RANCANGAN DAM UJI COBA LlSlMETER PORTABEL TiPE HlDRQlblK

Transkripsi

1

2 RANCANGAN DAM UJI COBA LlSlMETER PORTABEL TiPE HlDRQlblK Oleh F A L A H U D I N F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR B O G O R

3 Falahudin. F Rancangan dan Uji Coba Lisimeter Portabel Tipe Hidrolik. Dibawah bimbingan Dr. Ir. Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc dan Ir. M. Yanuar J. Purwanto. Evapotranspirasi merupakan salah satu parameter hidrologi yang penting untuk diketahui. Besarnya Evapotranspirasi diperlukan untuk mengendalikan kebijaksanaan pemberian air irigasi baik dari segi jumlah air yang diberikan maupun dari segi waktu pemberian air. Evapo- transpirasi dapat diukur dan diduga. Salah satu alat pengukur evapotranspirasi yang banyak dikembangkan adalah lisimeter. Tujuan Masalah Khusus ini adalah : (1) merancang dan membuat lisimeter portabel tipe hidrolik, (2) menguji performansi lisimeter yang dibuat, dan (3) membandingkan evapotranspirasi tanaman acuan (ETo) rumput hasil pengukuran lisimeter dengan pengukuran blok tahanan listrik, pendugaan menggunakan persamaan Penman dan persamaan panci evaporasi. Hasil pengujian performansi alat di laboratorium menunjukkan, penambahan beban pada lisimeter untuk berbagai sudut kemiringan manometer menyebabkan kenaikan kolom air manometer secara l2nier dengan koefisien korelasi mendekati satu. Hubungan antara kenaikan kolom air manometer terhadap kedalaman air ekuivalen adalah :

4 YA = ( Sina) X r = YB = ( Sina) X r = dimana : YA = kedalaman air ekuivalen lisimeter A (mm) YB = kedalaman air ekuivalen lisimeter B (mm) a = sudut kemiringan manometer (derajat) X = perubahan kolom air manometer (mm) r = koefisien regresi Hasil pengujian menunjukkan, resolusi pengukuran berkisar antara 0.01 mm sampai 0.04 mm kedalaman air ekuivalen untuk lisimeter A dan lisimeter B. Pada kedua lisimeter tersebut terdapat perbedaan kepekaan, yang disebabkan oleh perbedaan tabung karet yang digunakan. Pengujian lisimeter dilapangan menunjukkan adanya keseragaman hasil pengukuran antara lisimeter A dan lisimeter B dengan koefisien korelasi sebesar 63.0 persen atau koef isien determinasi (r2) sebesar Sedangkan perbandingan evapotranspirasi hasil pengukuran lisimeter terhadap metoda pendugaan dan blok tahanan listrik menunjukkan korelasi positif, baik terhadap lisimeter A maupun lisimeter B. Koefisien korelasi antara pengukuran lisimeter A adalah sebesar 0.854, 0.915, dan 0.849, masing-masing terhadap blok tahanan listrik, Panci klas A, dan Penman. Sedangkan Lisimeter B adalah 0.360, 0.529, dan Persamaan hubungan kntara evapotranspirasi pengukuran lisimeter dengan ketiga metoda diatas adalah :

5 BT = LA PKA = LA PEN = Lg BT = LB PKA = LB PEN = LB dimana : BT = ETo blok tahanan listrik (mm) PKA = ETo Panci Klas A (mm) PEN = ETo Penman (mm) LA = ETo lisimeter A (mm) LB = ETo lisimeter B (mm) Adanya perbedaan koefisien korelasi yang cukup besar antara perbandingan lisimeter A dan perbandingan lisimeter B disebabkan faktor teknis pemasangan alat dilapangan, seperti kemiringan pemasangan lisimeter, dan adanya gesekan antara piringan penyangga tangki dengan dinding silinder. Lisimeter portabel tipe hidrolik ini berdasarkan prinsip tekanan hidrolik cairan dimana penambahan atau pengurangan beban ke lisimeter akan menyebabkan perubahan bobot tangki berisi tanah. Perubahan bobot ini menyebab-. kan tekanan yang mengenai air dalam tabung karet juga berubah, dimana perubahan tekanan tersebut terbaca pada perubahan tinggi kolom air manometer. Kelemahan pengukuran lisimeter ini adalah jika terjadi hujan lebat maka terjadi air limpasan dari tangki yang jumlahnya tidak

6 u RANCANGAN DAN UJI CQBA LISIhETIER PORTABEL TWE HIDROILH( Oleh FALAHUDIN F SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTAhW pada Jurusan MEKAMSASI PERTAhJ Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 1991 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANlAN ~'STITUT PEXTANW BOGOR

7 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN RANCANGAN DAN UJI COBA LISIMETER PORTABEL TIPE HIDROLIK SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan MEKANISASI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Insitut Pertanian Bogor Oleh FALAHUDIN F Dilahirkan pada Tanggal 1 Mei 1966 di Kerinci Tanggal Lulus : 8 Juni 1991!dodo Hard joamidjo jo, pembimbing pendamping Pembimbing Utama

8 KATA PENGANTAR b ~ismiliaahirrahmaanirahiim Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Swt., karena atas segala rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, pada jurusan ~ekanisasi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr.Ir. Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc, selaku dosen pembimbing utama, yang telah membimbing dan mengarahkan hingga selesainya skripsi ini. 2. Bapak Ir. M. Yanuar J.P, selaku dosen pembimbing pendamping. 3. Bapak Ir. Kusen Morgan, MS, selaku dosen penguji. 4. Bapak Suwarto, Kepala Stasiun Klimatologi Kelas I Darmaga, Bogor, yang telah memberikan izin tempat penguj ian alat. 5. Bapak Syamsudin, dan karyawan pengamat cuaca di Stasiun Klimatologi Darmaga, atas bantuan yang telah diberikan. 6. Ibu Dra. Aida Nuh dan Dra. Elyzar Nuh, atas bantuan dana yang telah diberikan selama penulis studi di IPB.

9 7. Ibunda, dan kakak-kakak, atas jerih payah, dorongan semangat serta dora yang telah diberikan pada penulis. 8. Sahabatku : ~rmdnsyah, Ade Barkah, Imang, Hanjaeli, Yusuf, Puguh, Bambang, dan lain-lain atas bantuan dan kebersamaannya. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis, yang tak mtngkin penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT. memberikan ganjaran pahala dan kebaikan yang berlipat ganda kepada semua pihak yang telah membantu penulis. Penulis menyadari bahwa tulisan ini belum sempurna. Oleh sebab itu kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan tulisan selanjutnya. Bogor, Mei 1991 Penulis

10 DAFTAR IS1 Halaman KATA PENGANTAR... iii. DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPPIRAN... X a I. PENDAHULUAN... 1 I1. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. EVAPOTRANSPIRASI... 4 B. LISIMETER C. ALAT UKUR I11. PENDEKATAN RANCANGAN A. KRITERIA RANCANGAN B. RANCANGAN FUNGSIONAL C. RANCANGAN STRUKTURAL IV. BAHAN DAN METODA A. WAKTU DAN TEMPAT B. BAHAN DAN ALAT C. -METODA D. MODEL PENGUJIAN V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENGUJIAN PERFORMANSI ALAT B. PENGUJIAN LISIMETER DI LAPANGAN C. PERBANDINGAN ETo PENGUXmN LISIMETER DENGAN METODA BLOK TAHANAN LISTRIK. DAN METODA PENDUGAAN 55...

11 VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN B. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 69

12 DAFTAR TABEL Halaman label 1. Persamaan garis regresi tinggi kolom air terhadap 3edalaman air ekuivalen 4 3 Tabel 2. Nilai ETo per periode hasil pengukuran lisimeter, blok tahanan listrik, Panci Klas A, dan Penman untuk tanaman rumput pendek

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Fraksi neraca radiasi pada permukaan... 6 Gambar 2. Lisimeter berdrainase sederhana Gambar 3. Lisimeter berdrainase dengan muka air konstan Gambar 4. Lisimeter ti<e hidrolik 20 Gambar 5. Lisimeter terapung Gambar 6. Skema unsur-unsur fungsional alat ukur 21 Gambar 7. Rancangan struktural lisimeter portabel tipe hidrolik Gambar 8. Skema kesetimbangan statis tekanan yang bekerja pada cairan... ;.. 33 Gambar 9. Hubungan beban terhadap perubahan tinggi kolom air lisimeter A Gambar 10. Hubungan beban terhadap perubahan tinggi kolom air lisimeter B Gambar 11. Fluktuasi ETo harian hasil pengukuran lisimeter A dan B Gambar 12. Hubungan ETo pengukuran lisimeter A dengan penguk~ran lisimeter B Gambar 13. Fluktuasi ETo harian pengukuran lisimeter A, blok tahanan listrik, dan pendugaan Panci Klas A Gambar 14. Fluktuasi ETo harian pengukuran lisimeter B, blok tahanan listrik, dan pendugaan Panci Klas A Gambar 15. Hubungan ETo pengukuran lisimeter A dengan ETo metoda blok tahanan listrik, pendugaan Panci Klas A, dan pendugaan Penman viii

14 Gambar 16. Hubungan ETo pengukuran lisimeter B dengan ETo metoda blok tahanan listrik, pendugaan Panci Klas A, dan pendugaan Penman... 60

15 Halaman Lampiran 1. Lampiran 2. Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6. Lampiran 7. Lampiran 8. Lampiran 9. Lampiran 10. Lampiran 11. Lampiran 12. Pengujian penambahan beban terhadap kenaikan kolom air pada berbagai sudut manometer Kadar air tanah dalam tangki lisimeter hasilpengukuran blok tahanan listrik Data iklim selama pengujian lisimeter ETo hasil perhitungan pendugaan Penman Data hasil,penqukuran lisimeter dan blok tahanan listrik serta ETo lisimeter, blok tahanan listrik, dan Panci Klas A Contoh perhitungan ETo Penman, lisimeter, ETo blok tahanan listrik, dan Panci Klas A Gambar pengujian lisimeter di laboratorium Gambar pengujian 'lisimeter di la- pangan Tabel pengaruh angin pada ETo Penman... 85,- Faktor pengaruh suhu f (t), f (ed), dan f(n/n) Tekanan uap pada berbagai suhu dan elevasi Faktor W dan (1-W) pada berbagai suhu dan elevasi... 88

16 Lampiran 13. Tekanan uap jenuh pada berbagai suhu Lampiran 14. Panjang hari maksimum pada berbagai bulan dan letak lintang Lampiran 15. Faktor koreksi (c) pada persamaan pendugaan Penman Lampiran 16. Koefisien panci (Kp) pada pendugaan ETo Panci Klas A Lampiran 17. Gambar rancangan lisimeter portabel tipe hidrolik

17 I. PENDAHULUAN Evapotranspirasi merupakan salah satu parameter hidrologi yang perlu diketahui. Dalam budidaya pertanian besarnya evapotranspirasi tanaman perlu diketahui untuk mengendalikan kebijaksanaan pemberian air baik dari segi jumlah air yang diberikan maupun dari segi waktu pemberian air. Dengan adanya ketepatan kebijaksanaan pemberian air maka sumber daya air yang jumlahnya terbatas dapat dimanfaatkan seoptimal mungkin untuk mendapatkan produksi pertanian yang tinggi. Tomar dan O'Toole (1979) menyatakan bahwa data evapotranspirasi diperlukan dalam : (a) teknik, perencanaan dan pengelolaan irigasi, (b) praktek pengembangan irigasi secara agronomi, (c) menentukan neraca air tanaman untuk menduga kebutuhan airnya, dan (d) menentukan pola tanam berdasarkan neraca air tersebut. Untuk menentukan evapotranspirasi suatu jenis tanaman dapat digunakan berbagai metoda, yaitu pengukuran kadar air tanah, neraca kesetimbangan energi, pengukuran neraca air, atau pendugaan menggunakan data iklim. Pemilihan metoda yang akan digunakan tergantung pada tingkat ketelitian hasil yang dibutuhkan serta ketersediaan dqta.

18 Salah satu metoda penentuan evapotranspirasi adalah pengukuran langsung menggunakan lisimeter. Kelebihan metoda lisimeter dibandingkan dengan metoda yang telah disebutkan diatas adalah ( Rosenberg, 1974) : (1). Xemampuan lisimeter menggambarkan evapo- transpirasi secara tepat pada periode waktu yang pendek sekalipun. (2). Dapat digunakan untuk analisa neraca air (water balance). (3). Dapat dicjunakan untuk mengecek persamaan- persamaan empiris pendugaan evapotranspir- asi. salah satu tipe lisimeter yang banyak dikembang- kan pada penelitian-penelitian evapotranspirasi adalah lisimeter tipe hidrolik. Lisimeter tipe hidrolik memiliki beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan lisimeter tipe conventional weighing yaitu konstruksi- nya lebih sederhana dan harganya relatif lebih murah. B. TUJUAN Masalah Khusus ini bertujuan : (1). Nerancang dan membuat lisimeter portabel tipe hidrolik, (2). Menguji performansi lisimeter yang dibuat, dan (3). Membandingkan evapotranspirasi tanaman acuan (ETo) rumput hasil pengukuran lisimeter dengan metoda

19 pengukuran blok tahanan listrik dan metoda pendugaan yaitu menggunakan peqsamaan Penman dan persamaan Panci evaporasi.

20 11. TINJAUAN PUSTAKA A. EVAPOTRANSPIRASI 1. Pengertian Evapotranspirasi merupakan kombinasi proses air meninggalkan tanah menuju atmosfer. Proses evapotranspirasi terdiri atas evaporasi air permukaan bebas atau air tanah dan permukaan tanaman ditambah transpirasi menuju jaringan tanaman, yang ditunjukkan sebagai pindah panas laten per unit luas atau kedalaman air ekivalen per unit luas (Burman et al., 1983 dalam Jensen, 1983). Dastane (1974) membagi evapotranspirasi kedalam dua bentuk yaitu evapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual. Evapotranspirasi potensial (ETp) terjadi ketika air tanah tidak terbatas dan tanaman dalam pertumbuhan aktif. Tingkat evapotranspirasi aktual untuk spesies tanaman tertentu ditentukan oleh kondisi meteorologi. Sedangkan evapotranspirasi aktual atau penggunaan air konsumptif adalah jumlah air sesungguhnya yang hilang selama pertumbuhan tanaman oleh karena evaporasi dan transpirasi.

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112