OPTIMASI PEMANFAATAN AIR BAKU DENGAN MENGGUNAKAN LINEAR PROGRAMMING (LP) DI DAERAH ALIRAN SUNGAI CIDANAU, BANTEN.
OLEH : MIADAH F14102075
2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Miadah. F14102075. Optimasi Pemanfaatan Air Baku dengan Menggunakan Linear Programming (LP) di Daerah Aliran Sungai Cidanau, Banten. Dibawah Bimbingan Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T. 2006. RINGAKASAN Air merupakan sumberdaya alam terbaharui, tetapi ketersediaannya tidak selalu sejalan dengan kebutuhannya dalam artian lokasi, jumlah, waktu dan mutu. Jumlah kebutuhan akan air untuk keperluan domestik (rumah tangga), industri dan pertanian selalu meningkat dengan meningkatnya jumlah penduduk dan juga karena peningkatan taraf hidup akibat pembangunan. Sebaliknya, potensi ketersediaan air relatif tetap dan beragam menurut tempat dan waktu. Keadaan ini sering mengakibatkan timbulnya masalah karena tidak seimbangnya ketersediaan dan kebutuhan pada tempat dan waktu tertentu. Salah satu upaya untuk mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya air yang terbatas sedangkan kebutuhan masyarakat akan air semakin meningkat adalah pengelolaan DAS dengan metode linear programming/LP yang dapat mendistribusikan air secara optimum. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merumuskan model matematik dalam mengoptimalkan sumberdaya air untuk keperluan domestik, industri dan pertanian agar diperoleh keuntungan yang maksimum. Tujuan khusus penelitian ini adalah menentukan alokasi optimum sumberdaya air dengan menggunakan Linear Programming (LP) di DAS Cidanau, Banten untuk keperluan domestik, industri dan pertanian. Data-data yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah : data jumlah penduduk DAS Cidanau, data jumlah industri, data iklim yang meliputi : curah hujan, kelembaban udara, kecepatan angin, lama penyinaran matahari, dan suhu udara rata-rata. Optimasi yang dilakukan meliputi dua tahap, tahap pertama adalah optimasi alokasi air DAS Cidanau. Data yang dibutuhkan dalam optimasi ini adalah jumlah penduduk, jumlah industri dan debit sungai Cidanau. Hasil optimasi yang diharapkan berupa luas lahan optimum yang dapat diairi oleh sungai Cidanau setelah debit airnya dikurangi kebutuhan untuk domestik dan industri. Industri yang dimasukkan dalam optimasi ini adalah industri kecil dengan kebutuhan air 0.58 l/det (Purwanto, 1995). Debit yang dimasukkan dalam optimasi ini adalah debit sungai Cidanau setelah dikurangi dengan kebutuhan air untuk PT. KTI sebesar 1500 l/det. PT. KTI menjadi prioritas utama karena perusahaan ini mengambil air baku dari sungai Cidanau untuk bahan bakunya dan ikut membayar jasa lingkungan. Kebutuhan untuk domestik dalam penelitian ini adalah 0.0003 l/det, dan kebutuhan pertanian rata-rata adalah 0.26 l/det. Berdasarkan hasil optimasi yang dilakukan ternyata luas lahan (sawah) yang dapat diairi hanya 90.3 % dari luas sawah irigasi, yaitu 4689.29 ha. Sehingga sisa lahan yang tidak dapat diairi hanya bisa mengandalkan air hujan untuk pertumbuhannya. Hasil akhir dari optimasi ini adalah debit optimum untuk masing-masing kebutuhan. Debit optimum untuk domestik sebesar 16.50 l/det untuk mensuplai kebutuhan penduduk yang berjumlah 47519 jiwa. Debit optimum untuk industri sebesar 27 l/det dengan jumlah industri 46 buah (industri kecil).
Bila ditambah dengan debit untuk PT. KTI maka total debit industri sebesar 1527 l/det, dan debit optimum pertanian dengan luas lahan 4689.29 ha adalah 1219 l/det. Debit untuk domestik dan industri merupakan debit optimum yang dapat dimanfaatkan secara langsung, sedangkan debit untuk pertanian harus disesuaikan dengan pola tanam yang diterapkan walaupun luas lahan merupakan luas optimum hasil optimasi. Tahap kedua adalah optimasi luas areal sesuai dengan pola tanam. Alternatif pola tanam yang disarankan adalah pola tanam dengan tiga kali tanam dalam setahun dan dua kali tanam dengan bera. Permulaan musim tanam diusahakan pada waktu musim hujan yaitu bulan Oktober, November dan Desember. Data yang dibutuhkan dalam optimasi ini adalah kebutuhan air tanaman dan debit optimum yang dihasilkan dari optimasi sebelumnya sebagai faktor pembatas dan luas lahan hasil optimasi sebelumnya. Hasil optimasi diperoleh tiga alternatif pola tanam yang sesuai di DAS Cidanau dan luas arealnya sebagai berikut : Pi – Pi – Pa yang ditanam pada bulan Oktober dengan luas 1562.82 ha, Pi – Pi – Pa yang ditanam pada bulan November seluas 683.73 ha, dan Pi – Pi – Be yang ditanam pada bulan Desember seluas 848.34 ha. Total luas yang dihasilkan 3094.89 ha. Luas areal optimum relatif kecil jika dibandingkan luas areal yang ada (hasil optimasi sebelumnya), hal ini disebabkan oleh sedikitnya debit air pada musim kemarau, sehingga menjadikan pembatas yang berpengaruh dalam optimasi ini. Dari luas pola tanam optimum yang terpilih dapat dihitung kebutuhan air secara keseluruhan, sehingga akan terlihat bahwa debit air yang tersedia akan lebih banyak dari debit air yang dibutuhkan. Debit untuk luas lahan 3094.89 ha adalah sebesar 805 liter/detik, sedangkan debit yang tersedia sesuai dengan optimasi pertama untuk luas lahan 4689. 29 ha adalah sebesar 1219 liter/detik. Berdasarkan grafik keseimbangan air irigasi terdapat sebagian kurva ketersediaan air dibawah kurva kebutuhan air. Untuk menanggulangi hal ini, air irigasi tidak dapat dialirkan secara terus menerus, sehingga diperlukan sistem giliran untuk dapat memenuhi kebutuhan air tanaman. Pelaksanaan pola tanam diperlukan ketepatan pembagian air irigasi dan waktu tanamnya, agar air irigasi dapat dimanfaatkan secara efektif dan efisien. Pada musim kemarau diperlukan tambahan suplai air untuk memenuhi kebutuhan baik domestik, industri dan pertanian. Salah satu alternatif adalah memanfaatkan air tanah dengan membuat sumur bor, khususnya untuk kebutuhan air pertanian.
Kata kunci : Optimasi, DAS.
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR OPTIMASI PEMANFAATAN AIR BAKU DENGAN MENGGUNAKAN LINEAR PROGRAMMING (LP) DI DAERAH ALIRAN SUNGAI CIDANAU, BANTEN.
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : MIADAH F14102075
2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN OPTIMASI PEMANFAATAN AIR BAKU DENGAN MENGGUNAKAN LINEAR PROGRAMMING (LP) DI DAERAH ALIRAN SUNGAI CIDANAU, BANTEN
Oleh : MIADAH F14102075
Dilahirkan pada tanggal 27 Oktober 1983 Di Temanggung, Jawa Tengah Tanggal lulus : 7 Agustus 2006 Menyetujui Bogor, Agustus 2006
Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T. Pembimbing Akademik Mengetahui
Dr.Ir. Wawan Hermawan, MS. Ketua Departemen Teknik Pertanian
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Temanggung, Jawa Tengah pada tanggal 27 Oktober 1983 dan merupakan anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan orang tua dengan nama ayah H. Ichsan (Alm) dan ibu bernama Sutarti. Pada tahun 1996, penulis
menyelesaikan pendidikannya di MI
Muhammaddiyah Bejen, Temanggung. Kemudiaan melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 2 Candiroto, Temanggung dan lulus tahun 1999. Tahun 1999 penulis melanjutkan ke SMU Negeri 1 Parakan, Temanggung dan lulus pada tahun 2002. Pada tahun 2002, penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui program USMI (Ujian Seleksi Masuk IPB) pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian dan menyelesaikan studi sarjananya pada tahun 2006. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif menjadi Pengurus Himateta periodde 2004-2005. Penulis melakukan kegiatan Praktek Lapangan di Balai Pengelolaan Sumberdaya Air Serang Lusi Juana, Kudus-Jawa Tengah dengan topik “ Mempelajari Pengelolaan Sumberdaya Air di Waduk Gembong Pati, Jawa Tengah” Selanjutnya penulis melakukan penelitian di Institut Pertanian Bogor dengan topik “Optimasi Pemanfaatan Air Baku dengan Menggunakan Linear Programming (LP) di DAS Cidanau, Banten” di bawah bimbingan Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas dan laporan skripsi ini dengan baik. Laporan ini ditulis berdasarkan kegiatan penelitian yang dilaksanakan di Daerah Aliran Sungai (DAS) Cidanau, Banten. Mulai Februari sampai dengan Maret 2006. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T. Selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak memberikan saran dan bimbingan kepada penulis selama ini. 2. Ir. Mohamad Solahudin, M.Si. dan Dr. Ir Sukandi Sukartaatmadja, MS. selaku dosen penguji atas segala masukannya untuk kelengkapan skripsi. 3. Ibu dan keluarga tercinta yang selalu memberikan doa dan dukungan secara moril dalam penyusunan skripsi. 4. Teman-teman seperjuangan selama penelitian Ai, Dudung dan Lucky, terima kasih atas kerjasamanya selama ini. 5. Teman-teman senasib seperjuangan Teknik Sipil ’39 dan Teknik Pertanian ’39, terima kasih atas bantuan dan semangatnya selama penulis melaksanakan studi, penelitian dan penyusunan skripsi. 6. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu yang telah membantu terlaksananya penelitian hingga tersusunnya laporan ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritikan sebagai bahan perbaikan laporan ini. Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pribadi maupun semua pihak yang memerlukannya.
Bogor,
Agustus 2006
Penulis
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ................................................................................ i DAFTAR ISI ............................................................................................... ii DAFTAR TABEL ....................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR .................................................................................. v DAFTAR LAMPIRAN................................................................................. vi I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1 A. Latar Belakang .................................................................................... 1 B. Tujuan ................................................................................................. 2 II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 3 A. Siklus Hidrologi .............................................................................. 3 1. Curah Hujan ............................................................................... 4 2. Evapotranspirasi ......................................................................... 7 3. Limpasan ................................................................................... 8 B. Daerah Aliran Sungai ...................................................................... 13 1. Pengertian DAS ......................................................................... 13 2. Komponen Fisik DAS ............................................................... 15 C. Kebutuhan Sumberdaya Air ............................................................ 18 1. Kebutuhan Air Penduduk.......................................................... 19 2. Kebutuhan Air Industri.............................................................. 19 3. Kebutuhan Air Pertanian ......... ................................................ 20 D. Ketersediaan Sumberdaya Air .......................................................... 24 E. Linear Programming ........................................................................ 25 1. Bentuk Umum Model Linear Programming (LP) ..................... 26 2. Asumsi Model Linear Programming (LP) ................................ 27 3. Penyelesaian Grafik Model LP ................................................. 28 4. Penyelesaian LP dengan Metode Simplek ................................ 28 III. METODE PENELITIAN .................................................................... 29 A. Lokasi dan Waktu Penelitian .......................................................... 29
B. Bahan dan Alat................................................................................. 29 C. Metode Penelitian ............................................................................ 29 1. Kebutuhan Air Penduduk........... ............................................... 30 2. Kebutuhan Air Industri............................................................... 31 3. Kebutuhan Air Pertanian............................................................ 31 4. Analisis Sistem dan Teknik Optimasi ....................................... 33 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 40 A. Keadaan Umum Daerah .................................................................. 40 1. Lokasi Penelitian ....................................................................... 40 2. Kondisi Hodrologi ..................................................................... 41 3. Tanah ......................................................................................... 43 4. Topografi dan Bentuk Wilayah .................................................. 45 5. Penggunaan Lahan ...................................................................... 46 6. Kependudukan ........................................................................... 47 7. Industri ....................................................................................... 47 8. Pertaniain ................................................................................... 48 B. Ketersediaan Air DAS Cidanau ....................................................... 49 1. Debit DAS Cidanau ................................................................... 50 2. Manfaat Debit Cidanau .............................................................. 51 C. Satuan Kebutuhan Air ..................................................................... 52 1. Penduduk ................................................................................... 52 2. Industri ....................................................................................... 53 3. Pertanian .................................................................................... 53 D. Alokasi Debit Cidanau .................................................................... 58 1. Optimasi Kebutuhan Air ........................................................... 58 2. Optimasi Pola Tanam ................................................................ 61 V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 65 A. Kesimpulan ...................................................................................... 65 B. Saran ................................................................................................. 66 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 67 LAMPIRAN ................................................................................................ 70
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Nilai koefisien tanaman sesuai dengan fase pertumbuhan tanaman menurut Hargreaves ...................................................... 8 Tabel 2. Kebutuhan air rumah tangga ........................................................ 19 Tabel 3. Kebutuhan air pengolahan tanah pada berbagai tekstur tanah...... 23 Tabel 4. Laju perkolasi sesuai dengan tekstur tanah .................................. 32 Tabel 5. Satuan data penelitian .................................................................. 39 Tabel 6. Data iklim Stasiun Klimatologi Serang ........................................ 43 Tabel 7. Jenis tanah dan penyebarannya di DAS Cidanau ........................ 44 Tabel 8. Kelas kelerengan DAS Cidanau ................................................... 45 Tabel 9. Penggunaan lahan DAS Cidanau ................................................. 46 Tabel 10. Evapotranspirasi potensial bulanan DAS Cidanau ..................... 55 Tabel 11. Nilai koefisien tanaman (Kc) padi untuk berbagai tahap pertumbuhan................................................................................ 55 Tabel 12. Curah hujan efektif ...................................................................
56
Tabel 13. Debit irigasi yang tersedia ......................................................... 57 Tabel 14. Debit rata-rata bulanan DAS Cidanau ........................................ 59 Tabel 15. Pola tanam hasil optimasi dengan menggunkan ABQM ............ 63
