joko suryanto: Kinerja Sistem Irigasi Sprinkler

Irigasi curah (sprinkler irrigation) adalah pemberian air irigasi dengan cara menyemprotkan air ke udara dan menjatuhkannya di sekitar tanaman seperti hujan. sistem irigasi ini pemakaiannya sangat luas, untuk berbagai jenih tanah dan pada topografi dan kemiringan yang berbeda, maupun pada berbagai jenis tanaman.

Komponen sistem irigasi sprinkler terdiri:

1. Unit pompa, digunakan untuk mengambil air dari sumber air irigasi disamping menyediakan tekanan yang cukup untuk mengalirkan air ke jaringan pipa.

2. Pipa utama (mainline) dan pipa sub-utama (submainline), pipa yang berfungsi mengalirkan air dari pompa ke pipa lateral. Pada beberapa contoh pipa ini ditempatkan secara permanen baik di permukaan tanah maupun di bawah permukaan tanah, namun ada juga yang dapat dipindahkan (portabel). Bahan pipa yang dapat digunakan besi, galvanis, semen, PVC, maupun aluminium alloy.

3. Pipa lateral, mengalirkan air dari pipa utama atau sub-utama ke sprinkler, penempatanya bisa permanen maupun portabel. Bahan pipa yang dapat digunakan besi, galvanis, semen, PVC, maupun aluminium alloy.

4. Sprinkler, alat untuk menyemprotkan air.
5. Komponen lainnya: saringan, katub pengontrol aliran, katub sadap, katub pengaman, tangki injeksi.

Gambar 1. Komponen utama dan layout sistem irigasi sprinkler

Sistem irigasi sprinkler mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya:

1. dapat menyesuaikan pada berbagai bentuk topografi lahan, maupun jenis tekstur tanah.

2. dapat digunakan untuk mencegah pembekuan tanaman

3. jumlah tenaga kerja dalam sistem irigasi dapat dikurangi

4. dapat digunakan untuk tujuan khusus seperti kontrol/memodifikasi kondisi cuaca ekstrim

5. mempunyai efisiensi yang tinggi dalam penyimpanan air

6. pemupukun, pemberantasan hama menggunakan pestisda dan amandemen tanah dapat dilakukan bersamaan irigasi pada sistem sprinkler sehingga lebih ekonomis dan efektif.

Kerugian sistem irigasi sprinkler diantaranya:

1. dibandingkan dengan irigasi permukaan, sistem irigasi sprinkler membutuhkan biaya investasi yang tinggi.

2. kualitas air akan mempengaruhi kualitas produk tanaman maupun sistem irigasi itu sendiri, misal air yang bersifat asam akan menimbulkan korosi pada bagian sistem irigasi yang terbuat dari besi.

3. sistem irigasi tidak cocok pada lahan dengan laju infiltrasi kurang dar 3 mm/jam

4. sistem irigasi sangat dipengaruhi oleh angin dan kondisi yang sangat kering akan menyebabkan nilai efisensinya rendah.

5. selain bentuk lahan bujur sangkar, tidak cocok untuk sistem irigasi sprinkler, terutama sprinkler otomatis.

Kinerja sistem irigasi sprinkler dapat dinyatakan dalam lima parameter, yaitu debit sprinkler (sprinkler discharge), jarak pancaran (distance of trhrow), pola sebaran air (distribution pattern), harga pemberian air (application rate), dan ukuran rintik air (droplet size). Keseragaman distribusi merupakan komponen penting dalam penilaian kinerja sistem irigasi di lahan. Keseragaman distribusi yang tinggi sangat dibutuhkan untuk memperoleh efisiensi yang tinggi.

Efisiensi aplikasi irigasi terdiri dari dua elemen, yaitu kehilangan air dan keseragaman aplikasi. Pada saat kehilangan air tinggi, atau keseragaman aplikasi rendah, maka akan menghasilkan efisiensi yang rendah. Faktor kehilangan dalam irigasi sprinkler adalah evaporasi dari titik air dan permukaan tanah yang basah, transpirasi dari tanaman penganggu, kehilangan air karena tiupan angin, maupun tidak terdapatnya border.

Koefisien Keseragaman (CU)

Efisiensi distribusi adalah ukuran ketidakmerataan aplikasi dan biasanya digunakan istilah keseragaman/koefisien keseragaman yang mempunyai pengaruh signifikan terhadap efisiensi aplikasi. keseragaman irigasi secara aktual dapat diartikan variasi, ketidakseragaman dalam jumlah air yang diaplikasikan pada lokasi di dalam area irigasi. Penelitian awal terhadap keseragaman sistem irigasi sprinkler dilakukan oleh Christiansen tahun 1942, sehingga sampai sekarang persamaan tersebut dikenal dengan Christiansen Coefficient Uniformity (CU).

Beberapa hasil penelitian menyebutkan bahwa nilai CU yang rendah merupakan indikator kegagalan dalam mengkombinasikan faktor-faktor diantaranya ukuran nozzle, tekanan sprinkler dan jarak peletakan (spacing) sprinkler. Selain itu kharakteristik sprinkler (jumlah dan bentuk nozzle, sudut lemparan), ukuran nozzle, tekanan sangat mempengaruhi kinerja dari sprinkler.

Koefisien keseragaman Christiansen merupakan indikator yang umum digunakan untuk mengukur keseragaman aplikasi irigasi. CU mengukur deviasi rata-rata dari nilai rerata kedalaman aplikasi. Berikut adalah tabel nilai koefisien keseragaman (CU) dan klasifikasinya.

Beberapa keadaan di bawah ini penting untuk menginterpretasikan nilai koefisien CU, diantaranya:

1. nilai deviasi atau selisih tebal air antara pengukuran dengan rerata total merupakan representasi besaran nilai berlebih atau kurangnya tebal air yang diaplikasikan dan bukan menyatakan nilai surplus atau defisit air irigasi.
Air yang sedikit akan menimbulkan tegangan lengas tanah yang tinggi, tanaman menjadi stres, dan pada akhirnya akan mengurangi produksi. sedangkan air yang berlebih akan mengurangi produksi tanaman melalui pencucian unsur hara, kondisi anaerob daerah perakaran, munculnya penyakit dan menghambat pertumbuhan tanaman.

2. nilai CU mengindikasikan, sejauh mana keseragaman aplikasi tebal air irigasi, dan tidak memberikan indikasi kekurangan-kekurangan tertentu pada lahan tersebut.

Nilai koefisen keseragaman (CU) 100 % hampir mustahil diperoleh, yang berarti aplikasi sprinkler tanpa ada hambatan dan tanpa faktor pembatas lingkungan. Nilai CU dibawah 60 % biasanya disebabkan oleh aplikasi sprinkler pada lahan yang mempunyai topografi berombak, nozel yang sudah aus maupun tersumbat, dan atau aplikasi sprinkler pada kondisi yang berangin. Nilai koefisien CU yang direkomendasikan sangat bergantung pada jenis tanaman dengan sistem perakaran yang berbeda. Jenis tanaman yang mempunyai perakaran dalam seperti jagung, kapas, bit, direkomendasikan nilai CU antara 75 - 83 %. Nilai minimal koefisien CU untuk jenis tanaman dengan sistem perakaran dangkal, seperti sayuran adalah 85 %. Apabila aplikasi pupuk kimia yang dibarengkan dengan irigasi sprinkler, maka disarankan nilai minimum koefisien CU sebesar 80 %.

Keseragaman Distribusi (DU)

Keseragaman distribusi didefinisikan sebagai rasio antara akumulasi kedalaman terkecil dengan rerata kedalaman pada keseluruhan distribusi. Distribusi ini juga disebut distribusi keseragaman quarter terendah dan biasanya digunakan sebagai ukuran keseragaman distribusi sistem irigasi permukaan.

Kekurangan penggunaan nilai keseragaman DU adalah tidak bisa menunjukkan berapa besar tingkat keringnya pada titik di lokasi area irigasi. Persamaan untuk menghitung keseragaman distribusi adalah:

Nilai keseragaman distribusi (DU) merupakan fungsi dari P = tekanan sprinkler, DP = variasi tekanan sprinkler, S = jarak spasi penempatan sprinkler, dn = diameter nozel, WDP = pola distribusi air, dan WS = kecepatan angin saat aplikasi sprinkler, faktor-faktor tersebut dapat dituliskan DU = f(P, DP, S, dn, WDP, WS).

Nilai DU 100% dapat diartikan bahwa setiap tanaman akan menerima jumlah air yang sama dalam area sistem irigasi tersebut. Nilai koefisien keseragaman yang tinggi dapat diperoleh dengan cara mendesain sistem irigasi yang baik, tentu saja hal ini akan menimbulkan biaya yang tinggi, sehingga harus mempertimbangkan antara nilai DU yang tinggi dengan keuntungan ekonomisnya.

Hubungan antara nilai CU dan DU

Pada data yang sama, nilai DU akan lebih rendah dari CU. Nilai CU > 70 % diasumsikan tebal air yang diterima oleh permukaan lahan cenderung mengikuti distribusi normal. Karena bentuk kurva distribusi normal adalah simeteris terhadap nilai rata-rata, maka pada keadaan tersebut, jika rata-rata tebal aplikasi adalah µ, dan sama dengan tebal air irigasi yang dibutuhkan tanaman d, maka 50 % area irigasi akan menerima sejumlah air yang kurang, sedangkan 50 % sisanya akan menerima air yang berlebih atau memperoleh irigasi yang cukup. Sehingga nilai CU tersebut dapat dituliskan: