ANALISIS KETERSEDIAAN DAN KEBUTUHAN SUMBER AIR DI DESA SIDOMULYO Water Supply and Demand Analysis at SidomulyoVillage Indarto, Suhardjo Widodo, Ninin Ismulayati Laboratorium Teknik Pengendalian dan Konservasi Lingkungan, FTP - UNEJ E-mail:
[email protected]
ABSTRACT This article expose water demand and supply analysis for rural smallholders. The case study was done in Sidomulyo Village, Jember, East Java. Research metodhology include : (1) data inventory, (2) water demand, (3) water supply, (4) water balance analysis, and (5) Optimalisation using Linear Programming. Data was inventored by means of: land surveying, discharge measurement, water sampling, and questioner. Water supply was calculated by measuring discharge from the sources of water. Water demand was calculated by classifing user on three classes: (a) residential use, (b) poultry, and (c) coffee-processing-unit. Water balance was calculated by considering demand and suplly. Result showed that water supply form discharge is sufficient as compared to total water demand of the Sidomulyo village. Analysis using Linear Programming show the optimal water can be used for coffee processing unit during the two seasons. Keywords: Water Supply, Water demand, Water Balance, Linear Programing, Smallholder village.
daerah tersebut tidak memiliki ketersediaan
PENDAHULUAN
sumberdaya air yang memadai.
Desa Sidomulyo merupakan salah satu
desa
penghasil
kopi
rakyat
yang
di
perlu
dipertimbangkan
kontinuitas
mutu kopi di desa tersebut perlu dilakukan
mempunyai sifat yang spesifik dimana
melalui penerapan inovasi teknologi yaitu
keberadaannya yang dinamis dan selalu
penanganan pasca panen kopi melalui
berubah – ubah menurut waktu dan ruang.
proses semi basah (semi wet process).
Pada
Kendala
dalam
sumberdaya
adalah
terbatas,
menerapkan
dihadapi
petani
proses-semi-basah
musim air
air
adalah
Kabupaten Jember. Upaya peningkatan
yang
pasokan
Hal lain
kemarau semakin
menyebabkan
karena
air
keberadaan langka
dan
pemanfaatannya
penggunaan air yang lebih banyak, petani
semakin kompetitif. Disamping itu, dengan
kopi akan mengalami kesulitan apabila
berkembangnya berbagai aspek kehidupan
67
J Agrotek 5(2) : 67-91 di Desa Sidomulyo sebagai dampak dari
potensi pemanfaatan air untuk berbagai
pertumbuhan penduduk dan pembangunan
keperluan, seperti: air baku untuk rumah
akan mengakibatkan semakin tingginya
tangga, irigasi, kelistrikan dan sebagainya
.
Gambar 1. Konsep sistem distribusi air di Sidomulyo
Gambar (1) atas memperlihatkan diagram
sungai yang mengalir di atas wilayah
sederhana proses perencanaan dan rencana
Sidomulyo.
pemanfaatan
masyarakat dialirkan ke dekat wilayah Desa
sumberdaya air yang dapat
diterapkan untuk
lingkungan pedesaan
Sidomulyo,
Sumber air tersebut oleh
menggunakan
pipa
dan
(Sidomulyo). Gambar (1) bagian bawah,
ditampung dalam suatu reservoir (Bak
mengilustrasikan kondisi pemanfaatan dan
penampung).
rencana
di
melalui pipa ke: (1) sebagian perumahan
lingkungan sekitar Desa. Kondisi yang ada
warga, (2) unit pengolahan kopi, dan (3)
saat ini, sumber air berasal mata air
dimanfaatkan untuk kegiatan lain. Karena
pegunungan yang berada disekitar Garahan.
air yang mengalir dari mata air tersebut
Air selanjutnya mengalir melalui anak
masih relatif jernih dan kualitas bagus, pada
68
pemanfaatan
sumber
air
Dari resevoir air dilairkan
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air masa yang akan datang, air tersebut
dimanfaatkan penduduk Desa Sidomulyo;
kemungkinan akan dikerjasamakan dengan
(2) menghitung
investor untuk dipasarkan dalam bentuk air
Sidomulyo;
minum
mengukur potensi sumber air yang dapat
dalam
kemasan.
Hal
ini
kebutuhan air di Desa
(3)
memperkirakan
membutuhkan kajian lebih lanjut aspek
dimanfaatkan
positif dan negatif bagi masyarakat sekitar
pengolahan
dan keberlanjutan sumber air tersebut.
ketersediaan dan kebutuhan air dalam
Gambar
(1)
bagian
atas,
mengilustrasikan rencana pengembangan dan pemanfaatan sumberdaya air tersebut.
bentuk
untuk kopi
neraca
;
air
mendukung
dan
(4)
unti
menganalisa
bulanan;
dan
(5)
optimalisasi menggunakan Program Linear. Linear
programming
mencakup
Kondisi sumber air permukaan yang ada
perencanaan kegiatan untuk memperoleh
akan disurvei melalui penelitian ini. Data
hasil optimal yang memberikan nilai tujuan
yang
terbaik.
dibutuhkan
kependudukan,
mencakup: data
data
kewilayahan
(topografi, peruntukan lahan, tanah, dll),
Model
linear
programming
memiliki tiga unsur penting yang harus dirumuskan yaitu:
data admkinistrasi kewilayahan, jaringan
1. Fungsi tujuan menggambarkan tujuan
distribusi air yang ada, potensi pengguna
atau sasaran di dalam program linear
selain rumah tangga, dll).
yang terkait dengan pengaturan secara
Bertitik tolak dari permasalahan yang
optimal sumberdaya
yang tersedia
ada, maka diperlukan kajian mengenai
untuk
potensi ketersediaan air dan optimalisasi
maksimum
maupun
pemanfaatannya guna menyokong aktivitas
alternatif
proposi
masyarakat Desa. Penelitian ini bertujuan
sumberdaya yang tersedia.
untuk:
(1)
menginventarisasi
memperoleh
keuntungan alternatif
–
pemanfaatan
potensi
2. Fungsi kendala merupakan bentuk
sumberdaya air permukaan yang dapat
penyajian secara matematika batasan –
69
J Agrotek 5(2) : 67-91 batasan
yang
tersedia
yang
akan
dialokasikan secara optimal.
diterapkan
dalam
masalah
ekonomi,
industri, militer, sosial, sumberdaya air, dan
3. Variabel keputusan merupakan variabel
lain-lain. Program linear berkaitan dengan
yang dicari dan memberikan nilai
penjelasan suatu kasus dalam dunia nyata
paling baik bagi tujuan yang hendak
dengan menggunakan model matematik
dicapai (Mahmud, 2009).
yang terdiri dari sebuah fungsi liniear
Program linear disusun menggunakan
dengan beberapa kendala linear.
metode
sistematis,
mulai
pengumpulan
data,
permasalahan,
menyusun
menganalisanya.
dari
tahap
identifikasi model
Program
linear
dan harus
Bentuk
umum program linear sebagai berikut : 1. Fungsi tujuan
: maksimumkan atau
minimkan Z=C1X1+C2X2+….+CnXn 2. Fungsi Sumberdaya yang membatasi :
persyaratan-
a11x1+a12x2+…+a1n=/≤/≥ b1
persyaratannya, antara lain: (i) sumberdaya
a21x1+a22x2+…+a2n=/≤/≥ b2
harus dalam persediaan terbatas, (ii) fungsi
…….
tujuannya harus jelas dan tepat, (iii) fungsi
am1 x1+am2x2+…+amn=/≤/≥ bm
tujuan dan dan kendala harus dinyatakan
x1, x2,…., xn ≥ 0
memperhatikan
secara matematik, dan (iv) variabelnya
Simbol x1, x2
….,
keputuan.
xn (xi) menunjukan
harus berhubungan antara satu dengan yang
variable
Jumlah
variabel
lainya (Nasendi dan Anwar, 2004).
keputusan (xi) tergantung dari jumlah
Linear programming merupakan suatu
kegiatan atau aktivitas yang dilakukan
teknik yang didasarkan pada proses aljabar
untuk mencapai tujuan. Simbol c1, c2, …., cn
matrik
untuk
marupakan kontribusi masing – masing
memecahkan solusi optimal dari suatu
variabel keputusan terhadap tujuan, disebut
aktivitas-aktivitas
juga koefisien fungsi tujuan pada model
yang
sumberdaya.
70
dapat
digunakan
dengan
Program
keterbatasan
linear
banyak
matematikanya. Simbol a11, a1n, ….,amn
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air merupakan penggunaan per unit variabel keputusan
akan
sumber
daya
yang
METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian
membatasi, atau disebut juga sebagai
Metode
koefisien fungsi kendala pada model
inventarisasi
penelitian data,
mencakup: (2)
(1)
perhitungan
b1, b2,….,bm
kebutuhan air, (3) perhitungan ketersediaan
menunjukan jumlah masing – masing
air, (4) analisa neraca air bulanan, dan (5)
sumberdaya yang ada. Jumlah fungsi
Optimalisasi
kendala akan tergantung dari banyaknya
programming. Inventarisasi data dilakukan
sumberdaya yang terbatas.
melalui: pemetaan wilayah, wawancara,
matematikanya.
)
Simbol
menggunakan
linear
Pertidaksamaan terakhir (x1,x2,…, xn≥0
pengukuran debit, pengambilan sampel air
menunjukan
dan
batasan
non-negatif.
data
statistik.
Perhitungan
Penyusunam model matematik dari suatu
ketersediaan, kebutuhan air dan analisis
permasalahan
tidak
neraca air dilakukan dengan perangkat
kemampuan
metematik
hanya
menuntut tapi
juga
lunak EXCEL. Selanjutnya analisa Linear
menuntut seni pemodelan . Menggunakan
programming
dilakukan
seni akan membuat pemodelan lebih
suatu
matamatika
mudah dan menarik (Siringiringo, 2005).
diselesaikan menggunakan perangkat lunak
Diharapkan dengan adanya kajian ini dapat tentang
diperoleh kondisi
selanjutnya
data
dan
sumberdaya
informasi
informasi air
tersebut
dan
model
menggunakan linear
dan
QPOM for Windows (Wijayanto, 2007; Yuwono, 2007). Rancangan Percobaan
dapat
Potensi ketersediaan air diperkirakan
dijadikan sebagai bahan perencanaan dan
dengan mengukur dan menghitung debit
pengelolaan sumber air saat ini dan di
pada tiga (3) sumber air permukaan yang
masa yang akan datang.
ada di wilayah Hulu dari Desa Sidomulyo.
71
J Agrotek 5(2) : 67-91 Kebutuhan
air
didekati
dengan
air; (2) data kependudukan dari kantor
mengklasifikasikan tiga jenis pemakai
kelurahan, (3) data terkait dengan unit
air, yaitu: (a) sektor rumah tangga, (b)
pengolahan kopi, (4) peta tematik tentang
ternak, dan (c) unit pengolahan kopi.
Desa
Bahan dan Alat
digunakan
Bahan yang digunakan dalam penelitian
Sidomulyo. dalam
Peralatan penelitian
yang adalah
sebagai berikut
mencakup: (1) Data debit dari sumber mata No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Nama alat Current meter Penggaris Roll meter Gelas ukur Timba/Ember Stopwatch GPS Software GIS (Arcview / ArcGIS) Sofware linear progamming QM for Windows Sofware Microsof Visio 2007
Mengukur kecepatan aliran air. Mengukur kedalaman saluran air. Mengukur lebar penampang saluran air. Mengukur volume air. Menampung air. Mengukur waktu. Memetakan lokasi penelitian. Mengolah data hasil pemetaan dengan GPS Menyelesaikan model optimalisasi pemanfaatan sumberdaya air. - Menggambarkan profil sungai
Desa
dusun yaitu: (1) Krajan, (2) Tanah Manis,
Sidomulyo, kecamatan SILO, Kabupaten
(3) Sidodadi, (4) Curah Damar, (5) Garahan
Jember Gambar 1. Secara Administratif,
Kidul dan (6) Gunung Gumitir.
Desa Sidomulyo terletak pada bagian hulu
Rukun Warga (RW) = 25 dan Rukun
Kecamatan Silo,
Tetangga (RT) = 61, Jumlah penduduk =
wilayah
72
dilakukan
-
Gambar 1. Desa Sidomulyo memiliki 6
Lokasi & Waktu Penelitian Penelitian
Fungsi
dengan
sebagaimana
di
batas-batas termuat
pada
2950 orang.
Jumlah
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air
Gambar 1. Lokasi desa Sidomulyo
Penelitian dilakukan dari bulan Mei 2011 sd
kualitas air, wawancara dengan penduduk
Desember 2011. Survei lapang, pengukuran
dan data statistik.
debit air dan pengambulan sampel air
Pemetaaan
dilakukan selama bulan Agustus sd Oktober
Pemetaan wilayah dilakukan dengan
2011.
menggunakan Theodolit, Waterpass dan GPS
Metode Analisis
(Global Positioning System) dan bertujuan
Tahap
penelitian
mencakup:
(1)
untuk: (1) menggambarkan detail jaringan
Inventarisasi data, (2) perhitungan kebutuhan
distribusi air di Desa Sidomulyo, (2)
air, (3) perkiraan ketersediaan air, (4) Analisa
memetakan lokasi sumber air dan jaringan
Neraca Air, dan (5) analisis program linear.
pipa
Inventarisasi data
menyalurkan air dari sumber air ke reservoir
Inventarisasi data dilakukan melalui: pemetaan
wilayah
Desa
Sidomulyo,
pengukuran debit air, pengambilan sampel
utama.
primer.
Jaringan
pipa
primer
Hasil pengukuran dari lapangan
selanjutnya
diolah
dan
divisualisasikan
dengan Software GIS (Arcview/ArcGIS).
73
J Agrotek 5(2) : 67-91 pengukuran
Pengukuran debit Pengukuran debit dilakukan pada empat
debit
dilakukan
menggunakan current meter.
dengan
Gambar 2
lokasi, yaitu: Sumber Mis, Terjunan, Kalipitu
menampilkan metode pengukuran debit pada
dan Reservoir. Pada ke tiga sumber air,
lokasi Terjunan
(a) penampang saluran
(b) menentukan luas penampang basah
(a) Mengukur kecepatan aliran (titik 1)
(b) Mengukur kecepatan aliran (titik 2)
Gambar 2. Pengukuran debit pada lokasi sumber terjunan Keterangan: (a) Pemilihan profil saluran air yang akan diukur ; (b) mengukur lebar penampang basah dan tinggi muka air ; (c) mengukur kecepatan aliran pada titik (1) ; (d) mengukur kecepatan pada titik (2).
Pengukuran debit menggunakan current
menggunakan baling-baling dari current
meter
pada prinsipnya adalah mengukur
meter yang berputar mengikuti kecepatan
kecepatan aliran dan luas penampang basah
air. Luas penampang basah diukur secara
saluran (bagian sungai) yang dilalui aliran.
manual menggunakan penggaris (meteran).
Dalam
Pendekatan
74
hal
ini,
kecepatan
diukur
untuk
perhitungan
“Luas
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air penampang basah” pada masing-masing
sampel air di ketiga sumber air dan
lokasi pengukuran disesuaikan dengan
reservoir diberikan dalam Gambar 3.
bentuk profil saluran (Rahayu dkk, 2009).
Sampel air diambil dalam botol tertutup
Pengambilan sampel air
dan diupayakan botol dalam keadaan
Pengukuran kualitas air dilakukan
tenggelam untuk mengurangi udara masuk
dengan mengambil sampel air di lokasi
ke dalam botol.
sumber
Mis,
langsung dibawa ke Laboratorium untuk
Kalipitu), di Reservoir, di Kran Air, dan
dianalisa (Anonim, 2001; Anonim, 2010).
air
(Terjunan,
di Sumur penduduk.
Sumber
Botol air selanjutnya
Cara pengambilan
Gambar 3. Pengambilan air untuk pengukuran kualitas air
hari (mandi, mencuci, dll), (3) air untuk
Perhitungan kebutuhan air Air dari berbagai sumber air yang ada di
wilayah
Hulu
dari
Sidomulyo,
keperluan ternak. Selanjutnya, perhitungan kebutuhan
air
dilakukan ke
tiga
dengan
selanjutnya ditampung di dalam Reservoir.
mempertimbangkan
aspek
Air dari reservoir dimanfaatkan untuk
pemanfaatan air tersebut.
berbagai keperluan. Ada tiga penggunaan
terkecil untuk perhitungan diasumsikan (1)
air yang cukup signifikan dari aspek jumlah
hari.
yaitu : (1) suplai air untuk olah-semi-basah
Perkiraan ketersediaan air
Satuan waktu
(semi-wet process) di Pabrik Pengolahan
Air dari Sumber Air yang ada di
Kopi, (2) Supai air untuk keperluan sehari
wilayah Hulu dari Sidomulyo ( yang
75
J Agrotek 5(2) : 67-91 meliputi: Sumber Mis, Sumber Terjunan
pemetaan
dan Sumber Kalipitu), dialirkan melalui
pengukuran debit air, pengambilan sampel
jaringan-pipa-primer secara gravitasi dan
kualitas air, wawancara dengan penduduk
selanjutnya ditampung di dalam Reservoir.
dan data statistik.
Analisis neraca air
Pemetaaan potensi desa
Kebutuhan
dan
ketersediaan
air
wilayah
Pemetaan
Desa
Sidomulyo,
menghasilkan
peta-peta
selanjutnya dibandingkan dalam suatu
tematik, misalnya:
Neraca
meneilai
distribusi air, Jaringan jalan, Peruntukan
tingkat kecukupan penyediaan air bagi
lahan, Jenis tanah dan informasi lain yang
aktivitas penduduk desa tersebut.
dapat digunakan sebagai acuan dalam
Program linear
perencanaan
Air
Bulanan,
untuk
Model matematik linear digunakan untuk
optimalisasi
ketersediaan
pemanfaatan sumberdaya
pembangunan
di
Desa
Sidomulyo. Karakteristik topografi
tersebut.
Secara
lebih
dikelilingi
oleh
difokuskan untuk memaksimalkan jumlah
perbukitan,
diantaranya:
air yang dapat digunakan untuk unit
Argopuro di sebelah Utara, Pegunungan
pengolahan kopi. Linear programming
Pace atau Sanen di sebelah Selatan dan
disusun
Gunung
Analisis
menggunakan
dengan
air
dan
Kontur, Jaringan
LP
membedakan
antara
musim kemarau dan musim penghujan.
Topografi,
Gumitir
Sidomulyo
pegunungan
di
atau
Pegunungan
sebelah
Timur.
Wilayah Desa merupakan datar, yang berada di bawah dan dikelilingi oleh
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Inventarisasi Data Inventarisasi data dilakukan melalui:
76
lereng-lereng pegunungan.
Ketinggian
tempat berkisar antara 300m sd 1000m di atas permukaan laut (Gambar 4.a).
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air
Lab. T PKL Fakultas T ek nologi P er tanian U nivers itas Jember
Peta jenis tanah Desa Sidomulyo 600 1 8
100 8
000 2 8
200 8
400 2 8
600 2 8
200 8
Jenis Tanah Desa Sidomulyo Kab. Jember N 02 9 00
02 9 00
Legenda
%
T $
000 9
000 9
88 0 9 00
88 0 9 00
86 0 9 00
86 0 9 00
84 0 9 00
84 0 9 00
600 1 8
(a) Peta topografi
18000 8
20000 8
22000 8
24000 8
100 8
000 2 8
200 8
400 2 8
600 2 8
200 8
(b) Peta jenis tanah
Lab. T PKL Fakultas T ek nologi P er tanian Univers itas Jember
Peta tata guna lahan Desa Sidomulyo 16000 8
Reservoir T kran penduduk $ # mata air terjunan # mata air sumbermis Sungai Batas Desa Sidomulyo Jenis tanah Andosol Mediteran %
# #
26000 8
28000 8
Tata guna lahan Desa Sidomulyo Kab. Jember 092000 9
092000 9
N
U %
T $
090000 9
Legenda
090000 9
# #
U %
Reservoir
$ Kran penduduk T # mata air terjunan # mata air mis 088000 9
088000 9
086000 9
086000 9
Sungai Batas Desa Sidomulyo Tata guna lahan Pemukiman Sawah Irigasi Kebun Hutan Semak Belukar Ladang Tanah Kosong
084000 9
084000 9
16000 8
18000 8
20000 8
22000 8
24000 8
26000 8
28000 8
(c) Peta peruntukan lahan
(d) Peta daerah Tangkapan Hujan untuk sumber mata air Kalipitu
Gambar 4. Hasil pemetaan di wilayah Desa Sidomulyo
Wilayah datar dengan ketinggian antara:
disurvei yaitu mata air: Sumber Mis,
500
Terjunan, dan Kalipitu. Dua mata air
sd
550m
merupakan
wilayah
pemukiman dan sebagian kecil kebun kopi.
(sumber
Mis
dan
Terjunan)
sudah
Wilayah dengan ketinggian lebih dari 600
dimanfaatkan oleh penduduk
m merupakan perbukitan yang mayoritas
sebagai sumber air bersih. Jumlah dan
berupa hutan lindung dan kebun kopi
kualitas air dari sumber mata air Kalipitu
(Gambar 4.a). Daerah perbukitan tersebut
relatif lebih baik dari ke dua mata air
menyimpan banyak sumber mata air. Tiga
sebelumnya, karena lokasi- nya yang lebih
diantara sumber mata air yang telah
hulu dan lebih natural.
setempat
77
J Agrotek 5(2) : 67-91 dan kembali ke titik semula.
Karakteristik tanah
Penentuan
Secara umum, ada dua macam Jenis
batas DAS memperhatikan arah aliran air,
tanah di desa Sidomulyo yaitu: mediteran
peta kontur dan Jaringan sungai yang ada.
dan Andosol.
Hasil
Sidomulyo
Sebagian besar wilayah didominasi
menghasilkan
Luas
tanah
Catchment Area = 0,99 km2. Selanjutnya,
Andosol
luas catchment area dapat digunakan untuk
oleh
Mediteran (> 75%), sidanya
pengukuran
(Gambar 4.b).
perkiraan volume air yang dapat ditampung
Peruntukan lahan
oleh Bendung (Gambar 4.d).
Luas wilayah Sidomulyo = ±5.145,57 hektar.
Wilayah
merupakan Sedangkan
desa
sebagian
besar
areal perkebunan dan hutan. selebihnya
terdiri
Pemetaaan jaringan distribusi air Gambar
5.a
menampilkan
lokasi
sumber mata air yang dimanfaatkan oleh
dari:
penduduk dusun krajan, reservoar untuk
pemukiman, pertanian sawah, ladang atau
penampungan air, jaringan pipa untuk
tegalan, sarana rekreasi dan olahraga serta
distribusi
lainnya (Gambar 4.c).
penduduk.
Daerah tangkapan hujan
desa menggunakan Sumur. Kedalaman
air
dan
lokasi
Sebagian besar
perumahan penduduk
Curah hujan di Desa Sidomulyo rata-
muka air tanah di dalam Sumur dapat
rata sebesar ± 2000 mm/tahun. Suhu rata-
mencapai -30 meter (di bawah permukaan
rata di Desa Sidomulyo adalah ± 21°C dan
tanah). Sumur difungsikan sebagai sumber
dengan kelembaban udara mencapai 75-
air minum. Disamping itu penduduk desa
90%. Daerah tangkapan air diukur dari titik
juga memanfaatkan air yang berasal dari
pengukuran debit di Kalipitu. Selanjutnya,
beberapa
batas Daerah Tangkapan Hujan (Catchment
pegunungan.
Area) di gambar secara manual, mulai dari
memanfaatkan dua sumber mata air, yaitu:
titik pengukuran debit tersebut ke arah hulu
(1) mata air Sumber Mis, dan (2) Mata air
78
mata
air
dari
wilayah
Saat ini, penduduk desa
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Terjunan. Debit dari ke dua sumber air
penampungan
tersebut, selanjutnya dialirkan melalui
jaringan pipa dari sumber air sampai ke
jaringan pipa secara gravitasi ke wilayah
reservoar lebih dari 5000m. Selanjutnya,
pemukiman di bagian hilir.
dari
Penyaluran
(reservoar).
reservoar
air
Panjang
dialirkan
melalui
dilakukan dengan menggunakan jaringan-
jaringan pipa-sekunder ke blok-blok. Satu
pipa-saluran-air berdiameter antara 2 sd 3
blok merupakan kumpulan dari beberapa
Inchi. Makin ke hilir diameter pipa
rumah
semakin kecil.
Sebelum sampai ke
Penyaluran dari Blok sampai ke rumah
rumah-rumah penduduk air tersebut di
warga menggunakan PVC atau selang
tampung
plastik berdiameter sekitar 1”
di
dalam
suatu
bak
(a) Kondisi aktual
penduduk
yang
berdekatan.
(b) Rencana pengembangan
Gambar 5. Peta sumber dan jaringan distribusi air. Gambar (5b) memperlihatkan lokasi tiga (3)
yang lebih tinggi (lebih hulu)
sumber mata air di wilayah
dari reservoar, sehingga
hulu dari Sidomulyo, yaitu: (1)
memungkinkan aliran air
Sumber Mis, (2) Terjunan dan
(distribusi air) melalui gaya
(3) Kalipitu. Posisi relatif ke
gravitasi. Penduduk sudah
tiga sumber air tersebut
mengenal dan sudah
terhadap reservoar juga
memanfaatkan sistem
diberikan di dalam Gambar
distribusi air berdasarkan
(5b). Ke tiga (3) sumber air
gravitasi.
tersebut berada pada posisi
79
J Agrotek 5(2) : 67-91 Sumber
air
Kalipitu,
pernah
Perhitungan debit air
dibendung dengan membuat bangunan
Sebagai Contoh, perhitungan debit air
penangkap air sederhana di atas-nya. Pada
untuk sumber terjunan dilakukan dengan
tahun 2010,
pendekatan (Gambar 6), sebagai berikut :
Bendung
tersebut
jebol
karena hujan yang sangat deras membawa
(a)
arus air di sungai yang melebihi kekuatan
sebenarnya dapat diasumsikan mendekati
Bendung. Perencanaan ke depan, sumber
dua bujur sangkar yang bersebelahan, (b)
mata air ini akan dimanfaatkan lagi
masing-masing
dengan
diasumsikan mewakili kondisi aliran pada
terlebih
Bangunan
untuk
dahulu
membuat
penangkap
air
profil
penampang
saluran
titik
yang
pengukuran
tiap luas penampanang bujur sangkar.
(Bendung).
0, 105 m
0, 105 m
A1 0, 1 m/s
A2 0, 1 m/s
(a) Profil saluran yang sebenarnya
0, 13 m
(b) Pendekatan matematis
Gambar 6. Pendekatan untuk penentuan luas penampang basah (lokasi: terjunan).
Sehingga perhitungan debitnya adalah: Q =
Q = debit total ;
vi = kecepatan pada
vr(∑Ai) ........ (pers 1)
penampang ke (i) ;
Ai = luas penampang
dimana :
ke (i);
vr
= Kecepatan rerata.
∑Ai = ( A1 + A2)
Q = Vr * ∑Ai
= (0,1 m/s + 0,1)/2
= (0,105 * 0,13) +(0,105 * 0,13)
= 0,1 m/s * 0,0273 m2
= 0,1 m/s
= (0,01365 +0,01365 ) m2
= 0,00273 m3/s
= (0,0273) m2
= 2,73 l/s
Vr= ( v1+v2)/2
= 235872 liter/hari = 235, 87 m3/hari
80
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Sehingga, diperoleh besarnya debit di
Reservoir.
Sumber Terjunan = 235,87 (m3/hari).
dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.
Perhitungan untuk sumber air lainnya,
Ada tiga penggunaan air yang cukup
mengikuti profil atau penampang saluran
signifikan dari aspek jumlah yaitu : (1)
yang diukur pada masing-masing lokasi.
suplai air untuk olah-semi-basah (semi-
Kebutuhan air
wet process) di Pabrik Pengolahan Kopi,
di
Air
dari
reservoir
Air dari berbagai sumber air yang ada
(2) Supai air untuk keperluan sehari hari
wilayah
Sidomulyo,
(mandi, mencuci, dll), (3) air untuk
di
keperluan ternak (Gambar 7).
selanjutnya
Hulu
dari
ditampung
dalam
Gambar 7. Skema pemanfaatan air yang ke
Gambar 8. Sistem suplai air untuk Desa
luar dari reservoir
Selanjutnya, perhitungan kebutuhan air dilakukan dengan mempertimbangkan ke
Sidomulyo
efektif dalam 1 bulan adalah 25 hari, maka kapasitas pabrik per hari = ~ 50/25 = 2
tiga aspek pemanfaatan air tersebut. Satuan waktu
terkecil
untuk
perhitungan
diasumsikan (1) hari. Unit pengolahan kopi Jumlah kebutuhan air untuk pabrik pengolahan kopi dalam (m3/hari), dihitung sbb: Kapasitas Pabrik, diasumsikan = ~50
ton/hari = 2000 kg/hari. Satu (1) ton kopi basah yang diolah dengan semi-wet-process membutuhkan air sebanyak = ~ 6700 liter. Sehingga kebutuhan air untuk pengolahan = 2 ton/hari * 6700 liter = 13400 liter/hari = 13,4 m3/hari.
ton/bulan. Jika diasumsikan waktu kerja 81
J Agrotek 5(2) : 67-91 Total kebutuhan air ternak = 56,8 m3/hari
Rumah tangga Jumlah kebutuhan air untuk keperluan
Selanjutnya, dari hasil analisa dan
harian keluarga di desa (m3/hari), dihitung
perhitungan di atas, perkiraan kebutuhan air
sbb: standar konsumsi air per orang per hari
per hari (secara kasar) dari ke tiga user
= ~60 liter (Sumber: Effendi, 2003), jumlah
tersebut adalah sebagai berikut.
penduduk Dusun Krajan = 2675 orang.
DTot = ∑ Duser-i = D1 + D2 + D3
Sehingga kebutuhan air = (60 liter/hari) x
= [13,4 + 160,5 + 56,8]
2675 = 160500 liter/hari = 160,5 m3/hari.
= 230, 7 m3/hari.
Kebutuhan air untuk ternak
Perhitungan ini didasarkan asumsi
Jumlah kebutuhan air untuk ternak
bahwa Pabrik Pengolahan Kopi beroperasi
(m3/hari), dihitung sbb:
tiap hari dengan kapasitas pengolahan 2 ton
Asumsi: tiap 1 keluarga (KK) memiliki 1
/hari. Pada kenyataannya tidak demikian,
ekor sapi dan 3 ekor kambing
karena musim panen kopi hanya 4 bulan.
Jumlah kepala keluarga (KK) = 758 orang
Sehingga, analisa lebih lanjut diperlukan
Jumlah kepemilikan sapi = 758 KK x 1ekor
untuk
= 758 ekor
alokasi air yang riil ke unit pengolahan.
Kebutuhan air minum untuk satu ekor sapi
Ketersediaan air
= 40 liter/hari
memperkirakan
kebutuhan
dan
Air dari Tiga Sumber Air yang ada di
= 40 liter x 758 ekor
wilayah
= 30320 liter/hari
meliputi: Sumber Mis, Sumber Terjunan
Jumlah kepemilikan kambing= 3 x 758ekor
dan Sumber Kalipitu), dialirkan melalui
= 2274 ekor Kebutuhan air
dari
Sidomulyo
(yang
jaringan-pipa-primer secara gravitasi dan minum untuk 1 ekor
kambing = 2,5 liter/hari, sehingga: = 2,5 liter x 2274 = 56850 liter/ hari
82
Hulu
selanjutnya ditampung di dalam Reservoir. Secara
skematis
sistem
suplai
air
diilustrasikan dalam Gambar 8. Dari
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Reservoir air tersebut dialirkan melalui
= [235,87 + 50,98 + 6048 ]
jaringan-pipa-sekunder
= 6334,85 (m3/hari).
sampai ke user
(Gambar 7). Perkiraan jumlah debit untuk suplai air
Debit tersebut merupakan debit minimm musim
penghujan,
karena
hanya
pada musim Kemarau, berdasarkan hasil
menggunakan pengukuran
pengukuran dan perhitungan adalah sebagai
pada sumber Kalipitu, perhitungan pada
berikut.
sumber lain menggunakan data yang sama
S1 = Suplai dari Sumber Air Terjunan
dengan musim kemarau.
= 235,87 (m3/hari). S2 = Suplai dari Sumber Mis = 50,98 (m3/hari). S3 = Suplai dari Sumber Kalipitu = 1041,98 (m3/hari).
musim hujan
Neraca air bulanan Pada kenyataannya Unit Pengolahan Kopi (UPK) yang ada tidak beroperasi setiap hari. UKP tersebut hanya beroperasi pada saat musim panen raya kopi, yang
Total Suplai Air musim kemarau = STot
umumnya terjadi dari bulan Juli sd Oktober.
= ∑Si = [S1 + S2 + S3]
Neraca
= [235,87 + 50,98 + 1041,98]
kebutuhan
= 1328,83 (m3/hari).
diilustrasikan sebagai berikut.
Suplai air total tersebut menggambarkan
Kebutuhan air per bulan
ketersediaan debit minimum pada musim
Air
Bulanan dan
untuk
perkiraan
ketersediaan
air,
User 1 (untuk Unit Pengolahan Kopi) =
Kemarau. Debit untuk musim penghujan
(50 ton/bl) * (6700 liter/ton)
dapat diperkirakan dari rumus yang sama
= 335000 liter/bulan = 335 m3/bulan.
tetapi dengan mengganti pengukuran pada
User 2 (untuk Keperluan sehari-hari) =
mjsim penghujan.
(Total kebutuhan per hari) x (30 hari/bulan)
Total debit musim Penghujan STot = ∑Si = [S1 + S2 + S3]
= (160,5 m3/hari) * (30 hari/bulan) = 4815 m3/bulan.
83
J Agrotek 5(2) : 67-91 User 3 (untuk ternak) = (Total kebutuhan per
Jika menggunakan dua sumber air (Terjunan
hari) x 30 hari/bulan
dan Mis), adalah:
= (56,8 m3/hari) * (30 hari/bulan)
STot = ∑Si = [S1 + S2] = [235,87 + 50,98]
= 1704 m3/bulan.
= 286,85 (m3/hari).
Total kebutuhan air per bulan (kumulatif tiga
=286,85 (m3/hari) x 30 hari/bulan
user utama):
= 8065,5 m3/bulan.
= ( 335 + 4815 + 1704) = 6854 m3/bulan.
Jika menggunakan ke tiga sumber air
Ketersediaan air per bulan
yang ada (Terjunan, Mis dan Kalipitu),
Musim kemarau
adalah:
Total Debit Air Musim Kemarau :
STot = ∑Si = [S1 + S2 + S3]
Jika menggunakan dua sumber air (Terjunan
= [235,87 + 50,98 + 6048 ]
dan Mis), adalah:
= 6334,85 (m3/hari).
STot = ∑Si = [S1 + S2] = [235,87 + 50,98]
= 6334,85 (m3/hari) x (30 hari/bulan)
= 286,85 (m3/hari).
= 190045,5 (m3/bulan).
= 286,85 (m3/hari) x 30 hari/bulan
Neraca air bulanan (aktual )
= 8065,5 m3/bulan.
Tabel 3.1 merangkumkan neraca air
Jika menggunakan ke tiga sumber air
bulanan untuk kondisi aktual (saat ini), dimana
yang ada (Terjunan, Mis dan Kalipitu), adalah:
penduduk hanya menggunakan dua sumber air
STot = ∑Si = [S1 + S2 + S3]
(Sumber Terjunan dan Sumber Mis). Tabel
= [235,87 + 50,98 + 1041,98]
3.1 dihitung dengan pertimbangan debit air
= 1328,83 (m3/hari).
tersedia yang minimal pada ke dua sumber air
= 1328,83 (m3/hari) x (30 hari/bulan)
tersebut,
= 39864,9 (m3/bulan).
pengukuran
Musim penghujan Total Debit Air Musim Penghujan :
84
September.
hal
ini
sesuai
dengan
hasil
pada
bulan
Agustus
dan
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Tabel 3.1 Perkiraan neraca air bulanan (kondisi aktual dengan suplai air minimal)
Bulan
Total Kebutuhan Air (m3/bln) UPK
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Total Suplai Air (m3/bln)
Kebutuhan Air (m3/bulan)
6519 6519 6519 6519 6519 6519 6854 6854 6854 6854 6519 6519
0 0 0 0 0 0 335 335 335 335 0 0
Rumah Tangga 4815 4815 4815 4815 4815 4815 4815 4815 4815 4815 4815 4815
Ternak 1704 1704 1704 1704 1704 1704 1704 1704 1704 1704 1704 1704
8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5 8065,5
Terlihat bahwa dengan kondisi debit
air untuk semua user, termasuk juga jumlah
minimal
tonase biji kopi yang dapat diolah di UPK.
kemarau,
yang
tersedia
masih
dapat
pada
musim
mencukupi
kebutuhan air untuk ke tiga user. Namun kondisi tersebut sangat minimal dan terlalu beresiko. Jika jumlah kopi yang dioleha
dengan
semi-wet-process
meningkat, maka debit yang tersedia tidak mencukupi. Neraca air bulanan (Ideal) Kondisi yang ideal adalah jika ke tiga sumber air yang ada (Sumber Terjunan, Sumber Mis, dan Kalipitu) dieksploitasi semua. Perkiraan jumlah debit yang tersedia tiap bulannya diberikan pada Tabel (3.2). Kondisi ideal ini akan mencukupi kebutuhan 85
J Agrotek 5(2) : 67-91
86
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Tabel 3.2 Perkiraan neraca air bulanan antara kebutuhan dan ketersediaan air Kebutuhan Air (m3/bulan) Rumah UPK Ternak tangga 0 4815 1704 0 4815 1704 0 4815 1704 0 4815 1704 0 4815 1704 0 4815 1704 335 4815 1704 335 4815 1704 335 4815 1704 335 4815 1704 0 4815 1704 0 4815 1704
Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Optimasi dengan linear programming Program linear (Linear Programming) digunakan
memodelkan
Total Suplai Air (m3/bln)
6519 6519 6519 6519 6519 6519 6854 6854 6854 6854 6519 6519
190045.5 190045.5 190045.5 190045.5 39864.9 39864.9 39864.9 39864.9 39864.9 39864.9 190045.5 190045.5
m3/ekor. Produksi kopi diasumsikan = 50 ton/bulan. Jumlah penduduk penduduk =
optimasi
2675 orang. Jumlah kepemilikan =758
pemanfaatan sumberdaya air yang ada,
ekor. Jumlah kepemilikan kambing = 2274
dengan tujuan utama pemanfaatan air untuk
ekor. Dalam satu bulan diasumsikan
mensuplai unit pengolahan kopi. Program
kebutuhan
linear dibedakan untuk musim kemarau dan
pengolan kopi = 355 m3/bulan, 2)
musim penghujan, sebagai berikut:
penduduk = 4815 m3/bulan, 3) tenak sapi
Linear
untuk
Total Kebutuhan Air (m3/bln)
programming
untuk
musim
kemarau a. Ketersediaan air pada musim kemarau adalah 45412 m3/bulan. b. Kebutuhan air untuk: (1) pengolahan kopi
air
minimum
untuk:
1)
= 909,6 m3/bulan, 4) ternak kambing = 1705,5 m3/bulan. c. Selanjutnya, model matematika disusun sebagai berikut: 1. Fungsi tujuan :
= 6,7m3/ton, (2) keperluan penduduk =
Zmax = 6,7 X1 + 0,06 X2 +0,04 X3 +0,0025 X4
0,06 m3/orang, (3) ternak sapi = 0,04
2. Batasan :
m3/ekor, (4) ternak kambing = 0,0025
6,7X1 + 0,06 X2 +0,04 X3 +0,0025X4= 45412 87
J Agrotek 5(2) : 67-91 ≥ 355
X1
d. Penyelesaian persamaan tersebut di atas
≥ 4815
X2
menghasilkan
X3
≥ 909,6
X4
≥ 1705,5
nilai
sebagaimana
tercantum pada Tabel (3.3), sbb:
Tabel (3.3). Hasil linear programming musim kemarau X1 Maximize Constraint 1 Constraint 2 Constraint 3 Constraint 4 Constraint 5 Solution->
6,7 6,7 1 0 0 0 6728,72
X2 0,06 0,06 0 1 0 0 4815
X3 0,04 0,04 0 0 1 0 909,6
Hasil dari optimasi adalah sebagai berikut:
X4 0,0025 0,0025 0 0 0 1 1705,5
RHS <= >= >= >= >=
45412,00 355,00 4815,00 909,60 1705,50 45412,00
Dual 1 0 0 0 0
Ketesediaan air untuk ternak sapi
Ketersediaan air yang optimum untuk
adalah 1705,5 m3 sehingga ternak sapi
pengolahan kopi adalah 6728,72 m3.
yang dapat menggunakan air tersebut
Jika
sebanyak 2274 ekor.
per
Ton
kopi
yang
diolah
membutuhkan air sebanyak 6,7 m3,
Linearprogramming
maka jumlah kopi yang dapat diolah
penghujan
menjadi 1004,29 ton. Ketersediaan
air
untuk
musim
a. Ketersediaan air pada musim kemarau untuk
penduduk
= 982653 m3/bulan.
sebanyak 4815 m3 , sehingga penduduk
b. Kebutuhan air untuk: 1) pengolahan
yang dapat menggunakan air tersebut
kopi = 6,7 m3/ton, 2) keperluan
sebanyak 2675 orang.
penduduk = 0,06 m3/orang, 3) ternak
Ketesediaan air untuk ternak sapi
sapi = 0,04 m3/ekor, 4) ternak kambing
adalah 909,6 m3 , sehingga ternak sapi
= 0,0025 m3/ekor. Produksi kopi
yang dapat menggunakan air tersebut
diasumsikan = 50 ton/bulan. Jumlah
sebanyak 758 ekor.
penduduk peduduk = 2675 orang.
88
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Jumlah kepemilikan sapi = 758 ekor.
Zmax= 6,7 X1 + 0,06 X2 +0,04 X3 +0,0025 X4
Jumlah kepemilikan kambing = 2274
2. Batasan :
ekor.
6,7X1 + 0,06 X2 +0,04 X3 +0,0025 X4= 982653
Dalam satu bulan diasumsikan
kebutuhan air minimum untuk: (1)
X1
≥ 355
pengolan kopi = 355 m3/bulan, (2)
X2
≥ 4815
penduduk = 4815 m3/bulan, (3) ternak
X3
≥ 909,6
sapi = 909,6 m3/bulan, (4) ternak
X4
≥ 1705,5
kambing = 1705,5 m3/bulan. c. Model
matematika
untuk
d. Penyelesaian musim
menghasilkan
kemarau:
persamaan nilai
di
atas,
sebagaimana
tercantum pada tabel (3.4), sebagai
1. Fungsi tujuan:
berikut: Tabel (3.4). Hasil linear programming musim hujan X1
X2
X3
X4
RHS
Maximize
6,7
0,06
0,04
0,0025
Constraint 1
6,7
0,06
0,04
0,0025
Constraint 2
1
0
0
0
Constraint 3
0
1
0
Constraint 4
0
0
Constraint 5
0
0
146615,4
4815
Solution->
Hasil dari optimasi pada musim hujan
=
Dual
982653,00
1
>=
355,00
0
0
>=
4815,00
0
1
0
>=
909,60
0
0
1
>=
1705,50
0
909,6
1705,5
982653,00
Ketersediaan air untuk penduduk = 4815 m3 , sehingga penduduk yang
adalah sebagai berikut: Ketersediaan air yang optimum untuk pengolahan Kopi = 146615,4 m3 . Jika
dapat
menggunakan
air
tersebut
sebanyak 2675 orang.
diolah
Ketersediaan air untuk ternak sapi =
membutuhkan air sebanyak 6,7m3 ,
909,6 m3 , sehingga ternak sapi yang
jumlah maksimum kopi yang dapat
dapat
diolah = 21882,9 ton.
sebanyak 758 ekor.
per
ton
kopi
yang
menggunakan
air
tersebut
89
J Agrotek 5(2) : 67-91 Ketesediaan air untuk ternak sapi =
pemanfaatan sumber air yang ada masih
1705,5 m3 , sehingga ternak sapi yang
belum optimal.
dapat
programming dapat menunjukkan jumlah
menggunakan
air
tersebut
Analisis dengan linear
optimal air yang dapat dimanfaatkan
sebanyak 2274 ekor.
untuk pengolahan kopi pada penghujan dan musim kemarau.
KESIMPULAN Hasil
penelitian
menunjukkan
bahwa: Sumberdaya air permukaan yang
UCAPAN TERIMA KASIH
ada di Desa Sidomulyo cukup potensial
Penelitian ini didanai oleh program
untuk mensuplai kebutuhan air bagi tiga
Research
pemakai
Tahun
utama,
memenuhi penduduk
yaitu:
(1)
kebutuhan Dusun
musim
krajan,
untuk
Grant Anggaran
I-MHERE
UNEJ
2011.
Penulis
sehari-hari
mengucapkan banyak terima kasih kepada
(2)
semua pihak yang telah membantu dan
untuk
mendukung operasional Unit Pengolahan
terlibat dalam penelitian ini.
Kopi (UPK), dan (3) kebutuhan air minum
ternak.
Pengembangan
sumberdaya air tersebut dapat dilakukan dengan membangun kembali
Bangunan
Penangkap Air di Sumber Kalipitu dan menyambungkan dengan jaringan pipa primer yang sudah ada. Hasil penelitian menunjukkan bahwa potensi debit air yang ada di Desa Sidomulyo sangat mencukupi kebutuhan air untuk ketiga jenis
90
pengguna
tersebut,
tetapi
DAFTAR PUSTAKA Anonimous (2001). Standar Kualitas Air. Peraturan
Pemerintah
Republik
Indonesia No. 82 tahun 2001 . Jakarta. Anonimous (2010). Persyaratan Kualitas Air
Minum.
Peraturan
Menteri
Kesehatan Republik Indonesia No. 492/Permenkes/IV/2010. Jakarta.
Analisis Ketersediaan dan Kebutuhan Sumber Air Effendi H (2003). Telaah Kualitas Air
Siringoringo H (2005). Seri Teknik Riset
Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan
Operasional: Pemrograman Linear.
Lingkungan Perairan. Yogyakarta.
Yogyakarta : Graha Ilmu.
Kanisius.
Sungai.
Mahmud A (2009). Optimasi Potensi dan Pola Pemanfaatan Air Irigasi (Stusi Kasus
Pada
Wawotobi
Daerah
Kabupaten
Bogor,
Indonesia.
World
Agroforestry Centre - Southeast Asia Regional Office. 104 p.
Irigasi
Wijayanto P (2007). Paduan Program
Konawe
Aplikasi QM For Windows Versi 2.0.
Provinsi Sulawesi Tenggara). Jurnal
Fakultas
Sumberdaya
Kristen Satya Wacana, Salatiga.
Insani.
Vol.
1(2)
Universitas Muhamadiah Kendari Edisi Januari 2009 No. 15 Nasendi dan Anwar (2004). Program
Ekonomi
Universitas
Yuwono B (2007). Paduan Mengunakan Pom For Windows. Yogyakarta : Jurusan
Teknologi
Infomatika
Linier dan Variabelnya (ed. revisi).
Fakultas Teknologi Industri UPN
Jakarta : PT. Gramedia.
Veteran
Rahayu S, Widodo RH, Van Noordwijk M, Suryadi I dan Verbist B (2009). Monitoring Air Di Daerah Aliran
91
