PENGEMBANGAN PROGRAM ALOKASI AIR(PAA) BERBASIS OPEN OFFICE CALC Arif Faisol 1), Indarto2) 1)
Jurusan Teknologi Pertanian – Universitas Negeri Papua, Jl. Gunung Salju – Amban, Manokwari 98314 E-mail :
[email protected] 2) Laboratorium Teknik Pengendalian dan Konservasi Lingkungan, FTP - UNEJ. Jl. Kalimantan No. 37, Kampus Tegalboto, Jember 68121 E-mail:
[email protected]
Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mendisain Program Alokasi Air (PAA) yang ditujukan untuk pengelolaan distribusi air irigasi antar Daerah Irigasi (DI) di dalam satu Daerah Aliran Sungai (DAS). Metode penelitian mencakup: Survei lapangan, desain perangkat lunak, dan implementasi di DAS Sampean. Survei dilakukan untuk mendapatkan data-data hidro-meteorologi dan kebutuhan air irigasi untuk masing-masing Daerah Irigasi (DI) di dalam DAS. Desain perangkat lunak menggunakan Open Office - Calc yang merupakan open source software. Desain perangkat lunak dibuat sedemikian rupa sehingga mudah dioperasikan oleh pengelola DI. Pembagian air irigasi dilakukan per 10 harian. Perhitungan evapotranspirasi potensial dilakukan dengan masukan data-data meteorologi menggunakan metode Penman-Monteith. Ketersediaan air ditentukan dari data hujan dan rekaman data debit terukur sebelumnya. PAA selanjutnya diterapkan untuk simulasi alokasi air pada sembilan (9) Daerah Irigasi yang terdapat di DAS Sampean. PAA dapat digunakan untuk menghitung: ketersediaan air, kebutuhan air dan rekomendasi alokasi air per DI. Tampilan PAA juga sederhana sehingga mudah dioperasikan. Kata Kunci : PAA, Daerah Irigasi, OO-CALC
model untuk simulasi pola tanam yang dikembangkan oleh Washington State University (Stockle & Nelson, 2003). CropWat merupakan alat bantu pengambil keputusan (decision support system) yang dikembangkan oleh divisi pengembangan sumberdaya lahan dan air – FAO untuk perencanaan dan pengaturan irigasi (Clarke, 1998). Pada umumnya model dan perangkat lunak yang telah berkembang tersebut memiliki parameter yang cukup kompleks dan sulit untuk dimodifikasi sesuai dengan kondisi lokal, sehingga perangkat lunak tersebut relatif tidak mudah untuk diaplikasikan di Indonesia. Umumnya pengelola irigasi (petani) juga memiliki pengetahuan dan ketrampilan komputer yang sangat terbatas, hal ini juga menghambat adaptasi dan implementasi perangkat lunak tersebut. Kendala Bahasa juga menghambat adaptasi teknologi yang umumnya berbahasa asing. Sementara pengelola irigasi dan kelompok tani lebih membutuhkan Tool yang sederhana, , mudah dipahami dan dioperasikan dengan pengetahuan dasar yang minimal. Dalam hal ini, pengembangan program aplikasi sederhana (berbasis Microsoft Excel, dapat dioperasikan dengan mudah, fleksibel, dan mudah dimodifikasi sesuai kondisi lokal) diharapkan dapat menjadi alternatif solusi penyelesaian masalah tersebut.
1. PENDAHULUAN Air merupakan faktor dasar bagi berlangsungnya usaha pertanian. Air diperlukan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Kecukupan air selama masa tanam akan menentukan potensi produksi tanaman di akhir masa tanam. Analisis kebutuhan air merupakan salah satu tahap yang diperlukan dalam perencanaan dan pengelolaan sistem irigasi. Hal ini menyangkut jumlah air yang harus disuplai untuk memenuhi kebutuhan tanaman. Pada kondisi supplai air yang sangat terbatas, tidak semua kebutuhan air irigasi dapat dipenuhi. Sehingga perlu pengaturan dan pergiliran air irigasi antar kelompok pengguna petani air. Hal ini sering menimbulkan konflik kepentingan karena berbagai sebab. Demikan juga di DAS Sampean. Pengembangan metode pembagian dan distribusi air irigasi yang dapat menjembatani komunikasi antara pengelola DI di DAS Sampean sangat diperlukan untuk menjamin keberlanjutan pengelolaan irigasi dan mengurangi konflik kepentingan. Saat ini telah berkembang berbagai model dan perangkat lunak untuk memperkirakan kebutuhan air, misalnya: AquaCrop, CropSyst (Cropping System Simulation Model), CropWat dan lainnya. AquaCrop merupakan model untuk mengetahui respon ketersediaan air terhadap produksi tanaman yang dikembangkan oleh FAO(Raes et al., 2009). CropSyst merupakan
2. METODOLOGI 2.1. Lokasi Penelitian 1
Penelitian dilakukan di DAS Sampean, yang mencakup wilayah Kabupaten Bondowoso dan Situbondo. (Gambar 1).
Gambar 1. Lokasi penelitian Gambar 2. Tahap Penelitian
Di DAS Sampean terdapat lebih dari 20 Daerah Irigasi (DI) yang membutuhkan suplai air dari sungai sampean dan anak sungai-nya. DI tersebut juga dikelola oleh berbagai pihak (Dinas Pengairan Kabupaten, UPT PSAWS SampeanBaru dan kelompok petani pemakai air. Pada musim kemarau, pengambilan air yang berlebih di Daerah irigasi (DI) yang berlokasi di hulu DAS akan mengurangi jatah alokasi air di DI yang terletak di hilir sungai. Pada kondisi yang ekstrem hal ini menyebabkan konflik kepentingan antar kelompok dan pengelola DAS. Pengelolan DAS, membutuhkan suatu perangkat lunak sederhana yang dapat menjembatani komunikasi dengan stakeholder dan dapat memperkirakan alokasi air untuk masingmasing DI secara cepat dan tepat. 2.2 Tahap Penelitian Tahap penelitian mencakup: Inventarisasi data, pengolahan data dan penyusunan program, visualisasi output, dan implementasi PAA (Gambar 2). 2.2.1 Inventarisasi data Inventarisasi data dilakukan di UPT PSAWS Sampean Baru dan survey lapang. Data-data yang dibutuhkan meliputi: data debit terukur pada masing-masing intake, data iklim, data hujan, data tanaman, dan jadwal tanam. -
2.2.2 Pengolahan data dan penyusunan program PAA didesain per wilayah DI. Semua data yang telah dikoleksi, selanjutnya diklasifikasikan per DI. Prinsipnya program akan menghitung: (1) kebutuhan air per DI per satuan waktu (10 harian) dan (2) membandingkan dengan ketersediaan air per DI. Hasil perbandingan selanjutnya dijadikan dasar untuk alokasi air. a. Perhitungan ketersediaan air Ketersediaan air diperkirakan dengan dua metode. Cara pertama: dengan menentukan Debit Andalan dari data debit rentang waktu (10 tahun terakhir) yang terukur pada masingmasing intake yang akan masuk ke DI. Selanjutnya, Debit Andalan ditentukan melalui metode Sebaran Normal dengan peluang kejadian 80%, sbb:
Q80% = Q - K. n 1
….
(1)
Keterangan: Q80% = Debit andalan dengan peluang kemungkinan tidak terpenuhi 20%, Q = Debit rerata, K = Nilai Z, dalam sebaran normal (0.8416) n = Standard deviasi, Cara kedua: dengan menggunakan informasi debit terukur pada periode sebelumnya (debit realtime). b. Perhitungan kebutuhan air Kebutuhan air tanaman dipengaruhi oleh: faktor tanaman (jenis tanaman, fase tumbuh, dan luas tanam ) dan faktor iklim (evapotranspirasi potensial). Disampin dua faktor di atas, kebutuhan air untuk irigasi juga dipengaruhi oleh hujan yang jatuh. Semakin banyak hujan yang jatuh, semakin tidak diperlukan air irgasi. Semua faktor di atas dipertimbangkan dalam PAA 2
untuk menghitung Netto kebutuhan air per DI, sebagai berikut: b1. Hujan effektif Pada hari di mana ada hujan, maka sebagian air hujan akan mengalir di permukaan tanah dan sisanya terinfiltrasi ke dalam lapisan tanah. Air yang terinfiltrasi selanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Bagian air hujan yang terinfiltrasi dan dapat dimanfaatkan tanaman disebut sebagai hujan effektif. Hujan effektif diperkirakan dengan metode Dependable Rain dan peluang kejadian 80%, sebagai berikut:
R80% X 0.8416 x
Eo = Evaporasi (mm/hari) P = Perkolasi (mm/hari) k MS.T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari) S = Kebutuhan air, untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm. b4. Fase pertumbuhan tanaman Fase pertumbuhan tanaman akan mempengaruhi kebutuhan air tanaman. Hal ini diperkirakan dengan menambah faktor kc, sesuai fase pertumbuhan tanamannya (tabel 1). Tabel 1. Koefisien Tanaman (kc) untuk komoditas utama Palawija Tebu Periode PaJaKc Ketate(fase di gun tadelai nam bang ) g nah 1 1.1 1,05 0.50 0.30 0.30 0.45 0 2 1.1 1,05 0.65 0.38 0.30 0.45 0 3 1.1 1,05 0.75 0.68 0.43 0.45 0 4 1.0 1,05 1.00 0.98 0.68 0.46 5 5 1.0 1,05 1.00 1.10 0.91 0.48 5 6 1.0 1,05 1.00 1.05 0.95 0.50 5 7 0.9 1,05 0.82 0.78 0.95 0.52 5 8 0.9 1,05 0.72 0.60 0.85 0.55 5 9 0.45 0.65 0.58 0,80 10 0.63 0.80 11 0.68 0.80 12 0.72 0.80 (Sumber : Dirjen Irigasi, 1986) b5. Kebutuhan air tanaman Kebutuhan air tanaman dihitung dengan rumus, sbb: ETcrop kc ETo … (4) Keterangan: ET crop =Kebutuhan air untuk tanaman (mm/hari) Eto =Evapotranspirasi potensial (mm/hari) Kc = Koefisien tanaman (tabel 1)
… (2)
Keterangan: R80%
= Curah hujan efektif pada dependable rainfall 80% (mm/hari) δ = Standart deviasi X = Curah hujan rerata (mm/hari) b2. Evapotranspirasi Potensial Ada empat variabel iklim yang digunakan dalam PAA ini, yaitu; suhu, kelembaban, lama penyinaran, dan kecepatan angin. Data iklim tersebut, selanjutnya digunakan untuk menghitung nilai evapotranspirasi potensial menggunakan metode Penman-Monteith yang disempurnakan dalam FAO Irrigation and Drainage Paper No 56 (Allen et.al.,1998): 900 U 2 (es ea ) Thr 273 … (3) (1 0.34U 2 )
0.408( Rn G ) ETo
Keterangan: ETo = Evapotranspirasi potensial (mm/jam) Rn = Radiasi netto (MJ/ m2 jam) G = Panas jenis tanah (MJ/ m2 jam) Thr = Suhu rerata (oC) ∆ = Slope tekanan uap jenuh (kPaoC-1) γ = Konstanta psychrometrik (kPaoC-1) es = Tekanan uap jenuh (kPa) ea = Tekanan uap nyata (kPa) U2 = Kecepatan angin rerata (m/s) - b3. Kebutuhan air pengolahan lahan Kebutuhan air untuk pengolahan lahan dihitung menggunakan persamaan berikut: M ek … (4) LP k e 1 Keterangan: Lp = Kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm/hari) M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat Evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah jenuh M = Eo + P, (mm/hari)
2.2.3 Visualisasi Output Langkah selanjutnya adalah penyusunan fitur (menu) dan visualisasi program di dalam Excel. Hal ini dilakukan untuk memudahkan pengguna dalam mengoperasikan PAA. 2.2.4 Implementasi di DAS Sampean 3
Implementasi PAA dilakukan di DAS Sampean. Dalam hal ini PAA diuji-cobakan pada periode tanam tahun 2009, pada sembilan Daerah Irigasi (DI) yang ada di DAS Sampean, yaitu: (1) DI Clangap, (2) DI Batu Remuk, (3) DI Gubri, (4) DI Pager Gunung, (5) DI Pakisan, (6) DI Peh, (7) DI Sampean Baru, (8) DI Sampean lama dan (9) DI Tlogo.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Interface Program Alokasi Air 3.1.1 Menu Utama Program alokasi air berbasis spreadsheet (Micosoft Excel) dirancang sedemikian rupa sehingga memudahkan Pengelola Irigasi pada level DAS untuk mengatur alokasi air antar DI di dalam DAS. Desain menu (fitur) PAA dibuat sesederhana mungkin dan user-friendly sehingga pengguna mudah memahami dan mengoperasikan-nya. Menu utama terdiri dari dua sheet: Peta dan Skema.
Gambar 3b. Menu Utama: Skema 3.1.2 Form untuk Input Data Terdapat (6) enam sub menu untuk memasukkan data ke dalam PAA. Input data untuk PAA terdiri dari: (1) data debit, (2) data iklim, (3) data hujan, (4) data tanaman, (5) jadwal tanam dan (6) kebutuhan air (Gambar 4).
Gambar 3a. Menu Utama: Peta Menu Peta merupakan interfase untuk input dan pengolahan data (Gambar 3a). Peta pada menu utama menampilkan lokasi ke (9) DI yang ada di DAS Sampean. Ke (9) DI tersebut membentuk suatu Jaringan DI di dalam DAS. Setiap lokasi DI dihubungkan dengan suatu form untuk input data ke dalam database dengan mengklik “titik-merah” pada peta DI tersebut.
Gambar 4. Menu Input data untuk DI Batu Remuk Ke enam sub-menu (gambar 4) merupakan pintu pertama untuk input data. Input data lebih detail difasilitasi oleh from input data, sesuai dengan jenis data-nya (debit, hujan, iklim, tanaman). Contoh form input data ditampilkan dalam gambar (5a) untuk data debit, gambar (5b) untuk data iklim, gambar (5c) untuk data hujan, dan gambar (5d) untuk data tanaman. PAA didisain untuk memungkinkan data-data (debit, hujan, iklim, dan tanaman) dimasukkan per wilayah DI. Jika tidak tersedia data per DI, maka diambil data dari lokasi terdekat.
Sedangkan, Skema merupakan interfase untuk luaran program dan hasil analisa (Gambar 3b).
4
Gambar 5c. Form input data tanaman
Gambar 5a. Form input data debit
3.1.3 Form untuk pengolahan dan analisa data Sub –menu berikutnya berfungsi untuk perhitungan dan analisa. Misalnya, sub-menu untuk perhitungan evapotranspirasi potensial (gambar 6a). Sub-menu ini akan terisi secara otomatis setelah pengguna memasukkan data-data klimatologi yang dibutuhkan (suhu max, suhu min, lama penyinanaran, kelembaban relatif, kecepatan angin).
Gambar 5b. Form input data iklim
Gambar 6a. Sub-menu dan form untuk perhitungan evapotranspirasi potensial
Gambar (6b) menampilkan contoh sub-menu dan form untuk perhitungan hujan efektif dan kebutuhan air tanaman palawija. Sub-menu akan aktif secara otomatis setelah pengguna memasukkan data hujan, data tanaman dan koefisien tanaman.
Gambar 5c. Form input data hujan
Form input data hujan (gambar 5d) memungkinkan pengguna untuk memasukkan data hujan lebijh dari 1 stasiun/per DI, data hujan wilayah selanjutnya dihitung berdasarkan nilai rerata dari masing-masing stasiun hujan.
5
Kebutuhan, alokasi dan neraca air irigasi per DI, untuk setiap periode (10 harian), pada tahun berjalan (misalnya: tahun 2009) ditampilkan bersama dalam bentuk tabel (Gambar 8).
Gambar 6b. Sub-menu dan form untuk perhitungan hujan effektif dan kebutuhan air tanaman palawija
3.2 Visualiasai hasil analisa Visualisasi hasil analisa dilakukan melalui Tabel dan Grafik. Kebutuhan, alokasi dan neraca air irigasi per DI, untuk setiap periode (10 harian), pada tahun berjalan (misalnya: tahun 2009) ditampilkan dalam bentuk tabel (Gambar 7).
Gambar 8. Skema alokasi air DI di dalam DAS Tabel pada gambar (9) menampilkan rekap data: kebutuhan, ketersediaan, dan neraca air per periode untuk semua DI. Tabel ini berguna untuk melihat secara sekilas distribusi air antar DI.
Gambar 7. Alokasi air untuk DI Batu Remuk, periode 1, Januari 2009. Gambar (7), menampilkan contoh skema alokasi air untuk DI Batu Remuk, pada peride ke:1, bulan Januari tahun 2009. Didapatkan informasi: luas areal layanan = 362 Ha, dengan luas tanaman padi = 341 Ha dan luas tanaman palawija = 6 Ha. Kebutuhan air sebesar = 6954 lt per detik. Sementara, pada saat yang sama ketersediaan debit air = 433 liter/detik. Rekomendasi PAA adalah: sesuaikan. Dalam hal ini, kebutuhan air tidak dapat dipenuhi oleh ketersediaan air di sungai, sehingga pola tanam perlu disesuaikan dengan ketersediaan air atau mengandalkan hujan yang masih banyak jatuh di bulan Januari.
Gambar 9. Tabel rekap alokasi air antar DI Informasi yang sama dengan gambar (9) selanjutnya dapat ditampilkan dalam bentuk histogram (gambar 10) yang dapat secara cepat menampilkan neraca air pada ke sembilan wilayah DI di DAS Sampean. Selanjutnya, aplikasi PAA untuk DAS atau satuan wilayah irigasi yang lain dapat dilakukan dengan memodifikasi skema hubungan antar DI. 6
Gambar 10. Neraca air per DI untuk periode ke 1, januari 2009
Jumlah DI pada skema (gambar 8) dapat dikurangi atau ditambah sesuai dengan kebutuhan dan situai masing-masing DAS (wilayah kerja UPT).
4. KESIMPULAN Penelitian ini telah menghasilkan PAA yang sederhana dan mudah dioperasikan. PAA berfungsi untuk menghitung kebutuhan air dan ketersedaiaan air irgasi serta alokasi air antar DI di dalam suatu DAS. PAA juga didesain untuk fleksibel diterapkan di Wilayah Irigasi (DAS yang lain) dengan sedikit modifikasi skema jaringan. PAA dapat dikembangkan lebih lanjut dengan merubah prgram EXCEL ke program CALC Open Office. Sehingga tersedia perangkat lunak yang benar free untuk dapat dipakai secara luas.
5. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih disampaikan kepada UPT PSAWS Sampean Baru dan UPT PSAWS Bondoyudo Mayang yang telah memberikan kontibusi data dan pendanaan terhadap pengembangan PAA.
6. DAFTAR PUSTAKA [1] Allen, R.G., et.al. 1998. FAO Irrigation and Drainage Paper 56: Crop Evapotranspiration - Guidelines for Computing Crop Water Requirement. FAO. Rome. [2] Clarke, D. 1998. CropWat for Windows: User Guide. University of Southampton. [3] Dirjen Irigasi . 1986. Standar Perencanaan Irigasi. CV Galang Persada. Bandung [4] Raes, D., et.al. 2009. AquaCrop: Reference Manual. FAO – Land and water Division. Rome. Italy. [5] Stockle, C.O., Nelson, R. 2003. Cropping Systems Simulation Model User`s Manual. Biological Systems Engineering Department – Washington State University.
7
