayama dan Bucks, 1986. Pengukuran debit penetes pada jaringan irigasi tetes dilakukan pada saat
pengoperasian berlangsung. Pengukuran debit dilakukan sebanyak 3 kali ulangan pada 18 penetes di setiap lateral. Dengan 4 pipa lateral, maka titik pengamatan
seluruhnya berjumlah 72 penetes. Setiap lateral terdiri dari 35 penetes. Panjang pipa penetes berkisar antara 45–48 cm dengan diameter 14 inci 6.35 mm seperti
yang disajikan pada Gambar 13. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai debit penetes rata-rata sebesar 0.87 ljam. Besarnya debit maksimum dan debit
minimum penetes sebesar 1.58 ljam dan 0.68 ljam.
45 cm
12 cm
Gambar 13. Desain penetes 2. Koefisien variasi penetes v
Hasil pengamatan terhadap 72 penetes yang diuji pada tekanan 0.29 m didapat koefisien variasi penetes v rata-rata sebesar 0.20 yang dihitung dengan
menggunakan persamaan 2. Nilai ini setelah diklasifikasikan sesuai standar dari ASAE.EP 405.1 yang disajikan pada Tabel 1 termasuk kelas tidak dapat diterima.
Hal ini dapat dijelaskan bahwa variasi debit penetes disebabkan oleh kurang
33
seragamnya debit penetes. Dengan demikian keseragaman debit penetes sangat mempengaruhi variasi debit penetes yang dihasilkan.
Nilai keseragaman penyebaran EU pada penetes di tiap lateral berkisar antara 42.69-67.09 dengan nilai keseragaman rata-rata sebesar 58.39 untuk
luas lahan 160 m
2
dengan populasi 140 tanaman dengan jarak tanam 150x50cm. Variasi debit aliran q
var
dihitung dengan cara membandingkan antara debit maksimum dengan debit minimum pada masing-masing lateral. Hubungan antara
variasi debit aliran q
var
dengan keseragaman penyebaran aliran pada penetes di tiap lateral disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Hubungan antara variasi debit aliran q
var
dengan keseragaman penyebaran EU penetes pada tiap lateral.
Pengukuran Lateral q
var
EU
Ulangan 1 1 0.53
55.60 2 0.44
65.38 3 0.40
63.17 4 0.39
67.09
Rata-rata 0.44 62.81
Ulangan 2 1 0.61
42.69 2 0.46
56.50 3 0.57
50.94 4 0.45
57.23
Rata-rata 0.52 51.84
Ulangan 3 1 0.51
57.30 2 0.45
60.32 3 0.44
61.02 4 0.42
63.43
Rata-rata 0.46 60.52
Variasi debit ini dipengaruhi oleh adanya variasi tekanan pada saat pengoperasian jaringan irigasi berlangsung. Dari Tabel 5 dapat dilihat hubungan
antara q
var
dengan EU di tiap lateral. Jika variasi debit semakin besar maka nilai EU semakin kecil, sebaliknya jika nilai variasi debit semakin kecil maka nilai EU
34
semakin besar. Keseragaman penyebaran merupakan hubungan antara q
min
dan qrata-rata penetes dalam sistem yang merupakan faktor penting dalam evaluasi
keseragaman rancangan sistem irigasi tetes Keller dan Karmeli, 1975 di dalam Sismiyati, 2003.
Nilai keseragaman penyebaran dan variasi debit aliran pada pipa lateral disajikan pada Lampiran 7. Dari hasil perhitungan sebanyak 3 kali pengukuran
diperoleh nilai variasi debit aliran pada ulangan 2 sangat berbeda dengan nilai yang dihasikan pada ulangan 1 dan 3. Hal tersebut dikarenakan perbedaan nilai
debit minimum pipa lateral yang dihasilkan pada ulangan 2 sangat kecil yaitu sebesar 23.10 ljam.
Keseragaman jumlah air yang masuk ke dalam tiap-tiap pot sangat tergantung pada keseragaman dari debit penetes. Untuk mendapatkan
pertumbuhan tanaman yang seragam maka diperlukan keseragaman pemberian air untuk setiap tanaman. Grafik variasi debit penetes dari data pengukuran selama 3
kali ulangan disajikan pada Gambar 14, Gambar 15, dan Gambar 16.
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
1 3
5 7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Penetes Deb
it l j
am
Lateral 1 Lateral 2
Lateral 3 Lateral 4
Gambar 14. Grafik variasi debit penetes pada ulangan 1
35
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
1 3
5 7
9 11
13 15
17 19
21 23
25 27
29 31
33 35
Penetes D
e bi
t l j
a m
Lateral 1 Lateral 2
Lateral 3 Lateral 4
Gambar 15. Grafik variasi debit penetes pada ulangan 2
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
1 3
5 7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Penetes D
e bi
t l j
a m
Lateral 1 Lateral 2
Lateral 3 Lateral 4
Gambar 16. Grafik variasi debit penetes pada ulangan 3 Dari Gambar 14, 15, dan 16 dapat dilihat bahwa debit aliran rata-rata pada
setiap penetes bervariasi. Di beberapa titik seperti pada penetes ke-11 debitnya lebih tinggi daripada debit di titik sebelumnya. Ketidakseragaman tersebut
dikarenakan oleh pemasangan penetes yang kurang pas serta tersumbatnya beberapa emitter sehingga memperkecil debit yang keluar. Penyumbatan terjadi
karena beberapa faktor antara lain oleh partikel mineral atau bahan organik yang terkandung di dalam air irigasi. Hal ini terjadi karena lubang emitter sangat kecil.
Untuk mengatasi masalah tersebut dapat dilakukan pembersihan filter secara intensif dan pemasangan pipa secara cermat.
36
Keseragaman debit lateral pada pipa manipol merupakan keseragaman dari debit yang diukur pada setiap pipa lateral dalam satu manipol. Data debit pipa
lateral dapat dilihat pada Lampiran 1 sampai Lampiran 3. Hasil perhitungan nilai keseragaman penyebaran EU irigasi tetes pada lokasi penelitian, menunjukkan
bahwa nilai keseragaman EU 95. Menurut Nakayama dan Bucks 1986, jika nilai keseragaman penyebaran EU 95 perbandingan antara debit
maksimum dengan debit minimum lebih dari 1.2 maka desain harus diubah, misalnya dengan memperpendek pipa atau memperbesar diameter pipa.
Apabila dilihat dari nilai kehilangan tekanan yang diperoleh pada pipa lateral dan pipa manipol seperti yang disajikan pada Tabel 3 dan 4, menunjukkan
bahwa jaringan pipa sub unit memenuhi persyaratan hidrolika karena masih dalam toleransi kehilangan head dibawah 20, tetapi pada kenyataannya nilai
keseragaman penyebarannya EU yang diperoleh dari penelitian ini rendah. Rendahnya nilai EU diduga disebabkan oleh adanya penyumbatan dan
pemasangan penetes pada jaringan pipa lateral yang kurang sempurna. I-Pai Wu 1997, di dalam Prastowo, 2007 menyatakan bahwa
keseragaman irigasi tetes tidak hanya dipengaruhi oleh rancangan hidrolika, tetapi juga ditentukan oleh variasi spesifikasi teknis penetes pabrikan, penyumbatan,
karakteristik hidrolika tanah, dan spasi penetes. Pengaruh rancangan hidrolika akan relatif kecil apabila dalam kondisi ada penyumbatan
.
37
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN
Kategori