Skema Perencanaan dan Perancangan Sistem Saluran dan Jaringan Irigasi - Pada pembahasan materi Agro, Irigasi dan Drainase kali ini akan membahas mengenai skema perancangan dan perencanaan dari sitim saluran atau jaringan irigasi dan juga tentang Lay Out Sistem Irigasi Permukaan, Merancang Saluran dan Jaringan Irigasi, Hidrolika Bangunan Irigasi, Kecepatan aliran, Sipon, Talang dan Flume, Perancangan Saluran dan Jaringan Irigasi Permukaan serta Contoh Rumus Cara Menghitung Dimensi Saluran Irigasi, untuk lebih jelasnya dapat disimak dalam penjelasan berikut ini!
(1) Lokasi bangunan utama,
(2) Trase jaringan irigasi dan pembuang,
(3) Batas-batas dan perkiraan luas (dalam ha) jaringan irigasi dengan petak-petak primer, sekunder dan tersier serta daerah-daerah yang tidak bisa diairi,
(4) Bangunan-bangunan utama jaringan irigasi dan pembuang lengkap dengan fungsi dan tipenya,
(5) Konstruksi lindungan terhadap banjir, dan tanggul,
(6) Jaringan jalan dengan bangunan-bangunannya.
Untuk pembuatan tata letak biasanya menggunakan peta topografi dengan skala 1 : 25.000 dan 1 : 5.000. Peta dengan skala ini cukup untuk memperlihatkan keadaan lokasi sistem irigasi agar dapat ditarik interpretasi yang tepat mengenai sifat-sifat utama lokasi tersebut. Garis-garis kontur harus ditunjukkan dalam peta ini dengan interval 0,50 m untuk daerah yang datar, dan 1,00 m untuk daerah-daerah dengan kemiringan lahan lebih dari 2 persen.
Peta topografi merupakan dasar untuk memeriksa, menambah dan memperbesar detail topografi yang sesuai, misalnya:
Saluran pembawa
Dalam saluran terbuka, ada berbagai bangunan yang digunakan untuk membawa air dari satu ruas hulu ke ruas hilir. Bangunan-bangunan ini bisa dibagi menjadi dua kelompok sesuai jenis aliran hidrolisnya yaitu:
Kecepatan di bangunan pembawa
Untuk penghematan biaya pembuatan bangunan pembawa, maka kecepatan aliran di bangunan pembawa dibuat lebih besar daripada kecepatan aliran air di bagian saluran hulu maupun hilir. Untuk menghindari terjadinya gelombang-gelombang tegak di permukaan air dan untuk mencegah agar aliran tidak menjadi kritis akibat berkurangnya kekasaran saluran atau gradien hidrolis yang lebih curam, maka bilangan Froude dari aliran yang dipercepat tidak boleh lebih dari 0,5.
dimana :
Fr = bilangan Froude
va = kecepatan rata – rata dalam bangunan (m/dt)
g = percepatan gravitasi, m/dt2 (≈ 9,8)
A = luas aliran (m2)
B = lebar permukaan air terbuka (m)
Skema Perencanaan dan Perancangan Sistem Saluran dan Jaringan Irigasi
Lay Out Sistem Irigasi Permukaan
Sebelum membuat suatu sistem irigasi permukaan, maka dalam tahap perancangan harus dibuatkan terlebih dahulu lay out atau tata letak sistem irigasi permukaan. Lay out atau tata letak sistem irigasi harus menunjukkan hal-hal berikut,(1) Lokasi bangunan utama,
(2) Trase jaringan irigasi dan pembuang,
(3) Batas-batas dan perkiraan luas (dalam ha) jaringan irigasi dengan petak-petak primer, sekunder dan tersier serta daerah-daerah yang tidak bisa diairi,
(4) Bangunan-bangunan utama jaringan irigasi dan pembuang lengkap dengan fungsi dan tipenya,
(5) Konstruksi lindungan terhadap banjir, dan tanggul,
(6) Jaringan jalan dengan bangunan-bangunannya.
 |
| Skema Perencanaan dan Perancangan Sistem Saluran dan Jaringan Irigasi |
Untuk pembuatan tata letak biasanya menggunakan peta topografi dengan skala 1 : 25.000 dan 1 : 5.000. Peta dengan skala ini cukup untuk memperlihatkan keadaan lokasi sistem irigasi agar dapat ditarik interpretasi yang tepat mengenai sifat-sifat utama lokasi tersebut. Garis-garis kontur harus ditunjukkan dalam peta ini dengan interval 0,50 m untuk daerah yang datar, dan 1,00 m untuk daerah-daerah dengan kemiringan lahan lebih dari 2 persen.
Peta topografi merupakan dasar untuk memeriksa, menambah dan memperbesar detail topografi yang sesuai, misalnya:
- Sungai dan jaringan pembuang alamiah dengan identifikasi batas-batas daerah aliran sungai, aspek ini tidak hanya terbatas sampai pada daerah irigasi saja, tetapi sampai pada daerah aliran sungai seluruhnya, dengan menggunakan peta dengan skala yang lebih kecil.
- Identifikasi punggung lahan dan kemiringan lahan di daerah irigasi.
- Batas-batas administratif desa, kecamatan, kabupaten dan sebagainya akan sangat penting artinya untuk penentuan batas petak tersier, batas kecamatan dan kebupaten penting untuk menentukan letak administratif proyek dan pengaturan kelembagaan nantinya.
Merancang Saluran dan Jaringan Irigasi
Perancangan saluran dan jaringan irigasi yang akan dibahas dalam konteks ini adalah sebagai berikut:Saluran pembawa
Dalam saluran terbuka, ada berbagai bangunan yang digunakan untuk membawa air dari satu ruas hulu ke ruas hilir. Bangunan-bangunan ini bisa dibagi menjadi dua kelompok sesuai jenis aliran hidrolisnya yaitu:
- bangunan-bangunan dengan aliran subkritis, yang termasuk dalam kelompok ini adalah adalah gorong-gorong, flume, talang dan sipon.
- bangunan-bangunan dengan aliran superkritis yaitu bangunan pengukur dan pengatur debit, bangunan terjun serta got miring.
Kecepatan di bangunan pembawa
Untuk penghematan biaya pembuatan bangunan pembawa, maka kecepatan aliran di bangunan pembawa dibuat lebih besar daripada kecepatan aliran air di bagian saluran hulu maupun hilir. Untuk menghindari terjadinya gelombang-gelombang tegak di permukaan air dan untuk mencegah agar aliran tidak menjadi kritis akibat berkurangnya kekasaran saluran atau gradien hidrolis yang lebih curam, maka bilangan Froude dari aliran yang dipercepat tidak boleh lebih dari 0,5.
Dengan istilah rumus,
dimana :
Fr = bilangan Froude
va = kecepatan rata – rata dalam bangunan (m/dt)
g = percepatan gravitasi, m/dt2 (≈ 9,8)
A = luas aliran (m2)
B = lebar permukaan air terbuka (m)
Kecepatan aliran rata–rata di saluran pembawa terbuka dapat dihitung dengan persamaan Strickler/Manning. Untuk pipa sipon beraliran penuh, lebar permukaan air sama dengan nol, jadi bilangan Froude tidak bisa ditentukan. Kecepatan yang diizinkan di dalam pipa diakibatkan oleh optimasi ekonomis bahan konstruksi, biaya, mutu konstruksi dan kehilangan tinggi energi yang ada. Untuk sipon yang relatif pendek, biasanya kecepatan alirannya kurang dari 2 m/dt.
Gorong-gorong
Gorong-gorong adalah bangunan yang dipakai untuk membawa aliran air baik untuk saluran irigasi atau pembuang yang melewati bawah jalan. Gorong-gorong mempunyai potongan melintang yang lebih kecil daripada luas basah saluran hulu maupun hilir. Sebagian dari potongan melintang mungkin berada diatas muka air. Dalam hal ini gorong-gorong berfungsi sebagai saluran terbuka dengan aliran bebas. |
| Contoh gorong-gorong berbentuk lingkaran |
Pada gorong-gorong aliran bebas, benda-benda yang hanyut dapat lewat dengan mudah, tetapi biaya pembuatannya umumnya lebih mahal dibanding gorong-gorong tenggelam. Dalam hal gorong-gorong tenggelam, seluruh potongan melintang berada dibawah permukaan air. Biaya pelaksanaan lebih murah, tetapi bahaya tersumbat lebih besar.
Kecepatan aliran
Kecepatan aliran
Kecepatan yang dipakai di dalam perencanaan gorong-gorong bergantung pada jumlah kehilangan energi yang ada dan geometri lubang masuk dan keluar. Untuk tujuan-tujuan perencanaan, kecepatan diambil adalah 1,5 m/dt untuk gorong-gorong di saluran irigasi, dan 3 m/dt untuk gorong-gorong di saluran pembuang.
Gorong – gorong Segi Empat
Gorong-gorong segi empat dibuat dari beton bertulang atau dari pasangan batu dengan pelat beton bertulang sebagai penutup. Gorong-gorong tipe pertama terutama digunakan untuk debit yang besar atau bila yang dipentingkan adalah gorong-gorong yang kedap air. Gorong-gorong dari pasangan batu dengan pelat beton bertulang sangat kuat dan pembuatannya mudah. Khususnya untuk tempat-tempat terpencil, gorong – gorong ini sangat ideal menyajikan contoh tipe gorong-gorong yang telah dijelaskan di atas.
Untuk gorong – gorong pendek (L < 20 m) seperti yang biasa direncana dalam jaringan irigasi, harga–harga m seperti yang diberikan pada Tabel 7.3 dapat dianggap sebagai mendekati benar atau untuk rumus :
Karena sipon hanya memiliki sedikit fleksibilitas dalam mengangkut lebih banyak air daripada yang direncana, bangunan ini tidak akan dipakai dalam pembuang. Walaupun debit tidak diatur, ada kemungkinan bahwa pembuang mengangkut lebih banyak benda-benda hanyut.
Agar pipa sipon tidak tersumbat dan tidak ada orang atau binatang yang masuk secara kebetulan, maka mulut pipa ditutup dengan kisi-kisi penyaring (trashrack).
Biasanya pipa sipon dikombinasi dengan pelimpah tepat di sebelah hulu agar air tidak meluap di atas tanggul saluran hulu.
Di saluran-saluran yang lebih besar, sipon dibuat dengan pipa rangkap guna menghindari kehilangan yang lebih besar di dalam sipon jika bangunan itu tidak mengalirkan air pada debit rencana. Pipa rangkap juga menguntungkan dari segi pemeliharaan dan mengurangi biaya pelaksanaan bangunan. Sipon yang panjangnya lebih dari 100 m harus dipasang dengan lubang periksa (manhole) dan pintu pembuang.
Kecepatan aliran
Untuk mencegah sedimentasi kecepatan aliran dalam sipon harus tinggi. Tetapi, kecepatan yang tinggi menyebabkan bertambahnya kehilangan tinggi energi. Oleh sebab itu keseimbangan antara kecepatan yang tinggi dan kehilangan tinggi energi yang diizinkan harus tetap dijaga. Kecepatan aliran dalam sipon harus dua kali lebih tinggi dari kecepatan normal aliran dalam saluran, dan tidak boleh kurang dari 1 m/dt, lebih disukai lagi kalau tidak kurang dari 1,5 m/dt Kecepatan maksimum sebaiknya tidak melebihi 3 m/dt.
Sedangkan flume adalah saluran-saluran buatan yang dibuat dari pasangan, beton baik yang bertulang maupun tidak bertulang, baja atau kayu maupun beton ferrocement. Didalamnya air mengalir dengan permukaan bebas, dibuat melintas lembah yang cukup panjang >60 meter atau disepanjang lereng bukit dan sebagainya. Dasar saluran flume terletak diatas muka tanah bervarasi tinggi dari 0 meter dan maksimum 3 meter. Untuk menopang perbedaan tinggi antara muka tanah dan dasar saluran flume dapat dilaksanakan dengan tanah timbunan atau pilar pasangan batu atau beton bertulang.
P = A + a + b + c + d + e + f + g + Δh + z
Dimana:
P = ketinggian muka air di saluran primer atau sekunder
Dimana :
RWLu = Tinggi muka air yang diperlukan pada bangunan sadap di hulu
RWLd = Tinggi muka air yang diperlukan pada bangunan sadap di hilir
ΔH0 = Jumlah perkiraan kehilangan tinggi pada bangunan dan saluran
L = Panjang ruas
CONTOH
Daerah Irigasi M yang terdiri dari 7 petak tersier dengan skema seperti pada gambar dibawah
Agar pembagian air adil, maka tiap petak dikalikan dengan angka keamanan (k) tersebut. Debit (Q) yang diperlukan di pintu pengambilan :
Qd = kebutuhan air di bangunan pengambilan
Qf = kebutuhan air di sawah
L = Prosentase kehilangan air
Kebutuhan air di pintu B2 = (100%/(100%-15%) x (0.86)(38+91+60))=191.22 l/det.
Kebutuhan air di pintu B4 = (100%/(100%-15%) x (0.86)(72+57)) =130.52 l/det
Gorong – gorong Segi Empat
Gorong-gorong segi empat dibuat dari beton bertulang atau dari pasangan batu dengan pelat beton bertulang sebagai penutup. Gorong-gorong tipe pertama terutama digunakan untuk debit yang besar atau bila yang dipentingkan adalah gorong-gorong yang kedap air. Gorong-gorong dari pasangan batu dengan pelat beton bertulang sangat kuat dan pembuatannya mudah. Khususnya untuk tempat-tempat terpencil, gorong – gorong ini sangat ideal menyajikan contoh tipe gorong-gorong yang telah dijelaskan di atas.
 |
| Gorong-gorong persegi |
Untuk gorong – gorong pendek (L < 20 m) seperti yang biasa direncana dalam jaringan irigasi, harga–harga m seperti yang diberikan pada Tabel 7.3 dapat dianggap sebagai mendekati benar atau untuk rumus :
dimana :
Q = debit (m3/dt)
μ = koefisien debit lihat Tabel 7…
A = luas pipa (m3)
g = percepatan gravitasi (m/dt2) (≈ 9,8)
z = kehilangan tinggi energi pada gorong–gorong (m)
Tabel Harga-harga koefisien debit μ dalam gorong-gorong
Q = debit (m3/dt)
μ = koefisien debit lihat Tabel 7…
A = luas pipa (m3)
g = percepatan gravitasi (m/dt2) (≈ 9,8)
z = kehilangan tinggi energi pada gorong–gorong (m)
Tabel Harga-harga koefisien debit μ dalam gorong-gorong
Sipon
Sipon adalah bangunan yang membawa air melewati bawah saluran lain, biasanya saluran pembuang atau jalan. Pada sipon air mengalir karena tekanan. Perencanaan hidrolis sipon harus mempertimbangkan kecepatan aliran, kehilangan kecepatan aliran pada peralihan masuk, kehilangan akibat gesekan, kehilangan pada bagian siku sipon serta kehilangan pada peralihan keluar. Diameter minimum sipon adalah 0,60 m untuk memungkinkan pembersihan dan inspeksi.Karena sipon hanya memiliki sedikit fleksibilitas dalam mengangkut lebih banyak air daripada yang direncana, bangunan ini tidak akan dipakai dalam pembuang. Walaupun debit tidak diatur, ada kemungkinan bahwa pembuang mengangkut lebih banyak benda-benda hanyut.
Agar pipa sipon tidak tersumbat dan tidak ada orang atau binatang yang masuk secara kebetulan, maka mulut pipa ditutup dengan kisi-kisi penyaring (trashrack).
Biasanya pipa sipon dikombinasi dengan pelimpah tepat di sebelah hulu agar air tidak meluap di atas tanggul saluran hulu.
Di saluran-saluran yang lebih besar, sipon dibuat dengan pipa rangkap guna menghindari kehilangan yang lebih besar di dalam sipon jika bangunan itu tidak mengalirkan air pada debit rencana. Pipa rangkap juga menguntungkan dari segi pemeliharaan dan mengurangi biaya pelaksanaan bangunan. Sipon yang panjangnya lebih dari 100 m harus dipasang dengan lubang periksa (manhole) dan pintu pembuang.
Kecepatan aliran
Untuk mencegah sedimentasi kecepatan aliran dalam sipon harus tinggi. Tetapi, kecepatan yang tinggi menyebabkan bertambahnya kehilangan tinggi energi. Oleh sebab itu keseimbangan antara kecepatan yang tinggi dan kehilangan tinggi energi yang diizinkan harus tetap dijaga. Kecepatan aliran dalam sipon harus dua kali lebih tinggi dari kecepatan normal aliran dalam saluran, dan tidak boleh kurang dari 1 m/dt, lebih disukai lagi kalau tidak kurang dari 1,5 m/dt Kecepatan maksimum sebaiknya tidak melebihi 3 m/dt.
Talang dan Flume
Talang adalah saluran buatan yang dibuat dari pasangan beton bertulang, kayu atau baja maupun beton ferrocement yang didalamnya air mengalir dengan permukaan bebas, dibuat melintas lembah dengan panjang tertentu (umumnya dibawah 100 m), saluran pembuang, sungai, jalan atau rel kereta api, dan sebagainya. Saluran talang minimum ditopang oleh 2 (dua) pilar atau lebih dari konstruksi pasangan batu untuk tinggi kurang 3 meter (beton bertulang pertimbangan biaya) dan konstruksi pilar dengan beton bertulang untuk tinggi lebih 3 meter.Sedangkan flume adalah saluran-saluran buatan yang dibuat dari pasangan, beton baik yang bertulang maupun tidak bertulang, baja atau kayu maupun beton ferrocement. Didalamnya air mengalir dengan permukaan bebas, dibuat melintas lembah yang cukup panjang >60 meter atau disepanjang lereng bukit dan sebagainya. Dasar saluran flume terletak diatas muka tanah bervarasi tinggi dari 0 meter dan maksimum 3 meter. Untuk menopang perbedaan tinggi antara muka tanah dan dasar saluran flume dapat dilaksanakan dengan tanah timbunan atau pilar pasangan batu atau beton bertulang.
Perancangan Saluran dan Jaringan Irigasi Permukaan
Dalam penarikan trase saluran, maka diperlukan peta topografi yang berskala 1 : 25.000 dan 1 : 50.000, dengan kemiringan lahan harus tergambar jelas. Adapun tahapan dalam perencanaan jaringan irigasi adalah sebagai berikut:- Menentukan elevasi muka air saluran,
- Menentukan letak bangunan sadap
- Menentukan ketinggian muka air di bangunan sadap
P = A + a + b + c + d + e + f + g + Δh + z
Dimana:
P = ketinggian muka air di saluran primer atau sekunder
A = ketinggian lahan sawah
a = lapisan genangan air di sawah (10 cm )
b = kehilangan tinggi energi disaluran kuarter ke sawah ( 5 cm )
c = kehilangan tinggi energi di boks bagi kuarter ( 5 cm )
d = kehilangan tinggi energi selama pengaliran di saluran irigasi
e = kehilangan tinggi energi di boks bagi
f = kehilangan tinggi energi di gorong-gorong
g = kehilangan tinggi energi di bangunan sadap
Δh = variasi tinggi muka air
z = kehilangan tinggi energi di bangunan tersier lain
a = lapisan genangan air di sawah (10 cm )
b = kehilangan tinggi energi disaluran kuarter ke sawah ( 5 cm )
c = kehilangan tinggi energi di boks bagi kuarter ( 5 cm )
d = kehilangan tinggi energi selama pengaliran di saluran irigasi
e = kehilangan tinggi energi di boks bagi
f = kehilangan tinggi energi di gorong-gorong
g = kehilangan tinggi energi di bangunan sadap
Δh = variasi tinggi muka air
z = kehilangan tinggi energi di bangunan tersier lain
- Menentukan kemiringan saluran di lapangan,
- Menentukan Kemiringan Lahan ( Lo )
Dimana :
RWLu = Tinggi muka air yang diperlukan pada bangunan sadap di hulu
RWLd = Tinggi muka air yang diperlukan pada bangunan sadap di hilir
ΔH0 = Jumlah perkiraan kehilangan tinggi pada bangunan dan saluran
L = Panjang ruas
CONTOH
Daerah Irigasi M yang terdiri dari 7 petak tersier dengan skema seperti pada gambar dibawah
 |
| Daerah Irigasi M |
Untuk masa tanam pada musim kemarau (awal) pada periode 1 direncanakan budidaya tanaman sebagai berikut :
Kebutuhan air untuk masing-masing jenis tanaman telah ditetapkan sebagai berikut, yaitu (1) Padi = 1.00 l/det/ha, (2) Tebu = 0.50 l/det/ha dan (3) Palawija = 0.25 l/det/ha. Jika diasumsikan kehilangan air di jaringan primer dan sekunder = 15 %, dan di jaringan tersier = 25 % dan debit yang tersedia di bendung = 406 l/det, maka :
a. Hitunglah kebutuhan air untuk masing-masing petakan
b. Hitung kebutuhan air di pintu tersier
a. Hitunglah kebutuhan air untuk masing-masing petakan
b. Hitung kebutuhan air di pintu tersier
Penyelesaian :
a. Kebutuhan air untuk masing-masing petakan
Petak 1 =100%/(100%-25%) x (28 x 1 + 8 x 0.5 + 18 x 0.25) = 48.67 l/det
Petak 2 =100%/(100%-25%) x (18 x 1 + 6 x 0.5 + 14 x 0.25) = 33.67 l/det
Petak 3 =100%/(100%-25%) x (41 x 1 + 15 x 0.5 + 27 x 0.25) = 73.67 l/det
Petak 4 = 100%/(100%-25%) x (37x 1 + 12 x 0.5 + 23 x 0.25) = 65.00 l/det
Petak 5 = 100%/(100%-25%) x (27x1 + 8x0.5 + 22x0.25) = 48.67 l/det
Petak 6 = 100%/(100%-25%) x (49x1 + 16x0.5 + 26x0.25) = 84.67 l/det
Petak 7 = 100%/(100%-25%) x (31 x 1 + 9 x 0.5 + 20 x 0.25) = 54.00 l/det
Jumlah = 408.35 l/det
a. Kebutuhan air untuk masing-masing petakan
Petak 1 =100%/(100%-25%) x (28 x 1 + 8 x 0.5 + 18 x 0.25) = 48.67 l/det
Petak 2 =100%/(100%-25%) x (18 x 1 + 6 x 0.5 + 14 x 0.25) = 33.67 l/det
Petak 3 =100%/(100%-25%) x (41 x 1 + 15 x 0.5 + 27 x 0.25) = 73.67 l/det
Petak 4 = 100%/(100%-25%) x (37x 1 + 12 x 0.5 + 23 x 0.25) = 65.00 l/det
Petak 5 = 100%/(100%-25%) x (27x1 + 8x0.5 + 22x0.25) = 48.67 l/det
Petak 6 = 100%/(100%-25%) x (49x1 + 16x0.5 + 26x0.25) = 84.67 l/det
Petak 7 = 100%/(100%-25%) x (31 x 1 + 9 x 0.5 + 20 x 0.25) = 54.00 l/det
Jumlah = 408.35 l/det
Kehilangan air di saluran primer dan sekunder = 0.15 x 408.35 l/det = 61.25 l/det.
Kebutuhan air di bendung = 408.35 l/det + 61.25 l/det = 469.6 l/det
Faktor keamanan (k) air = 406 / 469.6 = 0.86
Kebutuhan air di bendung = 408.35 l/det + 61.25 l/det = 469.6 l/det
Faktor keamanan (k) air = 406 / 469.6 = 0.86
Agar pembagian air adil, maka tiap petak dikalikan dengan angka keamanan (k) tersebut. Debit (Q) yang diperlukan di pintu pengambilan :
Dimana Rumus yang dipakai adalah,
Qd = kebutuhan air di bangunan pengambilan
Qf = kebutuhan air di sawah
L = Prosentase kehilangan air
Kebutuhan air di pintu B2 = (100%/(100%-15%) x (0.86)(38+91+60))=191.22 l/det.
Kebutuhan air di pintu B4 = (100%/(100%-15%) x (0.86)(72+57)) =130.52 l/det
Sekian pembahasan mengenai Skema Perencanaan dan Perancangan Sistem Saluran dan Jaringan Irigasi dan juga tentang Lay Out Sistem Irigasi Permukaan, Merancang Saluran dan Jaringan
Irigasi, Hidrolika Bangunan Irigasi, Kecepatan aliran, Sipon, Talang
dan Flume, Perancangan Saluran dan Jaringan Irigasi Permukaan serta
Contoh Rumus Cara Menghitung Dimensi Saluran Irigasi, semoga mudah dipahami, selamat belajar!
