JURNAL AGROTEKNOS Juli 2011 Vol. 1 No. 2. Hal 96-101 ISSN: 2087-7706
OPTIMASI PEMANFAATAN IRIGASI SUMUR POMPA (STUDI KASUS PADA SUMUR POMPA DI DESA WATULAWU KECAMATAN PONDIDAHA) Optimization of Groundwater Irrigation Usage DEDI ERAWAN*) Jurusan Agroteknologi Fakultas Pertanianunniversitas Haluoleo Kampus bumi tridharma Jl. H.E.A.Mokodompit kendari, 93232
ABSTRACT The operation of groundwater irrigation requires additional cost for fuel and pump operators. This, therefore, require careful cost calculation in order to obtain expected income. For this purpose, the research was conducted to optimize the usage of irrigation water from one of wells at Watulawu, Pondidaha, to determine the most profitable crop species and cropping system. The optimization was conducted using a linier program with QSB (Quantitative System Business) software, with the objective function was the maximum profit of farming and the limiting function was the availability of irrigation water and planting size. Out of optimized crop species (rice, maize, groundnut, and soybean), groundnut and rice were the profitable crops. Planting size for both species was varied during each planting season, depending on crop water requirement and rainfall. Early cropping on March required less irrigation water than early cropping on February Key words: groundwater irrigation, and QBS software
7
PENDAHULUAN
Sejalan dengan perkembangan pembangunan dan kehidupan manusia, penyediaan air dirasa semakin mendesak baik untuk pemenuhan kebutuhan hidup seharihari, industri maupun untuk usaha pertanian. Keterbatasan air ini sering menjadi kendala utama dalam upaya pengembangan potensi suatu wilayah, terutama dalam bidang pertanian. Untuk memecahkan terbatasnya ketersediaan air di lahan kering dan rawan air permukaan, pemerintah telah mengembangkan irigasi dengan memanfaatkan sumber airtanah (groundwater) dengan jalan pembuatan sumur-sumur bor. Pemanfaatan airtanah untuk irigasi diharapkan dapat meningkatkan frekwensi produksi, karena lahan-lahan tadah hujan yang ditanami sekali pada saat musim hujan menjadi dapat ditanami sepanjang tahun.
Alamat koresponding: E-mail: 7
Untuk menghasilkan suatu sistim pengelolaan irigasi yang sesuai dengan kemampuan sumber air yang ada, maka perlu dilakukan penyempurnaan cara pengaturan dan efisiensi penggunaan air irigasi, diantaranya melalui pengaturan pola tanam. Dengan polatanam yang baik, yang memperhatikan ketersediaan air dan kebutuhan air untuk tanaman, diharapkan efisiensi pemakaian air irigasi sumur pompa dapat ditingkatkan. Yang dimaksudkan pola tanam dalam tulisan ini adalah pemilihan satu atau lebih jenis tanaman yang sesuai dengan kondisi lahan, dan dapat meberikan keuntungan optimal. Salah satu upaya untuk mencapai tujuan di atas adalah melalui simulasi beberapa jenis tanaman yang dapat menghasilkan keuntungan maksimal pada kondisi keterbatasan air irigasi dan luas daerah oncoran irigasi sumur pompa.
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat. Penelitian ini merupakan suatu studi kasus yang dilakukan di areal persawahan yang menggunakan
Vol. 1 No.2, 2011
Optimasi Pemanfaatan Irigasi Sumur Pompa
sumber air irigasi dari air tanah, yaitu di Desa Watuliwu Kecamatan Pondidaha, dan berlangsung dari bulan Juni sampai September pada tahun 2008. Kebutuhan Data. Data yang dibutuhkan untuk menunjang penelitian ini adalah data keadaan sumur bor (debit sumur), data iklim (curah hujan dan suhu, minimal selama sepuluh tahun pencatatan), data kegiatan usaha tani yang dilakukan oleh petani setempat meliputi polatanam, jenis tanaman yang diusahakan, sarana dan harga produksi yang digunakan, harga bahan bakar dan harga hasil komoditi setempat. Metode Optimasi. Pelaksanan optimasi pemanfaatan air irigasi sumur pompa dilakukan dengan menggunakan Program Linier sub Program (perangkat lunak) Quantitative Sistem For Business (QSB). Pencarian nilai-nilai optimum (maksimum atau minimum), dalam program ini, akan berkaitan dengan kendala-kendala linier yang dihadapi, yaitu fungsi tujuan yang merupakan fungsi linier yang hendak dicari nilai optimumnya dan fungsi pembatas yang merupakan fungsi linier yang harus terpenuhi dalam mengoptimasi fungsi tujuan. Dalam kasus ini yang menjadi fungsi tujuannya adalah keuntungan maksimum usaha tani, sedangkan fungsi pembatasnya adalah debit air irigasi (sumur pompa) dan luas areal tanam untuk jenis tanaman tertentu. Secara umum persamaan matematik untuk pemecahan masalah dengan menggunakan program ini adalah sebagai berikut : 1. Fungsi tujuan (maksimasi)
Untuk memenuhi fungsi tujuan dan fungsi pembatas di atas maka dilakukan perhitungan-perhitungan antara lain : analisis usahatani, penentuan pola tanam sesuai dengan kondisi curah hujan, kebutuhan air tanaman, kebutuhan air irigasi untuk masingmasing tanaman pada setiap bulan (fase pertumbuhan), debit optimum sumur dan luas areal oncoran untuk masing-masing sumur pompa. Kebutuhan Air Irigasi. Perhitungan kebutuhan air irigasi disesuaikan dengan jenis tanaman yang akan diusahakan, secara umum perhitungan kebutuhan air irigasi dilakukan dengan menggunakan persamaan :
Zmax C1 X1 C2 X 2 2. Fungsi Pembatas
Cn X n
a11 X 1 a12 X 2
a1n X n b1
a21 X 1 a22 X 2
a2 n X n b2
am1 X 1 am 2 X 2
amn X n bm
3. Non negativity
X n 0; k 0
bm 0
Dimana Zmax : fungsi tujuan, Xn = luas areal yang ditanami komoditi ke-n, Cn= keuntungan komoditi ke-n, amn = kebutuhan air irigasi tanaman ke-n pada bulan ke-n, bm = debit irigasi pada bulan ke m, dan k = luas areal irigasi.
97
DR = NFR/ef/8,64. Dimana: NFR untuk padi = P + LP +WLR +Etc – Re, sedangkan NFR untuk palawija = Etc – Re, NFR = kebutuhan bersih air dilahan, P = perkolasi, LP = kebutuhan air untuk tanaman, WLR = kebutuhan air untuk penjenuhan dan Re = curah hujan efektif. Kebutuhan Air Tanaman. Kebutuhan air tanaman adalah jumlah air persatuan waktu yang dibutuhkan untuk mencukupi evapotranspiraasi, dinyatakan dalam mm. hari-1. Kebutuhan air tanaman dihitung berdasarkan perkalian antara koefisien tanaman (kc) dengan evapotranspirasi potensial (Eto). Nilai Eto dihitung dengan menggunakan metode Thornthwaith, sesuai dengan ketersediaan data yang diperoleh dari statsiun terdekat dengan lokasi penelitian (statsiun klimatologi Unaaha). Perkolasi. Pengukuran laju perkolasi dilakukan dengan menggunakan alat lisymeter. Pengukuran dilakukan pada lima titik untuk mewakili daerah oncoran sumur P.83-Kdi. Hasil pengukuran diperoleh nilai perkolasi rata-rata sebesar 1,8 mm. hari-1. Efisiensi Penyaluran. Doorenboss dan Fruitt (1977) menyebutkan bhwa efisiensi penyaluran pada jaringan irigasi dengan menggunakan pipa adalah sebesar 0,9. Dengan demikian, karena saluran irigasi pada sumurp P83.-Kdi menggunakan jaringan pipa paralon maka nilai efisiensi yang digunakan dalam perhitungan ini adalah 0,9. Curah Hujan Efektif. Curah hujan efektif adalah jumlah curah hujan yang jatuh dan meresap ke dalam tanah yang berguna untuk memenuhi kebutuhan air tanaman. Jumlah curah hujan efektif pada setiap areal tanam tergantung pada intensitas hujan dan kondisi
98
ERAWAN
J. AGROTEKNOS
fisik tanah yang meliputi tekstur, tofografi, system pengolahan tanah, dan tingkat penutupan tanah. Untuk menentukan besarnya nilai curah hujan efektif digunakan persamaan R80, dengan ketentuan : untuk tanaman padi sawah : Re = 1,0 x R80 dan untuk palawija Re = 0,75 x R80, dimana Re : curah hujan efektif (mm), R80 : Peluang curah hujan terlewati 80 % Analisa Usaha Tani. Analisis usahatani bertujuan untuk mengetahui besarnya keuntungan yang diperoleh dari setiap kegiatan usaha tani yang dilakukan oleh petani setempat. Dalam melakukan analisis diperhitungkan semua jenis biaya masukan (input) dan keluarannya (output), Sedangkan
keuntungan dari usahatani merupakan selisih dari kedua komponen tersebut.
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Sumur Pompa. Laporan hasil pengeboran (Dinas Pekerjaan Umum, ), dari hasil analisis cutting, analisis litologi, dan logging diketahui bahwa kondisi akuifer di daerah penelitian termasuk kedalam multi layer akuifer, dengan kedalaman berkisar antara 20 sampai 60 meter dari permukaan tanah. Sedangkan screen (saringan) dipasang pada kedalaman antara 36 sampai dengan 100 meter, disesuaikan dengan kedalaman akuifer. Gambaran karakteristik sumur disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik sumur pompa di Desa Wqatulawu Kecamatan Pondidaha. No Sumur P79.Kdi P80.Kdi P81.Kdi P82.Kdi P83.Kdi P84.Kdi P88.Kdi
Dalam sumur (m) 104 104 105 104 107 112 115
Panjang screen (m) 30 30 30 30 33 30 33
SWL (m) 1,25 1,00 1,81 3,34 4,90 2,00 4,27
Dari Tabel 1. menunjukan bahwa piezometer sumur yang ada di lokasi penelitian semuanya negative dengan kedalaman bervariasi antara 1 hingga 4,9 m dari permukaan tanah. Dilihat dari nilai transmisibilatnya, sumur P79-Kdi dan P84-Kdi memiliki nilai transmisibilitas lebih besar dari 200 m2.detik1, kondisi ini menunjukan bahwa pada sumur
Debit (l/dt) 14,46 15.14 15,00 11,17 14,68 15,37 8,47
T (m2.dt-1) 219,82 139,98 197,63 57,85 136,52 202,50 38,36
Keterangan - Ф sumur 20”, 17”, 14” - Ф Casing 10”, 6” - Litologi akuifer: pasir
ini memungkinkan dihasilkan debit pemompaan yang besar, walau masih berada dari nilai transmisibilitas yang di anjurkan bagi peruntukan sebagai sumber air irigasi. Menurut Prijowirjanto (1985), suatu sumur yang diperuntukan sebagai sumber air irigasi untuk persawahan, minimal mempunyai nilai Transmisibilat 300 m2.detik-1.
Tabel 2. Nilai evapotranspirasi daerah penelitian dengan menggunakan metoda Thornthwaith. Bulan Januari Pebruari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
(mm. bulan-1) 167,42 156,55 168,17 163,39 179,09 151,80 153,45 146,47 155,59 173,56 166,14 158,00
Eto
(mm. hari-1) 5,40 5,05 5,42 5,27 5,78 4,90 4,95 4,72 5,02 5,60 5,36 5,10
Evapotranspirasi Tanaman dan Curah hujan efektif. Perhitungan kebutuhan air
Curah Hujan Efektif (mm. hari-1) Padi Palawija 1,07 0,8 1,41 1,06 1,81 1,35 3,33 2,50 3,34 2,50 3,40 2,55 2,49 1,87 0,87 0,65 0,13 0,10 0,23 0,17 0,50 0,38 1,89 1,42
tanaman dilakukan berdasarkan perkalian antara koefisien tanaman (kc) dengan
Vol. 1 No.2, 2011
Optimasi Pemanfaatan Irigasi Sumur Pompa
evapotranspirasi potensial (Eto). Nilai Eto dihitung dengan menggunakan metode Thornthwaith, disesuaikan dengan data yang tersedia di Statsiun Klimatologi Unaaha. Sedangkan curah hujan efektif dihitung dengan menggunakan pendekatan nila Re80. Hasil perhitungan Eto disajikan pada Tabel 2.
penyaluran, efisiensi pemberian dan efisiensi penggunaan, sedangkan Doorenboss dan Fruitt (1977) menyebutkan bahwa efisiensi penyaluran pada jaringan irigasi dengan menggunakan pipa adalah sebesar 0,9. dengan demikian oleh karena saluran irigasi pada sumur P83.-Kdi menggunakan jaringan pipa paralon maka nilai efisiensi yang digunakan dalam perhitungan ini adalah 0,9. Kebutuhan Air Irigasi. Sesuai dengan tanaman alternative yang dipilih yaitu padi, kacang tanah, jagung, dan kedele, maka dihitung kebutuhan air irigasi untuk masingmasing tanaman yang akan diairi dari sumber irigasi sumur pompa, dan hasil perhitungan disajikan pada Tabel 3. Kebutuhan air irigasi untuk padi sawah lebih besar dibandingkan dengan kebutuhan air irigasi untuk palawija, terutama saat dilakukan pengolahan tanah. Oleh karena pada padi sawah, dibutuhkan adanya genangan air, dan sering terjadi kehilangan akibat perkolasi dan kehilangan pada saluran irigasi.
Tabel 2. menunjukan bahwa nilai evapotranspirasi di lokasi penelitian relatif sama, berkisar antara 5,78 mm. hari-1 (bulan mei) dan 4,72 mm. hari-1 (bulan Agustus). Sedangkan musim kering terjadi antara bulan Agustus sampai dengan bulan Nopember. Curah hujan efektif minimum terkecil untuk padi 0,13 mm. hari-1 dan palawija 0,10 mm. hari-1. Perkolasi. Pengukuran laju perkolasi dilakukan dengan menggunakan alat lysimeter. Pengukuran dilakukan pada lima titik untuk mewakili daerah oncoran untuk sumur P.83-Kdi. Hasil pengukuran diperoleh nilai perkolasi rata-rata sebesar 1,8 mm. hari-1. Efisiensi Penyaluran. Scwab et all (1981) dalam Santoso (1993) menyebutkan bahwa konsep dasar efisiensi irigasi meliputi efisiensi
99
Tebel 3. Kebutuhan Air Irigasi Untuk Tanaman Padi dan Palawija Di Desa Watulawu Kecamatan Pondidaha Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
Padi 0,85 2,58 1,05 0,96 0,59 2,20 0,89 1,17 0,95 2,76 1,25 1,10
Kebutuhan air irigasi (mm/hari) Jagung Kedele 0,63 0,56 0,64 0,57 0,70 0,62 0,48 0,41 0,09 0,01 0,39 0,35 0,56 0,50 0,63 0,55 0,37 0,27 0,79 0,71 0,85 0,75 0,58 0,50
Analisa Usaha Tani. Berdasarkan data dari P2AT (proyek Pengembangan Air Tanah Prop Sultra) dan hasil survey dilapangan menunjukan bahwa masing-masing sumur bor dilokasi penelitian memiliki debit dan luas daerah oncoran yang berbeda sehingga diperoleh harga air yang berbeda pula untuk setiap unitnya. Oleh karena itu analisa usaha tani harus dilakukan pada masing-masing sumur bor.
Kacang tanah 0,56 0,57 0,62 0,48 0,36 0,35 0,50 0,61 0,59 0,71 0,76 0,56
Pada saat dilakukan penelitian, sumur yang masih beroperasi adalah sumur P.83-Kdi, maka perhitungan harga air per unit volume, hanya dilakukan pada sumur ini. Dengan memperhitungkan biaya bahan bakar yang digunakan (solar, oli, dan gemuk), biaya pemeliharaan mesin pompa dan jaringan irigasi, biaya operator, jam operasi pompa pertahun (dihitung 1800 jam) dan debit air yang dikeluarkan, maka diperoleh harga air sebesar Rp 110, 62,-. m-3.
100
ERAWAN
J. AGROTEKNOS
Analisis usahatani dilakukan dengan memperhitungkan harga setiap unit masukan dan keluaran berdasarkan atas harga rata-rata ditingkat petani. Masukan yang diperhitungkan adalah tenaga kerja mulai dari persemaian sampai panen, sarana produksi
pertanian meliputi benih, pupuk, dan pestisida/herbisida, dan harga air irigasi sesuai dengan jumlai air yang digunakan perkomoditi per musim tanam, dan hasil analisisnya disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Keuntungan usahatanai padi dan palawija di desa Watulawu kecamatan pondidaha Komoditi Padi Jagung Kac. Tanah Kedele
Keluaran (Rp)
Produksi (Rp)
2.005,773.10,1.311.023.40,1.4401.652,80 1.226.603,40,-
2.700.000.00,1.062.500.00,1.960.000.00,1.485.000.00,-
Tabel 4. menunjukan bahwa hasil usaha tani komoditi padi memberikan hasil lebih tinggi dibanding palawija dengan keuntungan mencapai sekitar Rp 700.000,-, sedang untuk palawija, kacang tanah memberikan hasil paling tinggi dibanding jagung dan kedele. Hal ini disebabkan selain karena faktor kondisi tanah yang kurang mendukung, akibat kerusakan tanah pada saat percetakan sawah, dimana lapisan tanah yang relative subur digunakan untuk menimbun lahan-lahan yang dalam sehingga yang tertinggal adalah lapisan subsoil, juga karena pengelolaan yang di
Keuntungan (Rp/ha/musim) 694.226,87,248.523,37,558.347,21,258.396,57,-
lakukan oleh petani belum maksimal, terutama dalam pemakaian pupuk masih sangat rendah. Optimasi Pemanfaatan air tanah. Dalam melakukan optimasi irigasi sumur pompa, dipilih dua alternatif awal musim tanam yang berbeda disesuaikan dengan pola sebaran air hujan sebagai pemasok utama kebutuhan air. Berdasarkan data curah hujan, bulan Pebruari dan bulan Maret dipilih sebagai aternatif awal musim tanam. Hasil optimasi dengan menggunakan software QSB disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil Optimasi Pemanfaatan Irigasi Sumur Pompa P83.Kdi Desa Watulawu Kecamatan Pondidaha Awal Musim Tanam
Waktu Tanam
Padi K. Tanah Padi Juni - Sept K. Tanah Okt – Jan K. Tanah Total keuntungan pertahun Padi Mart - Juni K. Tanah Padi Juli - Okt K. Tanah Padi Nop – Peb K. Tanah Total keuntungan pertahun Peb-Mei
Pebruari
Maret
Pola Tanam
Luas Tanam (ha) 1.63 18,37 4,15 15,84 19,32 6,0 13,9 3,7 16,39 7.79 15,21
Tabel 5 diketahui bahwa keuntungan yang diperoleh antara awal musim tanam tahunan bulan Pebruari dan Maret relatif sama yaitu sekitar Rp 40.000.000,- pertahun. Komoditi yang diusahakan adalah padi dan kacang tanah dengan luas tanam yang bervariasi untuk setiap musim tanamnya. Pada awal
Jum. Air terpakai (l/dt)
Keuntungan (Rp/mt)
Keuntungan (Rp/ha/mt)
31,06
11.388.670,-
569.433,-
39,44
11.731.020,-
586.551,-
35,66 106,5 27,31
17.084.910,40.024.600,-
539.245,1.673.600,-
13.472.360,-
673.618,00
33,52
13.216.420,-
673.618,00
36,29
13.337.630,-
666.881,50
97,12
40.026.410,-
2.014.117,-
musim tanam bulan Pebruari tanaman padi bisa diusahakan pada MT Pebruari-Mei dengan luas tanam 1,63 ha dan MT JuniSeptember dengan luas tanam 4,15 ha, sedangkan total penggunaan air 105,86 l.dt-1. Awal musim tanam bulam Maret padi bisa ditanam pada setiap musim tanam dengan
Vol. 1 No.2, 2011
Optimasi Pemanfaatan Irigasi Sumur Pompa
luas tanam bervariasi sesuai dengan ketersediaan air, dengan total penggunaan air adalah 97,62 l.dt-1. Hasil optimasi nampak bahwa luas areal tanam padi pada setiap periode tanam jauh lebih kecil dibanding dengan luas areal tanam kacang tanah, bahkan pada periode tertentu padi tidak bisa diusahakan. Hal ini terjadi berkaitan dengan ketersediaan air, terutama air hujan. Dengan kurangnya air hujan maka kebutuhan air dari irigasi akan semakin meningkat, sehingga tidak lagi mampu melayani kebutuhan air sesuai yang di butuhkan untuk tanaman padi yang memerlukan air banyak.
2. Oleh karena analisis Optimasi ini didasarkan atas kegiatan usahatani yang dilakukan oleh petani setempat dimana kondisi dan tingkat pengelolaannya yang kurang terkontrol, maka perlu dilakukan pengujian lapang melalui penanam lasngsung dengan kondisi yang lebih terkontrol sebagai validasi dari hasil optimasi yang diperoleh.
KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil optimasi dan analisis, dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Komoditi kacang tanah dan padi sawah merupakan komoditi yang memungkinkan untuk diusahakan pada lahan irigasi sumur P83-Kdi di desa Watulawu Kecamatan Pondidaha. 2. Awal musim tanam bulan Maret membutuhkan total jumlah air irigasi selama setahun lebih kecil dari pada awal musim tanam bulan Pebruari. 3. Keuntungan hasil usahatani per ha pertahun, lebih besar diperoleh pada awal musim tanam bulan Maret dibanding awal musim tanam bulan Pebruari. Saran 1. Melihat sebagian besar kondisi sumur sudah banyak yang tidak berfungsi, perlu ada pembinaan pemeliharaan dan pengelolaan fasilitas irigasi sumur pompa bagi petani pengguna irigasi tersebut. Selain itu, oleh karena biaya operasional irigasi sumur pompa relative mahal maka perlu pembinaan terhadap kelompok tani pemakai irigasi air tanah.
101
DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1882. Laporan Akhir Studi Pendahuluan Pengembangan Air Tanah Daerah Sulawesi Tenggara. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Pengairan Irigasi II. PT. Wahana Saptaprakarsa, Bandung. Danaryanto. 1991. Evaluasi Potensi Airtanah, Diklatsar Hidrologi, Kanwil Pertambangan dan Energi, Direktorat Geologi dan Tata Lingkungan, Bandung. Doorenbos, J. W.O. Pruitt. 1977. Guidelines for Predicting Crop Water Recruitments, FAO, Rome. Prijowirjanto, G.H.,1985. Gerakan Air Tanah, Hidrolika Sumur dan Kualitas Air. Jurusan Teknik Pertambangan , ITB, Bandung. Sihwanto, Arismunandar, Suroto, 1991. Evaluasi Potensi Air Tanah Daerah Kendari Sulawesi Tenggara. Departemen Pertambangan dan Energi Direktorat Jendral Geologi dan Sumberdaya Mineral Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Bandung. Suharyadi. 1984. Geohidrologi, Jurusan Teknik Geologi. Fakultas Teknik, UGM, Yogyakarta. Soekarno, I., 1994. Hidrologi Untuk Pengairan. Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Bandung. Waspodo, R. S. B., 1993. Pengelolaan Sumberdaya Airtanah Dalam Untuk Irigasi Dalam Perencanaan Pola tanam dengan Program Linier Programing di Desa Cipicung Kecamatan Banyuresmi Kabupaten Garut Propinsi Jawa Barat, Bandung. (Tesis, Tidak dipublikasikan)
