KEBUTUHAN AIR 1. Penyiapan lahan Kebutuhan air untuk penyiapan lahan umumnya menentukan kebutuhan air irigasi pada suatu proyek irigasi. Faktor-faktor penting yang menentukan besarnya kebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah : 1. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan penyiapan lahan. 2. Jumlah air yang diperlukan untuk penyiapan lahan. Faktor-faktor penting yang menentukan lamanya jangka waktu penyiapan lahan adalah : padi ladang kedua. tersedianya tenaga kerja dan ternak penghela atau traktor untuk menggarap tanah perlu memperpendek jangka waktu tersebut agar tersedia cukup waktu untuk menanam padi sawah atau padi ladang kedua
Faktor-faktor tersebut saling berkaitan, kondisi sosial, budaya yang ada didaerah penanaman padi akan mempengaruhi lamanya waktu yang diperlukan untuk penyiapan lahan. Untuk daerah irigasi baru, jangka waktu penyiapan lahan akan ditetapkan berdasarkan kebiasaan yang berlaku didaerahdidaerah-daerah didekatnya. didekatnya. Sebagai pedoman diambil jangka waktu 1,5 bulan untuk menyelesaikan penyiapan lahan diseluruh petak tersier. Bilamana untuk penyiapan lahan diperkirakan akan dipakai peralatan mesin secara luas, maka jangka waktu penyiapan lahan akan diambil 1 bulan. Perlu diingat bahwa transplantasi (perpindahan bibit ke sawah) mungkin sudah dimulai setelah 3 sampai 4 minggu di beberapa bagian petak tersier dimana pengolahan sudah selesai.
Pada umumnya jumlah air yang dibutuhkan untuk penyiapan lahan dapat ditentukan berdasarkan kedalaman serta porositas tanah disawah. Rumus berikut dipakai untuk memperkirakan kebutuhan air untuk lahan, (aspek tanah sebelum dilakukan pengolahan)
Untuk tanah bertekstur berat tanpa retakretak-retak retak,, kebutuhan air untuk penyiapan lahan diambil 200 mm, ini termasuk air untuk penjenuhan dan pengolahan tanah tanah..
Kebutuhan Air Selama Penyiapan Lahan Untuk perhitungan kebutuhan irigasi selama penyiapan lahan, digunakan metode yang dikembangkan oleh Van de Goor dan Zijlstra (1968). Metode tersebut didasarkan pada laju air konstan dalam It/dt selama periode penyiapan lahan dan menghasilkan rumus sebagai berikut : (aspek tanah saat dilakukan pengolahan)
2. Penggunaan konsumtif Penggunaan konsumtif adalah jumlah air yang dipakai oleh tanaman untuk proses fotosintesis dari tanaman tersebut. Penggunaan konsumtif dihitung dengan rumus berikut
3. Perkolasi Laju perkolasi sangat tergantung kepada sifat-sifat tanah. Pada tanah lempung berat dengan karakteristik pengolahan yang baik, laju perkolasi dapat mencapai I - 3 mm/hari. Pada tanah-tanah yang lebih ringan, lalu perkolasi bisa lebih tinggi. Dari hasil-hasil penyelidikan tanah pertanian dan penyelidikan kelulusan, besarnya laju perkolasi serta tingkat kecocokan tanah untuk pengolahan tanah dapat ditetapkan dan di anjurkan pemakaiannya. Guna menentukan laju perkolasi, tinggi muka air tanah juga harus diperhitungkan. Perembesan terjadi akibat meresapnya air melalui tanggul sawah.
4. Penggantian Lapisan Air. Penggantian lapisan air dilakukan setelah pemupukan. Penggantian lapisan air dilakukan menurut kebutuhan. Jika tidak ada penjadwalan semacam itu, lakukan penggantian sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm (atau 3,3 mm/hari selama 1/2 bulan) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi.
5. Curah Hujan Efektif. Efektif. Untuk irigasi padi, curah hujan efektif bulanan diambil 70% dari curah hujan minimum tengah bulanan dengan periode ulang 5 tahun.
Re = 0,7x 1/2 Rs (setengah bulanan dengan T=5 tahun).
Re = curah hujan efektif (mm/hari) Rs = curah hujan minimum dengan periode ulang 5 tahun (mm)
6. Kebutuhan Air Disawah Untuk Petak Tersier. Tersier. Kebutuhan air untuk tanaman tergantung pada macam tanaman dan masa pertumbuhannya sampai di panen sehingga memberikan produksi yang optimum. Perkiraan banyaknya air untuk irigasi didasarkan pada faktor-faktor jenis tanaman, jenis tanah, cara pemberian air, cara pengelolaan tanah, banyaknya turun hujan, waktu penanaman, iklim, pemeliharaan saluran/bangunan dan eksploitasi. Banyaknya air untuk irigasi pada petak sawah dapat dirumuskan sebagai berikut : .
Ir =S + Et + P - Re dengan : Ir = Kebutuhan air untuk irigasi S = Kebutuhan air untuk pengolahan tanah atau penggenangan Et = Evapotranspirasi: Crop Consumptive Use Re = Curah hujan efektif.
Petak Irigasi Petak tersier suatu lahan seluas maksimum 60 ha yang berisikan petak-petak kuarter yang luasnya maksimum 10 ha, yang mengambil air dari satu pintu bangunan sadap. Petak tersier ini dilengkapi pula dengan boks-boks tersier, kuarter, saluran pembawa tersier, kuarter, cacing, saluran pembuang, serta bangunan silang seperti yang ada di jaringan irigasi.
Petak sekunder terdiri dari kumpulan petak-petak tersier yang mengambil air dari satu pintu di bangunan bagi. Luas petak sekunder ini tidak terbatas tergantung dari topografi lahan yang ada. Salurannya sering terletak di punggung medan, sehingga air tersebut dapat dialirkan ke dua sisi saluran.
Petak primer, terdiri dari beberapa petak sekunder yang airnya mengambil dari sumber air (sungai) berupa bendung, bendungan, rumah pompa, dll. Bila satu bendung terdapat dua pintu (intake) kiri dan kanan, maka terdapat dua petak primer. Saluran primer diusahakan sejajar dengan kontur atau garis tinggi.
A. PADI Perhitungan kebutuhan air dapat dilakukan dengan menggunakan tabel. Perhitungan dilakukan sebagai berikut : a) Dengan rotasi (alamiah) didalam petak tersier kegiatan-kegiatan penyiapan lahan diseluruh petak dapat diselesaikan secara berangsurangsur. Rotasi alamiah digambarkan dengan pengaturan kegaitankegiatan setiap jangka waktu ½ bulan secara bertahap. b) Transplantasi akan dimulai pada pertengahan bulan kedua dan akan selesai dalam waktu 1 ½ bulan sesudah selesainya penyiapan lahan. c) Harga-harga evapotranspirasi tanaman acuan Eto, laju perkolasi P dan curah hujan efektif Re adalah harga-harga asumsi. d) Kedua penggantian lapisan air (WLR) diasumsikan. Masing-masing WLR dibuat bertahap.
Kebutuhan Air Untuk Pengolahan Tanah
Tujuan dari pengolahan tanah terutama untuk memperbaiki tata udara tanah tanah,, menciptakan kondisi lumpur sebagai tempat tumbuh yang baik bagi padi sawah sawah,, membantu terciptanya lapisan kedap yang berguna membantu mencegah meresapnya air, serta memberantas gulma Dari hasil penelitian diketahui bahwa kebutuhan air untuk pengolahan lahan sawah merupakan jumlah yang besar besar,, yakni anatar 175 – 230 mm/ mm/hari hari (Purba Purba,, 1974 dalam Supriatno,M,, 2003) Supriatno,M 2003). Hasil penelitian di Lembaga Pusat Penelitian Bogor menunjukkan angka 200 mm untuk kebutuhan pengolahan tanah tanah.. Angka 200 mm merupakan tanah yang bertekstur berat berat,, cocok digenangi dan bahwa lahan itu belum bera selama lebih dari 2.5 bulan. bulan. Jika tanah itu dibiarkan bera lebih lama lagi maka kebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah 250 mm mm.. Kebutuhan air untuk penyiapan lahan termasuk kebutuhan air untuk persemaian dan kebuhan air untuk pengolahan tanah yang dipengaruhi oleh sifat fisik tanah tanah.. Untuk menduga besarnya laju kebutuhan air pada pengolahan tanah dapat digunakan rumus Van de Goor – Zijlstra (1986) 1986). Untuk tanah bertekstur berat tanpa retak retak,, kebutuhan air untuk penyiapan lahan diambil 200 mm mm.. ini termasuk air untuk penjenuhan dan pengolahan tanah tanah.. Kebutuhan air pada penyiapan lahan untuk palawija bervariasi dari 50 mm sampai 100 mm mm.. jika pengolahan lahan untuk palawija dimulai segera setelah panen padi padi,, pemberian air awal sebesar 50 mm mm..
Pengolahan tanah Terdapat beberapa metoda yang berbeda dalam perhitungan keperluan air tanaman dan umumnya perhitungan tersebut tidak mencakup keperluan air selama pengolahan tanah.. tanah Sebagai contoh suatu metoda yang direkomendasikan oleh FAO hanya didasarkan pada evapotran evapotran--pirasi tanaman acuan,, faktor tanaman, acuan tanaman, pertimbangan semua kehilangan air irigasi dan hujan efektif efektif.. Keperluan air selama pengolahan tanah padi sawah umumnya menentukan puncak keperluan air irigasi pada suatu areal irigasi. irigasi.
Beberapa faktor keperluan air
penting
yang menentukan
besarnya
selama pengolahan tanah adalah sebagai berikut : (1) Waktu yang diperlukan untuk pengolahan tanah yakni: a) perioda waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan pengolahan tanah b) pertambahan areal pengolahan tanah dalam suatu grup petakan sawah yang sangat tergantung pada ketersediaan tenaga kerja manusia, hewan atau traktor. (2) Volume air yang diperlukan untuk pengolahan tanah, yang tergantung pada: a) lengas tanah dan tingkat keretakan tanah pada waktu mulai pengolahan tanah b) laju perkolasi dan evaporasi c) kedalaman lapisan tanah yang diolah menjadi lumpur.
Kondisi sosial dan tradisi yang ada serta ketersediaan tenaga kerja manusia, manusia, hewan atau traktor di suatu daerah sangat menentukan lamanya pengolahan tanah.. Pada umumnya perioda yang diperlukan setiap petakan sawah untuk tanah pengolahan tanah (dari mulai air diberikan sampai siap tanam tanam)) adalah sekitar 30 hari. hari. Sebagai suatu pegangan biasanya sekitar 1,5 bulan diperlukan untuk menyelesaikan pengolahan tanah di suatu petak tersier. tersier. Pada beberapa kasus di mana alat dan mesin mekanisasi tersedia dalam jumlah yang cukup, cukup, perioda tersebut dapat diperpendek sampai sekitar 1 bulan. bulan. Volume air yang diperlukan untuk pengolahan tanah tanah,, Keperluan air selama pengolahan tanah mencakup keperluan untuk menjenuhkan tanah dan suatu lapisan genangan yang diperlukan segera setelah tanam tanam.. Rumus di bawah ini dapat digunakan untuk menduga keperluan air pada waktu pengolahan tanah tanah::
Untuk menentukan kebutuhan maksimum air irigasi pada suatu proyek irigasi ditentukan oleh kebutuhan air untuk penyiapan lahan. Metode yang dikembangkan oleh Goor dan Zijlstra (1968) dalam Direktorat Jenderal Pengairan (1986) dapat digunakan untuk menghitung kebutuhan air penyiapan lahan
Untuk tanah bertekstur liat berat tanpa retakan retakan,, keperluan air diambil sebesar 250 mm mm.. Jumlah ini mencakup untuk penjenuhan penjenuhan,, pelumpuran dan juga 50 mm genangan air setelah tanam tanam.. Apabila lahan dibiarkan bera untuk waktu yang cukup lama (misal 1,5 bulan) bulan) sehingga tanah retak retak--retak, retak, jumlah air yang diperlukan sekitar 300 mm mm..
Penggunaan Konsumtif (Etc) Penggunaan konsumtif diartikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Doorenbos dkk., (1977) mendefinisikan kebutuhan air tanaman sebagai jumlah air yang disediaan untuk mengimbangi air yang hilang akibat evaporasi dan transpirasi. Evapotranspirasi adalah gabungan proses penguapan dari permukaan tanah atau evaporasi dan penguapan dari daun tanaman atau transpirasi. Besarnya nilai evaporasi dipengaruhi oleh iklim, varietas, jenis dan umur tanaman. Dengan memasukkan efisiensi tanaman (kc), penggunaan konsumtif tanaman merupakan fungsi dari evapotranspirasi potensial tanaman. Menurut Direktorat Jenderal Pengairan (1986) penggunaan konsumtif dapat dihitung dengan persamaan berikut ini .
Etc = penggunaan konsumtif (mm/hari), Eto = evapotranspirasi potensial (mm/hari), kc = koefisien tanaman.
Besarnya koefisien tanaman setiap jenis tanaman berbeda berbeda--beda dan berubah setiap periode pertumbuhan tanaman itu. itu. Evapotranspirasi potensial dihitung dengan metode modifikasi Penman yang telah disesuaikan dengan keadaan daerah Indonesia dan nilai Kc untuk berbagai jenis tanaman yang ditanam disajikan harga harga--harga koefisien tanaman padi dengan varietas unggul dan varietas biasa menurut Nedeco Nedeco//Prosida dan FAO (Direktorat Jenderal Pengairan, Pengairan, 1986) 1986).
Perhitungan perkiraan Evapotranspirasi potensial (Eto Eto)) dengan rumus modifikasi Penman sebagai berikut ini (Doorenbos dkk, dkk, 1977; Harto, Harto, 2000).
Eto W Rs Ra Rn1 Rn Rn f(t) f(Ed) f(u) f(u) (Ea –Ed) Ed Rh c n/N
= Evapotranspirasi potensial (mm/hari), = faktor yang berhubungan dengan suhu (t) dan elevasi daerah, = radiasi gelombang pendek (mm/hari) = radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir , = radiasi bersih gelombang panjang (mm/hari), = total radiasi bersih (mm/hari), = Rs – Rnl = fungsi suhu/konstanta bolzman = fungsi tekanan uap/faktor kelembaban = fungsi kecepatan angin pada ketinggian 2 m = 0,27(1+0,864u) (m/detik), = perbedaan tekanan uap jenuh dengan uap sebenarnya, = Ea.Rh, = kelembaban udara relatif (%), = angka koreksi Penman yang besarnya melihat kondisi siang dan malam. =prosentase penyinaran matahari per-tahun..
Perkolasi dan Rembesan (P) Laju perkolasi sangat tergantung pada sifat-sifat tanah. Guna menentukan laju perkolasi, tinggi muka air tanah juga harus diperhitungkan. Perembesan terjadi akibat meresapnya air melalui tanggul sawah. Perkolasi dan rembesan di sawah berdasarkan Direktorat Jenderal Pengairan (1986), yaitu sebesar 2 mm/hari.
Penggantian Lapisan Air (Wlr) Penggantian lapisan air dilakukan sebanyak dua kali, masing-masing 50 mm selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi atau pemindahan bibit (Direktorat Jenderal Pengairan, 1986). Lama pengolahan lahan sawah dilakukan kurang lebih 20-30 hari baik dengan tenaga kerbau atau traktor. Sehingga lama pengolahan lahan sawah diasumsikan selama 30 hari. Banyaknya air yang dibutuhkan oleh tanaman palawija sebesar 50-100 mm. Pemberian air untuk tanaman padi yang sering dilaksanakan (Sukamto, 1983) :
1. 2. 3. 4.
Padi umur 0 - 14 hari setelah tanam diberikan air setinggi 7-10 cm, diasumsikan 10 cm. Pada umur 15 - 30 hari setelah tanam sawah digenangi air setinggi 3 – 5 cm, diasumsikan 5 cm. Pada umur 35 - 50 air digenangi 5 – 10 cm diasumsikan 15 hari pertama 5 cm dan 15 hari kedua 10 cm. Pada umur 55 hari sampai dengan 10 hari sebelum panen, sawah digenangi 10 cm.
Efisiensi Irigasi (Ei) Efisiensi irigasi adalah angka perbandingan dari jumlah air irigasi nyata yang terpakai untuk kebutuhan pertumbuhan tanaman dengan jumlah air yang keluar dari pintu pengambilan (intake). Efisiensi irigasi merupakan faktor penentu utama dari unjuk kerja suatu sistem jaringan irigasi. Efisiensi irigasi terdiri atas efisiensi pengaliran yang pada umumnya terjadi di jaringan utama dan efisiensi di jaringan sekunder yaitu dari bangunan pembagi sampai petak sawah (Direktorat Jenderal Pengairan, 1986). Efisiensi irigasi didasarkan asumsi sebagian dari jumlah air yang diambil akan hilang baik di saluran maupun di petak sawah. Kehilangan air yang diperhitungkan untuk operasi irigasi meliputi kehilangan air di tingkat tersier, sekunder dan primer. Besarnya masing-masing kehilangan air tersebut dipengaruhi oleh panjang saluran, luas permukaan saluran, keliling basah saluran dan kedudukan air tanah. Mengacu pada Direktorat Jenderal Pengairan (1986) maka efisiensi irigasi secara keseluruhan diambil 90% dan tingkat tersier 80%. Angka efisiensi irigasi keseluruhan tersebut dihitung dengan cara mengkonversi efisiensi di masingmasing tingkat yaitu 0,9 x 0,9 x 0,8 = 0,648 » 65 %.
Secara matematis hubungan faktor-faktor yang menentukan kebutuhan air irigasi di atas dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :
Kai Etc Ir WIr P Re Ei A
= kebutuhan air untuk irigasi (l/dtk/ha), = penggunaan air konsumtif (mm/hari), = kebutuhan air untuk penyiapan lahan (mm/hari), = kebutuhan air untuk penggantian lapisan air (mm/hari), = kehilangan air perkolasi (mm/hari), = curah hujan efektif (mm/hari), = efisiansi irigasi, = luas areal irigasi (ha).
Teknik Optimasi Pengunaan model matematik sebagai alat analisis dapat memanfaatkan sumber daya air secara optimal merupakan cara yang telah umum dipakai. Kini bahkan berbagai pendekatan alat dan metode kuantitatif tersedia untuk menganalisis proyek-proyek keairan secara ekonomi. Metode kuantitatif yang digunakan untuk membantu manajemen dalam menganalisis pengoperasian sebuah proyek adalah metode-metode yang didasarkan pada pendekatan optimasi. Prinsip metode optimasi adalah dengan mengoptimumkan suatu fungsi tujuan (objective function) terhadap
kendala-kendala (constrain) (Jayadi, 2000).
Program linier merupakan salah satu teknik optimasi yang tergabung dalam mathematical programing. Menurut Jayadi (2000) bahwa prosedur umum penyelesaian mathematical programing diawali dengan mendefinisikan komponen persoalan berikut: a. Decision variable : sebagai besaran yang akan dicari nilainya; b. Parameters : ukuran-ukuran bernilai tetap dan dapat diterapkan dalam perhitungan seperti harga, biaya, benefit dan lain-lain; c. Constrain : sebagai faktor pembatas/kendala yang perlu dirumuskan secara matematik; d. Objectif function : adalah pernyataan kuantitatif dari kasus optimasi
Dumairy (1992) berpendapat bahwa dalam program linier memiliki tiga unsur dasar yaitu fungsi tujuan, fungsi kendala, dan prosedur iteratif untuk menemukan penyelesaian optimum. Persamaan yang dapat diselesaikan dengan menggunakan program linier adalah untuk tujuan mengoptimalkan dengan keterbatasan sumber daya yang dinyatakan dalam persamaan (=) atau pertidaksamaan ().
Z Li n Ci
= fungsi tujuan maksimum luas tanaman, = luas areal tanam ke i, = jumlah alternatif masa tanam, = faktor pembobot untuk variabel optimasi. C1 + C2 + C3 + ... + Ci = 1
Dalam mengoptimalkan luas areal tanam tentunya ada beberapa kendala yang harus diperhatikan. Salah satu kendala yang harus diperhatikan adalah bahwa jumlah kebutuhan air irigasi untuk suatu masa tanam tertentu dalam waktu tertentu pula harus lebih kecil atau sama dengan debit yang tersedia pada waktu itu. Kendala lain adalah bahwa luas suatu masa tanam tertentu harus lebih kecil atau sama dengan luas areal irigasi.
dengan : qn = kebutuhan air irigasi untuk masa tanam ke i pada bulan t (l/det/ha), qt = debit tersedia pada bulan ke t (l/det/ha), A = luas areal irigasi (ha), Li = luas areal pada masa tanam ke i, Qt = debit tersedia pada bulan t (l/dtk).
Penguapan yang terjadi dipermukaan sangat tergantung dari ketersediaan kelembaban di lapisan bawahnya. Oleh sebab itu, dalam beberapa model di cari ketergantungan antara laju penguapan (evapotranspirasi) dan kelembaban tanah di lapisan bawahnya. Evapotranspirasi dapat dibedakan menjadi dua yaitu evapotranspirasi potensial (PE ) dan evatranspirasi aktual (AET). Evapotranspirasi potensial dipengaruhi oleh factor-faktor meteorology dan evapotranspirasi aktual lebih dipengaruhi oleh faktor fisiologi tanaman dan unsur tanah ( Hakim, 1986 ). Evapotranspirasi Potensial adalah evapotranspirasi yang mungkin terjadi pada kondisi air yang tersedia berlebihan. Faktor penting yang mempengaruhi evapotranspirasi potensial adalah tersedianya air yang cukup banyak. Jika jumlah air selalu tersedia secara berlebihan dari yang diperlukan oleh tanaman selama proses transpirasi, maka jumlah air yang ditranspirasikan relatif lebih besar dibandingkan apabila tersedianya air di bawah keperluan. Beberapa rumus empiris untuk menghitung evapotranspirasi potensial adalah rumus empiris dari: Thornthwaite, Blaney-Criddle, Penman.
Evapotranspirasi Aktual adalah evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi air yang tersedia terbatas. Evapotranspirasi aktual dipengaruhi oleh proporsi permukaan luar yang tidak tertutupi tumbuhan hijau (exposed surface) pada musim kemarau. Besarnya exposed surface (m) untuk tiap daerah berbedabeda.
Tabel Pendapatan Padi dan Palawija
Fungsi Tujuan : •Maximumkan Z = Bp.XAP1+ BW.XAW1 + Bp.XAP2+ BW.XAW2 + Bp.XAP3+ BW.XAW3 + ... + Bp.XCP1+ BW.XCW1 , dimana : •Z= Nilai tujuan yang akan dicapai ( maximumkan keuntungan (Rp)) •BP= Pendapatan produksi padi (Rp/Ha) •BW= Pendapatan produksi palawija (Rp/Ha) •XAP1= Luasan areal tanam padi musim Hujan (Ha) •XAW1 = Luasan areal tanam palawija musim Hujan (Ha) •XAP2= Luasan areal tanam padi musim Kemarau I (Ha) •XAW2= Luasan areal tanam palawija musim Kemarau I (Ha) •XAP3 = Luasan areal tanam padi musim Kemarau II (Ha) •XAW3= Luasan areal tanam palawija musim Kemarau II (Ha) •Contoh Perhitungan untuk Awal Tanam Nop 1 : Maksimumkan Z = 7.572.700.XAP1+ 5.063.770 .XAW1 + 7.572.700.XAP2+ 5.063.770.XAW2 + 7.572.700.XAP3+ 5.637.700.XAW3 + ... + 7.572.700.XCP3+ 5.637.700 XCW3
FungsiKendala: LuasanMaksimum •XAP1+ XAW1≤ LuasGolonganA (974 Ha),…dst •XAP2+ XAW2≤ LuasGolonganB (1870 Ha),…dst •XCP3+ XCW3≤ LuasGolonganC (1019 Ha),…dst Volume Andalan •27914 XAP1+ 15762 XAW1≤ 31190400 •27914 XAP1+ 15762 XAW1+ 31902 XBP1+ 15058 XBW1≤ 31190400 •27914 XAP1+ 15672 XAW1+ 31902 XBP1+ 15058 XBW1+ 21268 XCP1+ 9621 XCW1 ≤ 38586240 •Q1, Q2,Q3,≥ 0
