Perancangan Sistem Saluran Drainase Lahan - Pada pembahasan materi Agro, Irigasi dan Drainase kali ini akan membahas mengenai perancangan sistem saluran drainase lahan dan juga Persyaratan drainase, Permukaan Air Tanah, Perencanaan Saluran Drainase, Drainase Parit, Ukuran Parit Drainase, Jenis Saluran, Rumus dan Kriteria Hidrolik untuk lebih jelasnya dapat disimak dalam penjelasan singkat berikut ini!
Untuk menentukan besarnya laju drainase beberapa faktor perlu dipertimbangkan antara lain, (1) kondisi alam yang beragam, dan (2) jumlah air yang akan dibuang. Oleh karena itu pekerjaan lapangan harus dilakukan untuk mencari tahu bagaimana kondisi tanah, kondisi air, kadar garam dan jumlah air yang harus dipertahankan.
Untuk menghitung kebutuhan drainase, harus dilakukan analisis keseimbangan air secara keseluruhan daerah yang akan di drainase seperti terlihat pada Gambar.
Keseimbangan air biasanya diperhitungkan dalam jangka waktu rata-rata satu tahun. Masalah penggenangan dan salinitas juga harus dipertimbangkan dalam memper-hitungkan keseimbangan air. Terutama untuk tahun-tahun tertentu, misalnya tahun yang sangat kering atau satu tahun dengan curah hujan ekstrim, atau bahkan untuk jangka waktu tertentu misalnya musim tanam atau musim hujan.
Umumnya aliran air tanah yang menuju saluran pembuangan terjadi pada zona jenuh. Di atas permukaan air, ada zona di mana pori-pori tanah diisi sebagian oleh air dan sebagian udara, dan zona tersebut merupakan zona tak jenuh. Air di zona tak jenuh berasal dari hujan atau air irigasi yang telah masuk ke dalam tanah, dan yang berasal dari kenaikan kapiler air tanah. Zona tak jenuh sangat penting bagi pertumbuhan tanaman. Pada zona ini akar tanaman mengambil air dari dalam tanah.
Tinggi permukaan air selalu berubah seiring dengan waktu, setelah irigasi atau terjadi hujan akan terjadi kenaikan permukaan air dan diikuti oleh penurunan bertahap karena aliran air menuju sistem drainase.
Ketinggian permukaan air perlu diukur adalah untuk mengetahui ketinggian permukaan air tertinggi (maksimum), rata-rata dan minimum atau terendah setiap tahunnya. Ketinggian permukaan air tanah selalu berubah akibat adanya pengisian kembali air tanah oleh hujan atau irigasi.
Dengan alasan ini, maka pengukuran tinggi permukaan air tanah harus dilakukan pada interval yang sering, setidaknya untuk jangka waktu satu tahun. Interval antara pembacaan tidak boleh melebihi satu bulan, tetapi dua minggu mungkin lebih baik. Semua pengukuran tinggi permukaan air tanah di daerah yang akan di drainase harus dilakukan sedini mungkin, dan dilakukan selama rentang waktu sesingkat mungkin sehingga gambaran yang lengkap dari permukaan air dalam rentang waktu itu dapat diperoleh.
Sistem drainase lapang dapat terdiri dari
(a) drainase terbuka dengan parit,
(b) drainase mole, yakni berupa lubang bawah tanah,
(c) drainase pipa, baik yang terbuat dari tanah liat, beton, atau pipa plastik yang ditanam di bawah tanah. Jika pipa-pipa lateral berakhir pada saluran kolektor, maka sistem tersebut disebut sebagai sistem drainase pipa singular. Jika pipa kolektor juga terbuat dari pipa, maka sistem tersebut disebut sistem drainase pipa komposit.
Beberapa keuntungannya adalah
(1) membuang air tanah,
(2) membuang air permukaan,
(3) kemiringan saluran untuk mengalirkan air biasanya lebih kecil daripada kemiringan yang diperlukan pada drainase pipa. Umumnya untuk parit kemiringannya adalah sekitar 0,01 %, sedangkan untuk pipa sekitar 0,1 %,
(4) memudahkan pengawasan dan pemeliharaan.
Beberapa kerugian sistem drainase parit adalah
(1) pengurangan luas lahan yang diusahakan untuk pertanian karena adanya parit,
(2) pertumbuhan gulma dan pengendapan menyebabkan mahalnya biaya pemeliharaan,
(3) lahan yang terpisah dengan adanya parit-parit akan menyebabkan sukarnya pengoperasian alat-alat mekanis.
Umumnya di daerah datar, sistem drainase menggunakan pipa sebagai lateral dan parit sebagai kolektor. Sedangkan di daerah berlereng seluruh sistem drainase lapang baik lateral maupun kolektor terbuat dari pipa yang dikenal dengan istilah sistem drainase pipa komposit. Akan tetapi dalam situasi berikut ini biasanya parit lebih sesuai untuk digunakan sebagai lateral, yaitu :
Perhitungan dimensi parit mengikuti rancangan saluran tidak berlapis dengan mengetahui parameter seperti,
(1) elevasi muka air yang diinginkan,
(2) kapasitas debit, dan
(3) jenis tanah. Kadang-kadang perhitungan dimensi parit menghasilkan suatu dimensi yang terlalu kecil sehingga dari segi konstruksi dan pemeliharaan sulit dikerjakan.
Perencanaan Perancangan Sistem Saluran Drainase Lahan
Persyaratan drainase
Untuk merancang suatu sistem drainase, yang harus diketahui adalah jumlah air yang harus dibuang dari lahan dalam jangka waktu tertentu, hal ini dilakukan untuk menghindari kenaikan air permukaan. Membuang kelebihan air di lahan memiliki dua manfaat yaitu (1) mencegah terjadinya genangan air pada lahan (2) membuang air dari zona akar, sehingga garam-garam yang dibawa oleh irigasi tidak dapat mencapai konsentrasi yang akan berbahaya bagi tanaman.Untuk menentukan besarnya laju drainase beberapa faktor perlu dipertimbangkan antara lain, (1) kondisi alam yang beragam, dan (2) jumlah air yang akan dibuang. Oleh karena itu pekerjaan lapangan harus dilakukan untuk mencari tahu bagaimana kondisi tanah, kondisi air, kadar garam dan jumlah air yang harus dipertahankan.
 |
| Konsep keseimbangan air di lahan |
Untuk menghitung kebutuhan drainase, harus dilakukan analisis keseimbangan air secara keseluruhan daerah yang akan di drainase seperti terlihat pada Gambar.
Keseimbangan air biasanya diperhitungkan dalam jangka waktu rata-rata satu tahun. Masalah penggenangan dan salinitas juga harus dipertimbangkan dalam memper-hitungkan keseimbangan air. Terutama untuk tahun-tahun tertentu, misalnya tahun yang sangat kering atau satu tahun dengan curah hujan ekstrim, atau bahkan untuk jangka waktu tertentu misalnya musim tanam atau musim hujan.
Permukaan Air Tanah
Permukaan air tanah adalah batas atas dari air tanah. Hal ini didefinisikan sebagai tempat dimana titik tekanan air di tanah sama dengan tekanan atmosfer. Di bawah permukaan air tanah, semua pori-pori tanah terisi oleh air, al ini dikenal sebagai zona jenuh seperti terlihat pada Gambar. |
| Permukaan air tanah |
Umumnya aliran air tanah yang menuju saluran pembuangan terjadi pada zona jenuh. Di atas permukaan air, ada zona di mana pori-pori tanah diisi sebagian oleh air dan sebagian udara, dan zona tersebut merupakan zona tak jenuh. Air di zona tak jenuh berasal dari hujan atau air irigasi yang telah masuk ke dalam tanah, dan yang berasal dari kenaikan kapiler air tanah. Zona tak jenuh sangat penting bagi pertumbuhan tanaman. Pada zona ini akar tanaman mengambil air dari dalam tanah.
Tinggi permukaan air selalu berubah seiring dengan waktu, setelah irigasi atau terjadi hujan akan terjadi kenaikan permukaan air dan diikuti oleh penurunan bertahap karena aliran air menuju sistem drainase.
Ketinggian permukaan air perlu diukur adalah untuk mengetahui ketinggian permukaan air tertinggi (maksimum), rata-rata dan minimum atau terendah setiap tahunnya. Ketinggian permukaan air tanah selalu berubah akibat adanya pengisian kembali air tanah oleh hujan atau irigasi.
Dengan alasan ini, maka pengukuran tinggi permukaan air tanah harus dilakukan pada interval yang sering, setidaknya untuk jangka waktu satu tahun. Interval antara pembacaan tidak boleh melebihi satu bulan, tetapi dua minggu mungkin lebih baik. Semua pengukuran tinggi permukaan air tanah di daerah yang akan di drainase harus dilakukan sedini mungkin, dan dilakukan selama rentang waktu sesingkat mungkin sehingga gambaran yang lengkap dari permukaan air dalam rentang waktu itu dapat diperoleh.
Perencanaan Saluran Drainase
Drainase lapang (field drainage) adalah suatu sistem yang menerima air lebih langsung dari lahan pertanian dan menyalurkannya ke sistem drainase utama yang membuang air dari areal lahan pertanian. Sistem drainase utama harus memberikan suatu outlet yang bebas dan dapat diandalkan untuk pengeluaran air dari drainase lapang. Dalam suatu sistem drainase bawah tanah dapat dibedakan 3 kategori drainase yakni lateral, kolektor, dan drainase utama. Lateral biasa disebut juga drainase lapang atau farm drains atau suction drains yang berfungsi untuk mengendalikan fluktuasi kedalaman air tanah di lahan pertanian, juga berfungsi sebagai pengumpul aliran permukaan. Dari lateral air mengalir ke kolektor yang mengangkutnya ke saluran drainase utama.Sistem drainase lapang dapat terdiri dari
(a) drainase terbuka dengan parit,
(b) drainase mole, yakni berupa lubang bawah tanah,
(c) drainase pipa, baik yang terbuat dari tanah liat, beton, atau pipa plastik yang ditanam di bawah tanah. Jika pipa-pipa lateral berakhir pada saluran kolektor, maka sistem tersebut disebut sebagai sistem drainase pipa singular. Jika pipa kolektor juga terbuat dari pipa, maka sistem tersebut disebut sistem drainase pipa komposit.
Drainase Parit
Dibandingkan dengan sistem drainase pipa, drainase parit mempunyai beberapa keuntungan dan kerugian.Beberapa keuntungannya adalah
(1) membuang air tanah,
(2) membuang air permukaan,
(3) kemiringan saluran untuk mengalirkan air biasanya lebih kecil daripada kemiringan yang diperlukan pada drainase pipa. Umumnya untuk parit kemiringannya adalah sekitar 0,01 %, sedangkan untuk pipa sekitar 0,1 %,
(4) memudahkan pengawasan dan pemeliharaan.
Beberapa kerugian sistem drainase parit adalah
(1) pengurangan luas lahan yang diusahakan untuk pertanian karena adanya parit,
(2) pertumbuhan gulma dan pengendapan menyebabkan mahalnya biaya pemeliharaan,
(3) lahan yang terpisah dengan adanya parit-parit akan menyebabkan sukarnya pengoperasian alat-alat mekanis.
Umumnya di daerah datar, sistem drainase menggunakan pipa sebagai lateral dan parit sebagai kolektor. Sedangkan di daerah berlereng seluruh sistem drainase lapang baik lateral maupun kolektor terbuat dari pipa yang dikenal dengan istilah sistem drainase pipa komposit. Akan tetapi dalam situasi berikut ini biasanya parit lebih sesuai untuk digunakan sebagai lateral, yaitu :
- Jika muka air tanah dapat dikendalikan dengan jarak lateral yang cukup lebar, sehingga petakan lahan yang terbentuk cukup luas tidak mengurangi efisiensi pemakaian alat mekanis. Situasi ini kemungkinan dapat terjadi pada tanah dengan daya infiltrasi tinggi.
- Jika sistem drainase harus juga mampu mengangkut air permukaan, misalnya pada tanah dengan laju infiltrasi rendah atau di daerah dengan intensitas hujan yang tinggi. Apabila diinginkan percepatan proses pematangan pada tanah alluvial yang baru direklamasi.
- Jika hanya diinginkan muka air tanah yang dangkal, misalnya untuk padang rumput atau tanah gambut.
Ukuran Parit Drainase
Jika sistem drainase yang digunakan adalah parit lateral, maka perhitungan jarak dan kedalaman harus dipertimbangkan. Untuk kolektor, jarak parit ditentukan oleh ukuran lahan atau panjang maksimum pipa drainase. Pada lahan datar dengan sistem pipa drainase singular, jarak parit biasanya antara 200-500 m. Elevasi muka air di parit kolektor harus dipertahankan pada suatu kedalaman di bawah lubang pengeluaran dari pipa drainase (lateral).Perhitungan dimensi parit mengikuti rancangan saluran tidak berlapis dengan mengetahui parameter seperti,
(1) elevasi muka air yang diinginkan,
(2) kapasitas debit, dan
(3) jenis tanah. Kadang-kadang perhitungan dimensi parit menghasilkan suatu dimensi yang terlalu kecil sehingga dari segi konstruksi dan pemeliharaan sulit dikerjakan.
Jenis Saluran
Saluran drainase pada umumnya terbuka atau tertutup. Tetapi seharusnya pada saluran terbuka hanya untuk mengalirkan air buangan yang relatif tidak berbau, seperti air hujan maupun air permukaan (rembesan sistem irigasi, mata air, dan lain-lain). Sedangkan saluran tertutup digunakan untuk mengalirkan air buangan dari kamar mandi, WC, dapur, cucian maupun buangan hasil proses industri.Penampang Saluran
Ada berbagai macam penampang saluran yang digunakan, tetapi pada saluran terbuka banyak digunakan saluran berpenampang segi empat maupun trapesium. Untuk penampang saluran tertutup, banyak digunakan pipa saluran berpenampang bulat.- Bentuk-bentuk Penampang Saluran Terbuka
- Ada beberapa jenis bentuk penampang saluran terbuka yang biasanya dipakai dalam pembuatan saluran drainase, antara lain :
- a. Saluran Segi Empat
Saluran Segi Empat - b. Saluran Segi Empat dengan Saluran Kecil
Saluran Segi Empat dengan Saluran Kecil - c. Saluran Trapesium
Saluran Trapesium - d. Saluran Trapesium Dengan Saluran Kecil
Saluran Trapesium dengan Saluran Kecil
Rumus dan Kriteria Hidrolik
Perencanaan hidraulika pada drainase lahan pertanian adalah untuk menentukan kondisi aliran dan mendisain saluran sebagai output perencanaan drainase lahan pertanian. Saluran secara umum dibagi menjadi 2 macam yaitu,- saluran terbuka (open channels) yaitu saluran yang ada salah satu bagiannya terbuka, seperti sungai, saluran irigasi dan selokan,
- saluran tertutup yaitu saluran yang tertutup bagian atasnya, seperti terowongan, pipa dan gorong-gorong.
- Jika kecepatan aliran pada suatu titik berubah terhadap waktu, maka alirannya disebut sebagai aliran permanen atau tunak (steady flow),
- Jika kecepatan pada suatu lokasi berubah terhadap waktu, maka alirannya disebut sebagai aliran tidak permanen atau tidak tunak (unsteady flow).
