Rabu, 27 Juni 2012

Kuliah IRIGASI

Kuliah IRIGASI 

 

PETAK SAWAH
Sistem irigasi terdiri dari petak sawah dan jaringan saluran air. Untuk memudahkan dalam operasional dan perawatan, petak dan jaringan dibedakan sesuai dengan lokasi maupun fungsinya.
 
1. Petak Sawah
      Petak sawah yang dimiliki oleh seorang petani atau lebih dengan mengambil air dari bangunan sadap  yang ada di saluran tersier (box tersier). Kumpulan dari petak kuarter adalah petak tersier. Beberapa petak tersier tergabung menjadi satu dan dilayani oleh air dari saluran sekunder disebut petak sekunder. Saluran primer umumnya tidak melayani air pada petak secara langsung.
       Dalam perencanaan, petak dibagi-bagi sesuai lokasi dan ketinggian sedemikian rupa sehingga pelayanan air oleh saluran dapat maksimal. Namun dalam kenyataan sering terdapat suatu luasan  areal yang tidak bisa memperoleh air padahal lokasi berdekatan dengan saluran  pembawa. Hal ini mungkin terjadi karena kebetulan lokasi tersebut lebih tinggi dari daerah sekitarnya dan perencanaan tinggi air di saluran tidak dapat mengikuti ketinggian tersebut karena kenaikan biaya tidak sebanding dengan penambahan luas areal yang dilayani, sehingga secara ekonomi tidak fisibel. Pembagian petak dilakukan mengikuti batasan yang ada seperti sungai, saluran drainasi, jalan, dan batasan administrasi dengan tujuan memudahkan dalam operasi dan perawatan. Luas petak juga dibatasi agar dalam pelayanan irigasi dan pengaturan pembagian air oleh juru pintu dapat terkontrol dengan baik. Petak tersier mengikuti kriteria sebagai berikut:
·      Luas petak diusahakan seragam
·      Luas petak tersier untuk daerah pegunungan/berbukit 50 ha, daerah dataran 50-100 ha.
·      Pemberian air ke suatu petak harus melalui bangunan pengatur dan pengukur debit
·      Batas petak harus tegas dan mengikuti batas yang sudah ada
·      Petak tersier harus merupakan satu kesatuan yang dalam batas administrasi desa
·      Air yang lebih harus dapat dibuang segera
·      Letak petak sebaiknya langsung setelah bangunan sadap
·      Setiap petak tersier harus mendapat air hanya dari satu bangunan sadap
·      Jarak sawah terjauh yang dilayani dari bangunan sadap maksimum 3 km
2. Peta, Skema, dan Nomenklatur Irigasi
            Hasil perencanaan digambar  minimal dalam bentuk peta irigasi dan skema jaringan irigasi. Peta irigasi seperti peta topografi (mengandung nama kampung dan ketinggian) tetapi lebih ditonjolkan pada saluran, batas dan identitas petak tersier, dan saluran drainasi dengan warna-warna tertentu untuk perbedaannya. Sedangkan skema irigasi hanya memuat saluran, petak sawah, dan bangunan secara skematik (tidak mengikuti skala dan arah saluran yang sebenarnya) tetapi nama saluran, dimensi dan panjang saluran, identitas dan nama bangunan, dan nama petak sangat jelas (nomenklatur). Nomenklatur ini berlaku  di seluruh Indonesia sehingga memudahkan pengertian dan pemahamannya. Peta dan skema irigasi harus disimpan dan dipelihara dengan baik untuk kepentingan pengoperasian, perawatan, dan perbaikan. Gambar-1 memberikan ilustrasi jaringan irigasi teknis.
JARINGAN IRIGASI
1. Jaringan Saluran Irigasi
            Jaringan saluran irigasi berfungsi untuk membawa air dari sumbernya (bendung, bendungan) ke petak-petak sawah guna memenuhi kebutuhan air bagi tanaman. Saluran diupayakan lurus dengan dimensi dan kemiringan sedemikian rupa sehingga memenuhi syar,t tidak terjadi endapan maupun penggerusan.
            Mengingat kondisi topografi yang sering kali tidak sesuai dengan perencanaan, maka kadang diperlukan lining (pada tanah percus atau mudah longsor), bangunan (pada persilangan jalan, sungai, selokan, lembah) maupun belokan (menghindari kampung, kuburan, mencari kontur yang lebih sesuai). Walaupun demikian bangunan maupun belokan yang dimaksud harus tetap dapat memenuhi syarat teknis agar tidak terjadi gerusan pada belokan dan tidak kehilangan energi pada bangunan yang dapat mengakibatkan penurunan muka air yang cukup tinggi. Penurunan muka air ini mengakibatkan berkurangnya luas areal yang dilayani.
            Jaringan dibedakan menjadi saluran primer (saluran langsung dari sumber air), sekunder (cabang dari saluran primer atau saluran langsung dari bendung bila debit relatif kecil), dan tersier. Saluran distribusi atau kuarter pada umumnya dibuat oleh petani dengan petunjuk teknis dari instansi. Dalam hal tanggungjawab,saluran primer dan sekunder menjadi tanggungjawab instansi, sedangkan saluran tersier dikelola oleh petani.
 
2. Perencanaan Saluran Irigasi
            Penampang saluran irigasi dapat berbentuk trapesium, segi empat, tapal kuda, atau lingkaran. Bentuk saluran ini dtentukan oleh bahan dasar dan tebing saluran. Bentuk trapesium umumnya dipakai pada saluran yang dibuat langsung pada tanah (saluran tanpa lapisan). Bentuk segi empat, tapal kuda atau lingkaran umumnya digunakan pada saluran yang melalui tanah batuan, pada saluran yang dilapisi pasangan batu atau beton.
            Pada daerah pegunungan, saluran umumnya terpaksa dibuat curam untuk menyesuaikan dengan keadaan lapangan. Saluran ini disebut saluran curam, yaitu saluran dengan aliran kritis atau super kritis.
            Selain pertembangan tersebut diatas, dalam perencanaan saluran harus diperhitungkan biaya pelaksanaan yang paling murah. Mengingat dalam pelaksanaan terdapat pekerjaan timbunan dan galian, maka diupayakan agar keadaannya seimbang dan jarak angkur material galian yang akan digunakan untuk material timbunan tidak terlampau jauh.
3. Macam Saluran Irigasi
            Penampang saluran irigasi dapat berbentuk trapesium, segi empat, tapal kuda atau lingkaran. Bentuk penampang ini ditentukan oleh bahan dasar dan tebing saluran. Bentuk penampang saluran trapesium umumnya dipakai pada saluran yang dibuat langsung pada tanah(saluran tanpa lapisan). Bentuk segi empat atau tapal kuda umumnya digunakan pada saluran yang melalui tanah batuan, saluran yang dilapisi pasangan batu atau beton.
            Saluran harus direncanakan agar memenuhi persyaratan pengaliran, yaitu aliran tidak menimbulkan gerusan dan endapan. Rute saluran juga harus ditencanakan  ekonomis, yaitu pendek dan sedapat mungkin menghindari timbunan tinggi atau galian dalam. Pada daerah pegunungan, saluran umumnya terpaksa dibuat curam untuk menyesuaikan dengan keadaan medan. Saluran ini umumnya disebut saluran curam (chute).
            Mengingat saluran harus memiliki kemiringan untuk dapat mengalirkan air secara gravitasi, maka perlu diperhatikan adanya kehilangan energi karena kemiringan, disamping kehilangan energi karena perubahan kecepatan. Pada daerah belokan radius belokan saluran harus dibuat sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan kehilangan energi yang besar atau agar tidak mengakibatkan kerusakan pada tebing saluran.
            Muka air tertinggi tidak boleh melampaui tebing saluran sehingga kerusakan saluran dapat terhindar. Jarak ini disebut tinggi jagaan (freeboard) dan harus diperkirakan sedemikian rupa sehingga dapat menampung tambahan air akibat hujan atau kenaikan muka air karena kesalahan dalam pengoperasian pintu air. Akibat batasan ini maka saluran memiliki tebing dengan ketinggian teratur yang disebut tanggul.
            Saluran irigasi perlu perawatan secara rutin agar fungsi dan kapasitasnya dapat dipertahankan sesuai dengan rencana. Untuk itu perlu ada jalan inspenksi yang dapat dilalui kendaraan roda dua atau kendaraan roda empat. Jalan inspeksi ini dapat ditempatkan pada atau disamping tanggul.
a. Saluran Tanpa  Lapisan
Saluran tanpa lapisan adalah saluran tanah yang tidak menggunakan perlindungan baik pada dasar maupun pada tebing saluran. Rute saluran ini harus direncanakan sedemikian rupa sehingga tidak terletak pada galian yang dalam. Bila terpaksa demikian, maka tebing harus dibuat miring dan bertangga dengan lebar ber m mimimum 1.00 m. Agar aliran air tidak merusak saluran, pada bagian saluran  yang berubah arah horizontal (belok) harus memenuhi syarat radius minimum, yang besarnya dapat dihitung dengan:
*    R = (6-7) x B                                                                                                   (1)
Atau:
*    R = 15 x d                                                                                                       (2)
Atau:
*    R = 10 x b                                                                                                       (3)
dengan:
R = jari-jari belokan minimum (m)
B = lebar muka air di saluran pada aliran debit maksimum (m)
d  = tinggi air normal di saluran pada aliran debit maksimum (m)
b  = lebar dasar saluran (m)
b. Saluran Dengan Lapisan
Maksud penggunaan lapisan pada saluran irigasi antara lain untuk:
*  Melindungi tebing saluran dari kelongsoran
* Melindungi tebing dan dasar saluran dari gerusan air akibat terjadinya kecepatan air yang melampaui kecepatan maksimum.
*  Perbaikan tanah tebing dan dasar saluran karena kondisi tanah asli yang tidak memenuhi persyaratan teknis
*  Mengurangi kehilangan air di saluran karena rembesan.
Adapun macam lapisan yang digunakan dapat terbuat dari:
*  Lapisan keras : beton, pasangan batu, pasangan bata merah.
*  Lapisan tanah.
Jari-jari belokan pada saluran dengan lapisan dapat lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari belokan yang digunakan pada saluran tanpa lapisan. Jari-jari belokan minimum pada saluran dengan lapisan keras dapat digunakan 0,5 kali jari-jari belokan pada saluran tanpa lapisan.
Khusus untuk kecepatan pengaliran maksimum yang diizinkan dapat diambil lebih besar dibandingkan dengan kecepatan pengaliran maksimum pada saluran tanpa lapisan. Persyaratan ini dapat menghasilkan dimensi saluran yang lebih kecil. Besarnya kecepatan pengaliran maksimum untuk masing-masing jenis lapisan dapat dipakai batasan sebagai berikut :
*  Saluran dengan lapisan tanah                          = 0.90 m/dt
*  Saluran dengan lapisan pasangan batu            = 2.00 m/dt
*  Saluran dengan lapisan beton                         = 3.00 m/dt
Adapun tebal lapisan yang digunakan pada masing-masing jenis lapisan dapat dibuat sebagai berikut:
*  Lapisan tanah untuk dasar saluran min                       = 0.60 m
*  Lapisan tanah untuk tebing saluran min.(hor) = 0.90 m
*  Lapisan pasangan batu minimum                                = 0.30 m
*  Lapisan beton minimum                                              = 0.07 m
4. Dimensi Saluran Irigasi
Dimensi saluran dan bangunan yang direncanakan harus mampu mengalirkan debit rencana. Debit rencana adalah jumlah air per satuan waktu yang direncanakan untuk dialirkan. Untuk mengetahui besarnya debit rencana, terlebih dahulu perlu dihitung kebutuhan air di sawah dan kehilangan air yang mungkin terjadi.
a. Debit Rencana Saluran
1) Debit rencana untuk saluran primer, sekunder dan subsekunder
*  Q = q x A                                                                                                        (4)
*  S = 11.5467 x C (Q/V)0.5                                                                                 (5)
*  Qr = Q + S                                                                                                      (6)
dengan :
*  q  = kebutuhan air tiap satuan luas (Lt/dt/ha)
*  A = Luas daerah yang diairi (ha)
*  S = Kehilangan air akibat rembesan (Moritz), dalam lt/dt/km
*  V = kecepatan pengaliran di saluran (m/dt)
*  C = koefisien moritz, Tabel-1
*  Qr = debit rencana (Lt/dt)
Tabel-1.  Koefisien Moritz
Jenis Material
C
Cement gravel and hand pan with sandy loam
0.34
Clay and clayey loam
0.41
Sandy loam
0.66
Volcanic ash
0.68
Volcanic ash with sand
0.98
Sand and volcanic ash or day
1.20
Sandy soil with rock
1.68
Sandy and gravelly soil
2.20
2) Debit rencana untuk saluran tersier
            Qr = q x A                                                                                                       (7)
b. Rumus Hidrolika
Rumus pengaliran yang umum dipakai dalam perhitungan dimensi saluran adalah:
Rumus Kontinuitas:
            Q = A x V                                                                                                       (8)
Rumus Manning:
            *  A = (b + m x d ) x d                                                                                    (10)
                                   
dengan:
·        Q = debit rencana (m3/dt)
·        V = kecepatan aliran (m/dt)
·        A = luas penampang basah (m2)
·        P  = keliling basah (m)
·        R = jari-jari hidrolis (m)
·        b = lebar dasar saluran (m)
·        d = tinggi air normal di saluran (m)
·        m = kemiringan tebing saluran (H : V = 1 : m )
·        S = kemiringan dasar saluran (m/m)
·        n = angka kekasaran Manning, Tebal-2
Tabel-2. Koefisien Kekasaran Manning (n)
Jenis  Saluran dan Material
n
1
Saluran tertutup, aliran bebas
1.1
Saluran dari beton
0.011-0.014
1.2
Saluran dari pasangan bata
- dilapisi adukan semen
0.012-0.017
- dilapisi dan dilicinkan
0.01-10.015
1.3
Saluran dari pasangan olakan disemen
0.018-0.030
2
Saluran dengan lapisan
2.1
Lapisan semen permukaan rapi
0.010-0.013
2.2
Lapisan semen adukan
0.011-0.015
2.3
Lapisan plesteran
0.011-0.015
2.4
Lapisan pasangan batu seragam
0.015-0.020
2.5
Lapisan pasangan batu tak sama
0.017-0.024
2.6
Lapisan pasangan batu kosong
0.023-0.036
2.7
Lapisan pasangan bata dilicinkan
0.011-0.015
2.8
Lapisan tanah
0.022-0.025
3
Saluran Tanpa Lapisan
3.1
Saluran bersih baru diselesaikan
0.016-0.020
3.2
Saluran bersih setelah digunakan
0.018-0.025
3.3
Saluran banyak belokan
0.023-0.030
4
Saluran Alam
4.1
Bersih, lurus
0.025-0.033
4.2
Lurus, banyak batu dan tanaman kecil
0.030-0.030
4.3
Bersih berbelok-belok, banyak kedung
0.033-0.045
4.4
Berbelok-belok sedikit tanaman kecil dan batu
0.035-0.050
c. Perhitungan Dimensi Saluran
Tabel-3. Ancangan Dimensi Saluran
Q
b/d
V
H:V
F
Tanggul
Tanggul
0.00-0.15
1.0
0.25-0.30
1 : 1
0.30
1.50
0.15-0.30
1.0
0.30-0.35
1 : 1
0.30
1.50
0.30-0.40
1.5
0.35-0.40
1 : 1
0.40
1.50
0.40-0.50
1.5
0.40-0.45
1 : 1
0.40
1.50
5.00
0.50-0.75
2.0
0.45-0.50
1 : 1
0.50
1.50
5.00
0.75-1.50
2.5
0.50-0.55
1 : 1
0.50
1.50
5.00
1.50-3.00
2.5
0.55-0.60
1 : 1
0.60
1.50
5.00
3.0-04.50
3.0
0.60-0.65
1 : 1,5
0.60
2.00
5.00
4.50-6.00
3.5
0.65-0.70
1 : 1,5
0.60
2.00
5.00
6.00-7.50
4.0
0.70
1 : 1,5
0.60
2.00
5.00
7.50-9.00
4.5
0.70
1 : 1,5
0.60
2.00
5.00
d. Mencari Lebar Saluran
Diketahui:
            Misal Hasil perhitungan Q = 5 m3/dt
            Misal Perkiraan V dari Tabel 6.3 = 0.70 m/dt
           A=V/Q, misal menghasilkan A=7.14 m2       
            Persamaan lain untuk A pada penampang trapesium:                 
            A=(b+m.d)d
            Perkiraan b/d dari Tabel 6.3
            Misal b/d=3.5 à b=3.5.d dan m=1.5 à
            A=(3,5d+1,5d)d = 5d2
            Jadi: 7.14 = 5 d2 -- d= (7,14/5)0.5 = 1,19m
            Telah diasumsi b/d=3.5 à b= 3.5 x 1.19 = 4.16 m à dibulatkan 4.20 m
e. Mencari kemiringan saluran:
            Tahap awal dalam penentuan dimensi saluran adalah menentukan besarnya kemiringan dasar saluran. Kemiringan dasar saluran yang diambil harus sedemikian rupa, sehingga dimensi saluran yang dihasilkan sesuai dengan keadaan lapangan. Dengan bantuan angka dalam Tabel 6.3, kemiringan dasar saluran dapat ditentukan:
-       Berdasarkan Q yang direncanakan, dapat dipilih : b/d, V, dan m
-       Selanjutnya dapat dihitung:
·         A = Q / V                                                                                                        (12)
·         A = (b + m.d) x d                                                                                            (13)
            Dengan substitusi bilangann b/d dalam persamaan 6.13 dan menyamakan persamaan 6.12 dengan persamaan 6.13, maka besarnya d dapat dicari. Berdasarkan nilai d dan perbandingan b/d yang diperoleh dari Tabel 6.3, maka nilai b diperoleh. Agar rencana dapat dilaksanakan dengan baik, nilai b dibulatkan 1 (satu) angka di belakang koma. Karena  pembulatan ini maka nilai d yang teliti perlu dicari lagi setelah kemiringan dasar saluran ditentukan.
            Dari parameter di atas dapat diketahui besarnya nilai A dan P untuk mencari R, yaitu:
·         A = (b + m.d)  d                                                                                               (14)
·         P  = b + 2 d (1 + m2)0.5                                                                                    (15)
·         R  = A/P                                                                                                           (16)
-     Berdasarkan nilai V yang diambil dari Tabel 6.3, nilai R dari persamaan 6.16, dan nilai n dari Tabel 6.2, maka besarnya S dapat dicari, yaitu:
* S = [ ( V x n ) / ( R2/3 ) ]2                                                                                       (17)
Agar kemiringan hasil perhitungan ini dapat dilaksanakan dengan baik dilapangan perlu dilakukan pembulatan. Meskipun sudah ada pedoman, tinggi air dalam saluran dibatasi tidak lebih dari 1.50 meter. Hal ini dimaksudkan agar keamanan bagi penduduk sekitar saluran dapat dijamin.
Lebar tanggul saluran irigasi dibuat sedemikian rupa sehingga dapat dilalui orang. Selain itu, sepanjang saluran induk dan sekunder, di mana debit pengalirannya cukup besar, diperlukan jalan inspeksi dengan perkerasan agar dapat dilalui kendaraan roda empat. Lebar tanggul dapat dibuat berdasarkan besarnya debit  seperti dalam Tabel 6.3. Saluran subsekunder dan tersier tidak perlu jalan inspeksi.

f. Mencari tinggi air di saluran
Tinggi air saluran dapat dibedakan atas 2 (dua) macam, yaitu:
  • Tinggi air normal, yaitu tinggi air saluran yang diperhitungkan atas dasar 100 % Q rencana.
  • Tinggi air rendah, yaitu tinggi air saluran yang diperhitungkan atas dasar 70 % Q rencana
Tinggi air saluaran harus diperhitungkan pada dua keadaan tersebut. Hal ini dimaksudkan agar pada saat aliran maksimal, saluran mampu mengalirkan air, dan pada saat air rendah, saluran dan bangunan-bangunan masih tetap berfungsi dengan baik.
Untuk mengetahui tinggi air di saluran, dilakukan cara coba-coba, sebagai berikut:
  • A = (b +m )d
  • P = b + 2d (1 + m2)0.5
  • R = A/P
  • V = ( R2/3 x S1/2) / n
  • Q = A x ( R2/3 x S1/2) / n
  • A.R2/3 = ( Q x n )/ S1/2
                                                                                                
dengan:                                                                                
A          = luas penampang basah
P          = keliling penampang basah
R          = jejari hidraulik
Q         = debit air saluran
n          = koefisien kekasaran Manning
S          = kemiringan dasar saluran
m         = kemiringan tebing/dinding saluran

g. Mencari kecepatan aliran
Dari hasil perhitungan  a  dan  b  di atas, selanjutnya dapat dihitung besarnya kecepatan aliran yang sebenarnya terjadi di saluran sesuai dengan parameter yang telah ditetapkan, yaitu:
            * V = ( R2/3 x S1/2) / n
Besarnya kecepatan pengaliran (V) yang terjadi harus masih dalam batas yang diizinkan. Jika ternyata V yang terjadi di luar dari batas yang diizinkan harus dilakukan perubahan pada variable yang lain. Perubahan dapat dilakukan pada :
  • Kemiringan dasar saluran atau pada
  • Lebar dasar saluran.

 

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar