Sistem Pengairan Sawah Menggunakan Mekanika Fluida

Fluida dinamis merupakan salah satu pembahasan yang dipelajari di sekolah kelas 11 SMA. Sayangnya, konsep yang termasuk dalam bidang mekanika ini, berada pada urutan paling atas yang mengalami miskonsepsi atau kesalahpahaman konsep. 

Hal ini dapat terjadi karena objek-objek pada materi ini sulit untuk direpresentasikan secara langsung di kelas, salah satunya adalah aliran air sungai. Dengan adanya artikel ini, diharapkan mengurangi kesalahpahaman siswa mengenai fluida dinamis melalui konsep aliran irigasi.

Sungai adalah salah satu contoh penerapan fluida dinamis dalam kehidupan sehari-hari. Sungai adalah salah satu saluran air yang terbentuk secara alamiah yang alirannya merupakan suatu proses yang cukup kompleks di mana air bergerak turun melalui kanal sungai akibat adanya gaya gravitasi. Kecepatan aliran sungai akan meningkat menyesuaikan kemiringan sungai.

Salah satu pemanfaatan air sungai adalah untuk pengairan sawah. Pengairan sawah atau irigasi adalah tindakan memasok air ke lahan pertanian dengan tujuan memberikan kelembaban pada zona akar tanaman untuk memenuhi kebutuhan air bagi tanaman untuk tumbuh.

Gambar 2. Irigasi Sawah (Sumber: kupang.tribunnews.com)

Secara umum, tujuan irigasi dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu tujuan langsung dan tidak langsung. Tujuan langsung adalah irigasi bertujuan untuk membasahi tanah berkaitan dengan kapasitas kandungan air dan udara dalam tanah sehingga mencapai kondisi sesuai dengan kebutuhan pertumbuhan tanaman. 

Tujuan tidak langsung adalah irigasi bertujuan untuk mengatur suhu dari tanah, membersihkan tanah yang mengandung racun, mengangkut bahan pupuk melalui aliran air, menaikkan permukaan air tanah, menaikkan elevasi suatu daerah yang menyalurkan air dan mengendapkan lumpur yang terbawa air, dan lain sebagainya (Ardi, 2013).

Adapun manfaat dari suatu sistem irigasi adalah:

1.  Untuk membasahi tanah, yaitu pembasahan tanah pada daerah yang curah hujannya kurang atau tidak menentu.

2. Untuk mengatur pembasahan tanah, agar daerah pertanian dapat diairi sepanjang waktu pada saat dibutuhkan, baik pada musim kemarau maupun musim penghujan.

3. Untuk menyuburkan tanah, dengan mengalirkan air yang mengandung lumpur & zat -- zat hara penyubur tanaman pada daerah pertanian tersebut, sehingga tanah menjadi subur.

4. Untuk kolmatase, yaitu meninggikan tanah yang rendah / rawa dengan pengendapan lumpur yang dikandung oleh air irigasi (Rachmad, 2009).

Irigasi dapat dibedakan berdasarkan tingkatan teknisnya, antara lain irigasi teknis, setengah teknis, dan sederhana. Pada irigasi teknis, airnya diatur karena terdapat pintu masuk dan keluar air, serta dapat diukur dengan bangunan ukur yang dapat berupa papan skala, bangunan ukur khusus (contoh: Cipoteli, Venturi). 

Lalu pada irigasi setengah teknis, airnya dapat diatur tetapi tidak dapat diukur. Dan pada irigasi sederhana, tidak dilengkapi bangunan ukur maupun pintu. Meskipun terdapat pintu, itu hanya bersifat sementara dan sangat sederhana sehingga cepat rusak.

Gambar 3. Irigasi Teknis Sumber: debbyeka.blogspot.com

Menurut Prof. Edi Santosa yang disampaikan pada wawancara kepada SariAgri.id (16/5/2020), sawah yang menggunakan irigasi teknis, yaitu terdapat jalur irigasi dari bendungan, saluran induk, saluran sekunder, tersier, hingga saluran cacing yang masuk ke tanah, dalam satu tahun dapat melakukan dua hingga tiga kali tanam. Sedangkan pada sawah yang menggunakan irigasi setengah teknis, hanya satu sampai dua kali tanam dalam setahun. Oleh karena itu, secara umum para petani menggunakan irigasi teknis ini pada lahan pertaniannya.

Pada irigasi teknis yang memiliki pintu tersebut, dapat menjelaskan konsep kontinuitas fluida dan prinsip Bernoulli. Konsep kontinuitas ini menyatakan bahwa untuk fluida tak termampatkan yang mengalir pada kondisi tunak, laju aliran pada setiap titik dalam fluida adalah sama. Apabila dirumuskan adalah seperti gambar berikut ini

Gambar 4. Konsep Kontinuitas Fluida Dinamis (Sumber: anggitprakasa.blogspot.com)

Gambar 5. Kontinuitas pada Pintu Air (Sumber: Muslim, 2019)

Sistem irigasi teknis yang digunakan tersebut memiliki beberapa pintu air yang memiliki laju aliran dan luas penampang di sekitar pintu berbeda-beda tergantung pada posisi pintu air. Pada gambar 5 dapat dilihat bahwa luas penampang yang dekat dengan pintu air memiliki ukuran lebih kecil dibandingkan dengan luas penampang yang jauh dari pintu air. 

Berdasarkan konsep kontinuitas fluida dinamis, maka laju aliran yang di dekat di pintu air tersebut lebih besar karena luas penampangnya lebih kecil. Begitupun sebaliknya, pada air yang luas penampangnya lebih besar, laju alirannya lebih kecil.

Gambar 6. Hukum Bernoulli pada Pintu Air  (Sumber: Muslim, 2019)

 

DAFTAR PUSTAKA

Lestari, Dwi, Albertus Djoko Lesmono, and Maryani Maryani. "Identifikasi Besaran Fisis Fluida Pada Aliran Irigasi Jenggawah Jember Sebagai Penguatan Pemahaman Konsep Fisika Siswa." Jurnal Pembelajaran Fisika 8.1 (2019): 40-46.

Muslim, Ahmad Bukhori, Ketang Wiyono, And Zulherman Zulherman. "Pengembangan Video Pembelajaran Berbasis Kontekstual Daerah Perairan Pada Materi Fluida Dinamis Bagi Peserta Didik SMA". Diss. Sriwijaya University, 2019.

Zulkarnain, Iskandar. "BAB II. Irigasi dan Bangunan irigasi." (2018): 46-94.

Tree plan vector created by upklyak - www.freepik.com

https://news.sariagri.id/56459/sawah-dengan-irigasi-teknis-dapat-ditanami-2-3-kali-setahun diakses pada Rabu, 6 April 2022 (14.28 WIB).

https://www.kelaspintar.id/blog/edutech/fluida-dinamis-dan-azas-kontinuitas-apa-ini-5956/ diakses pada Rabu, 6 April 2022 (14.55 WIB).

http://iputuyuliawanappp.blogspot.com/2012/02/pengaruh-kecepatan-aliran-air-pada.html

diakses pada Rabu, 6 April 2022 (16.10 WIB).