TUGAS AKHIR - RC 091380
STUDI KESEIMBANGAN AIR PADA DAERAH IRIGASI DELTA BRANTAS (SALURAN MANGETAN KANAL) UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DAN INDUSTRI
GILANG IDFI NRP 3106 100 024 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Nadjadji Anwar, MSc JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
STUDI KESEIMBANGAN AIR PADA DAERAH IRIGASI DELTA BRANTAS (SALURAN MANGETAN KANAL) UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DAN INDUSTRI Nama mahasiswa NRP Jurusan Dosen pembimbing
: GIilang Idfi : 3106 100 024 : Teknik Sipil FTSP-ITS : Prof.Dr.Ir. Nadjaji Anwar, MSc
ABSTRAK
Daerah Irigasi Delta Brantas yang berada di Kabupaten Sidoarjo memiliki luas baku sawah seluas 24.183 Ha dan mendapat pasokan air dari Bendung Lengkong di Kabupaten Mojokerto yaitu di Bangunan Bagi Kapajaran. Bangunan bagi ini merupakan bangunan pembagi dua jaringan besar yang ada di Delta Brantas yaitu Mangetan Kanal dan Porong Kanal. Jaringan Irigasi Mangetan Kanal memiliki total luas baku sawah seluas 11.133 Ha ( Data Dinas Pengairan Kabupaten Sidoarjo, 2006 ) dan memiliki 4 wilayah pengamatan, yaitu Pengamat Sumput, Pengamat Trosobo, Pengamat Grogol, dan Pengamat Gedangan. Namun seiring dengan berjalannya waktu, peruntukan lahan untuk pertanian pada Jaringan Irigasi Mangetan Kanal semakin banyak berkurang. Hal ini disebabkan karena peruntukan lahannya banyak yang berubah menjadi kawasan permukiman ataupun kawasan industri dan kapasitas saluran telah mengalami penurunan sebagai akibat dari sedimentasi. Penyusutan lahan sawah paling banyak terdapat di wilayah Pengamat Gedangan yaitu di saluran Gambir Anom karena digunakan untuk perumahan dan industri. . Dalam studi ini, analisa dilakukan dengan menggunakan program bantu Quantity Methods for Windows 2 dengan input kebutuhan air tiap masing – masing jenis tanaman dan volume andalan sebagai kendala atau batasan. Output dari perhitungan ini ialah luasan tiap jenis tanaman pada tiap musim tanam serta pendapatan hasil tani yang akan diperoleh. Dari beberapa awal tanam yang direncanakan yaitu awal tanam Nopember 1 – Desember 2, diperoleh awal tanam yang menghasilkan pendapatan terbesar yaitu Nopember 3 dengan pola tanam palawija – padi – padi dan tebu. Pendapatan yang diperoleh pada awal tanam tersebut mencapai Rp.128.613.850.235 dengan intensitas tanam sebesar 272,58 %. Kata kunci : Mangetan Kanal, volume andalan, pola tanam, pendapatan hasil tani, intensitas tanam. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Tinjauan Umum Wilayah Kabupaten Sidoarjo termasuk dalam kategori dataran rendah. Kota ini mendapat sebutan sebagai Kota Delta karena berada di antara dua sungai, yaitu Kali Mas dan Kali Porong. Dari seluruh wilayah Kabupaten Sidoarjo 714,44 km², lahan areal persawahan sendiri mencapai 263,95 km². Dengan besar areal persawahan tersebut, sektor pertanian menyumbang 4,96 % bagi perekonomian Sidoarjo. Daerah Irigasi Delta Brantas yang berada di Kabupaten Sidoarjo memiliki luas baku sawah seluas 23.773 Ha dan mendapat pasokan air dari Bendung Lengkong di Kabupaten Mojokerto yaitu di Bangunan Bagi Kapajaran. Bangunan bagi ini merupakan bangunan pembagi dua jaringan besar yang ada di Delta Brantas yaitu Mangetan Kanal dan Porong Kanal, serta juga merupakan bangunan pengambilan dari saluran Sekunder Kemlaten.
1.2 Latar Belakang Masing – masing jaringan irigasi besar yang terdapat pada Daerah Irigasi Delta Brantas
terdiri dari 4 wilayah pengamatan. Wilayah pengamatan untuk Jaringan Irigasi Mangetan Kanal yaitu Pengamat Trosobo, Pengamat Grogol, Pengamat Sumput, dan Pengamat Gedangan. Jaringan Irigasi Mangetan Kanal sendiri memiliki total luas baku sawah seluas 12.704 Ha ( Data Dinas Pengairan Kabupaten Sidoarjo, 2006 ). Sedangkan Jaringan Irigasi Porong Kanal yang mempunyai luas baku sawah 11.179 Ha terdiri dari Pengamat Prambon, Pengamat Krembung, Pengamat Porong, dan Pengamat Jabon. Namun seiring dengan berjalannya waktu, peruntukan lahan untuk pertanian semakin banyak berkurang. Hal ini disebabkan karena peruntukan lahannya banyak yang berubah menjadi kawasan permukiman ataupun kawasan industri dan kapasitas saluran telah mengalami penurunan sebagai akibat dari sedimentasi. Pada Jaringan Irigasi Mangetan Kanal terdapat penyusutan 173 Ha lahan sawah menjadi kawasan permukiman dan industri.Selain digunakan untuk irigasi, air yang ada di Saluran Mangetan kanal juga digunakan untuk kebutuhan industry disekitarnya.Ada beberapa industry mengambil intake di Saluran Mangetan Kanal tentunya atas ijin PT.Jasa Tirta dengan membayar retribusi tertentu. Dengan pesatnya pertumbuhan perekonomian, alih fungsi lahan semakin banyak. Penyusutan lahan sawah paling banyak terdapat di
wilayah Pengamat Gedangan yaitu di Saluran Gambiranom karena digunakan untuk perumahan dan industri . Dengan adanya penyusutan lahan sawah tersebut, maka pemberian air untuk keperluan irigasi memerlukan pengkajian lebih lanjut. Pemberian air untuk kebutuhan irigasi tersebut tentunya tidak lepas dari sistem pola tanam. Sehingga perlu adanya suatu studi mengenai optimasi ketersediaan air di Saluran Mangetan Kanal. 1.3 Rumusan Masalah 1. Berapa besar debit andalan yang dapat dipakai untuk keperluan irigasi?
1.4
2.
Berapa besar kebutuhan air untuk masing – masing alternatif pola tanam?
3.
Berapa besarnya luasan tanam efektif dari pola tanam yang akan dioptimasi?
4.
Berapa besarnya pendapatan(Rp) dari hasil optimasi ?
Tujuan 1. Dapat diketahui besarnya debit andalan yang tersedia. 2. Dapat diketahui besarnya kebutuhan air untuk setiap alternatif pola tanam. 3. Dapat diketahui luasan tanaman yang diairi untuk mencapai keuntungan maksimum. 4. Mengetahui besar pendapatan yang diperoleh dari hasil optimasi. 5. Dapat diketahui pengoperasionalan air di saluran Mangetan Kanal untuk kebutuhan irigasi dan industri.
1.5 1.
2.
3. 4.
5.
Batasan Masalah Studi ini hanya mencakup Jaringan Irigasi Mangetan Kanal, tidak mencakup Jaringan Irigasi Porong Kanal. Masalah sedimentasi dan kerusakan saluran tidak dibahas, hanya menganalisa air untuk saluran irigasi. Periode pemberian air untuk irigasi dilakukan setiap 10 harian. Debit andalan yang digunakan adalah debit yang berasal dari Bendung Lengkong, bukan debit dari hulu Sungai Porong. Pembagian awal tanam direncanakan 5 awal tanam yang berbeda mulai dari awal tanam Nopember 1 – Desember 2 dengan pembagian musim sebagai berikut : Musim Hujan: Berkisar antara Bulan Nopember – Februari. Musim Kemarau 1: Berkisar antara Bulan Maret – Juni. Musim Kemarau 2: Berkisar antara Bulan Juli – Oktober.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Analisa Debit Andalan Debit andalan merupakan debit yang tersedia yang dapat diperhitungkan untuk keperluan tertentu ( irigasi, air minum, PLTA ) sepanjang tahun dengan resiko yang telah diperhitungkan. Misalnya ditetapkan debit andalan 80% berarti akan dihadapi resiko adanya debit-debit yang lebih kecil dari debit andalan sebesar 20% pengamatan (Soemarto, CD : 1987). Dengan demikian diharapkan debit tersebut cukup untuk keperluan penyediaan air. Debit andalan dapat dihitung berdasarkan data debit intake pada masing-masing pintu pengambilan dengan periode 10 harian yang nantinya debit tersebut akan digunakan sebagai patokan ketersediaan debit yang masuk ke jaringan irigasi. Pada pengerjaan tugas akhir ini, debit andalan yang digunakan adalah debit yang berasal dari Bendung Lengkong. 2.2 Analisa Evapotranspirasi Pada analisa klimatologi, akan dihitung besarnya evaporasi potensial pada wilayah studi. Dari perhitungan evaporasi potensial ini dapat diketahui besarnya evapotranspirasi tanaman, sehingga nantinya akan didapat kebutuhan air untuk setiap jenis tanaman. Peristiwa evaporasi dan transpirasi yang terjadi bersama-sama disebut evapotranspirasi. Banyak rumus tersedia untuk menghitung besarnya evapotranspirasi yang terjadi, salah satunya adalah Metode Penman modifikasi FAO sebagai berikut (Pruit, W. O.:1977) : ETo = c { W. Rn + (1-W). f(u). (ea - ed) } ……………….. ( 2.1 ) dimana : c = faktor pergantian cuaca akibat siang dan malam. W = faktor berat yang mempengaruhi penyinaran matahari pada evapotranspirasi Potensial. ( mengacu pada tabel Penman hubungan antara temperatur dengan ketinggian ). (1-W) = faktor berat sebagai pengaruh angin dan kelembaban pada Eto (ea - ed ) = perbedaan tekanan uap air jenuh dengan tekanan uap air nyata (mbar) dimana ed = ea x RH Rn = Radiasi penyinaran matahari dalam perbandingan Penguapan/ Radiasi matahari bersih (mm/hari) Rn = Rns – Rn1 Rns
= Rs( 1 – α ) ; (α = koefisien pemantulan = 0,25 )
Rs
=
Rn1
= 2.01 x 109. T4 ( 0.34 – 0.44 ed 0.5 ) ( 0.1 + 0.9 n/N ) = Fungsi Pengaruh angin pada ETo = 0.27 x ( 1 + U2/100 ) dimana U2 merupakan kecepatan angin selama 24 jam dalam km/hari di ketinggian 2 m.
F(u)
( 0.25 + 0.5 ( n / N ) ) Ra
2.2
Analisa Kebutuhan Air Untuk Irigasi Kebutuhan air irigasi merupakan jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapotranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air tanah. Suatu pertumbuhan tanaman sangat dibatasi oleh ketersediaan air yang di dalam tanah. Kekurangan air akan mengakibatkan terjadinya gangguan aktifitas fisiologis tanaman, sehingga pertumbuhan tanaman akan terhenti. Kebutuhan air untuk tanaman pada suatu jaringan irigasi merupakan air yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman yang optimal tanpa kekurangan air yang dinyatakan dalam Netto Kebutuhan Air Lapang ( Net Field Requirement, NFR ). Adapun kebutuhan air di sawah di pengaruhi oleh faktor – faktor sebagai berikut : 1. Curah Hujan Efektif Analisa curah hujan efektif diawali dengan perhitungan curah hujan rata– rata dari stasiun pengamatan. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, perhitungan curah hujan dihimpun dari 4 Stasiun Pengamatan yaitu Stasiun Bakalan,Stasiun Botokan,Stasiun Watutulis dan Karang Nongko. Curah hujan rata-rata didapat dengan cara aljabar sesuai dengan perumusan sebagai berikut : n
R
1 n
Ri i 1
........................................................ (2.2) dimana : R = curah hujan daerah (mm) n = jumlah stasiun pengamatan Ri = curah hujan tiap stasiun pengamatan Setelah didapat curah hujan rata–rata, analisa curah hujan efektif dapat dilakukan dengan mengurutkan curah hujan rata–rata dari yang terbesar ke yang terkecil terlebih dahulu, baru kemudian didapat besarnya curah hujan efektif dengan tingkat keandalan 80 %. Analisa curah hujan efektif ini dilakukan dengan maksud untuk menghitung kebutuhan air irigasi. Curah hujan efektif (Reff) ditentukan berdasarkan besarnya R80 yang merupakan curah hujan yang besarnya dapat dilampaui sebanyak 80% atau dilampauinya 8 kali kejadian dari 10 kali kejadian. Dengan kata lain bahwa besarnya curah hujan yang terjadi lebih kecil dari R80 mempunyai
kemungkinan hanya 20%. Curah hujan efektif dapat dihitung dengan menggunakan cara empiris seperti berikut ini : R80 = (n/5) + 1 …………………………… ( 2.3 ) dimana : Reff = R80 = Curah hujan efektif 80 % (mm/hari) n/5 + 1 = Rangking curah hujan rata - rata dihitung dari curah hujan terkecil n = Jumlah data Sedangkan untuk curah hujan efektif masing – masing tanaman ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (SPI KP 1: 1986) : Repadi = ( R80 x 70% ) mm/hari. Retebu = ( R80 x 60% ) mm/hari. Repolowijo = ( R80 x 50% ) mm/hari. 2. Perencanaan Golongan Agar kebutuhan pengambilan puncak dapat dikurangi, maka areal irigasi harus dibagi – bagi menjadi sekurang – kurangnya tiga atau empat golongan. Hal ini dilakukan agar bisa mendapatkan luas lahan tanam maksimal dari debit yang tersedia. Langkah ini ditempuh dengan alasan tidak mencukupinya jumlah kebutuhan air apabila dilakukan penanaman secara serentak atau bisa juga dengan asumsi apabila tidak turunnya hujan untuk beberapa saat ke depan. Termasuk juga dikarenakan keterbatasan dari sumber daya manusianya maupun bangunan pelengkap yang ada. 3. Perkolasi Laju perkolasi sangat bergantung pada sifatsifat tanah. Dari hasil penyelidikan tanah pertanian dan penyelidikan kelulusan, besarnya laju perkolasi serta tingkat kecocokan tanah untuk pengolahan tanah dapat ditetapkan dan dianjurkan pemakaiannya. Guna menentukan laju perkolasi, tinggi muka air tanah juga harus diperhitungkan. Perembesan terjadi akibat meresapnya air melalui tanggul sawah. Laju perkolasi normal pada tanah lempung sesudah dilakukan genangan berkisar antara 1 sampai 3 mm/hari. Di daerah dengan kemiringan diatas 5 %, paling tidak akan terjadi kehilangan 5 mm/hari akibat perkolasi dan rembesan. 4. Kebutuhan Penyiapan Lahan Pada Standar Perencanaan irigasi disebutkan bahwa kebutuhan air untuk penyiapan lahan umumnya menentukan kebutuhan maksimum air irigasi pada suatu proyek irigasi. Ada 2 faktor penting yang menentukan besarnya kebutuhan air untuk penyiapan lahan ialah: a) Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk penyiapan lahan. b) Jumlah air yang diperlukan untuk penyiapan lahan. Metode yang dapat digunakan untuk perhitungan kebutuhan air irigasi selama penyiapan
lahan salah satunya adalah metode yang dikembangkan oleh van de Goor dan Zijlstra (1968). Metode ini didasarkan pada laju air konstan dalam l/dt selama penyiapan lahan dan menghasilkan rumus berikut : LP = M. ek / ( ek – 1 ) ………………………….( 2.4 ) dimana : LP = Kebutuhan air irigasi untuk pengolahan tanah (mm/hari) M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah dijenuhkan (= Eo + P ) Eo = Evaporasi air terbuka (mm/hari) (= ETo x 1,10 ) P = Perkolasi (mm/hari) (= Tergantung tekstur tanah) T = Jangka waktu penyiapan lahan ( hari ) S = Kebutuhan air, untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm, yakni 250 + 50 = 300 mm k = MT/S
5.
Bila penyiapan lahan terutama dilakukan dengan peralatan mesin, jangka waktu 1 bulan dapat dipertimbangkan. Kebutuhan air untuk pengolahan lahan sawah (puddling) bisa diambil 200 mm. Ini meliputi penjenuhan dan penggenangan sawah. Pada awal transplantasi akan ditambahkan lapisan air 50 mm lagi. Angka 200 mm tersebut mengumpamakan bahwa tanah itu bertekstur berat, cocok digenangi dan bahwa lahan itu belum bero selama lebih dari 2,5 bulan. Jika tanah itu dibiarkan bero lebih lama lagi, ambillah 250 mm sebagai kebutuhan air untuk penyiapan lahan. Kebutuhan air untuk penyiapan lahan termasuk kebutuhan air untuk persemaian. Kebutuhan Air Untuk Konsumtif Tanaman Kebutuhan air untuk konsumtif tanaman merupakan kedalaman air yang diperlukan untuk memenuhi evapotranspirasi tanaman yang bebas penyakit, tumbuh di areal pertanian pada kondisi cukup air dari kesuburan tanah dengan potensi pertumbuhan yang baik dan tingkat lingkungan pertumbuhan yang baik. Untuk menghitung kebutuhan air untuk konsumtif tanaman digunakan persamaan empiris sebagai berikut : Etc = Kc x Eto ……………….…….( 2.5 ) dimana : Kc = Koefisien tanaman Eto = Evaporasi potensial (mm/hari) Etc= evapotranspirasi tanaman (mm/hari)
Tabel 2.1. Koefisien Tanaman Padi dan Jagung Periode Padi Tengah Bulan Variasi Biasa Variasi Unggul 1 1.1 1.1 2 1.1 1.1 3 1.1 1.05 4 1.1 1.05 5 1.1 0.95 6 1.05 0 7 0.95 8 0 -
Jagung 0.5 0.95 0.96 1.05 1.02 0.95 0 -
Sumber : Standar PerencanaanIirigasi KP – 01 : 1986
Tabel 2.2. Koefisien Tanaman Tebu Periode Bulan 0-1 1-2 2 - 2,5 2,5 - 4 4 - 10 10 - 11 11 - 12 -
Tebu 0.55 0.8 0.9 1 1.05 0.8 0.6 -
Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP – 01 : 1986
6.
Pergantian Lapisan Air Pergantian lapisan air dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : a) Setelah pemupukan, usahakan untuk menjadwalkan dan mengganti lapisan air menurut kebutuhan. b) Jika tidak ada penjadwalan semacam itu, lakukan penggantian sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm ( atau 3,3 mm/hari selama ½ bulan ) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi. 7. Efisiensi Irigasi Efisiensi merupakan persentase perbandingan antara jumlah air yang dapat digunakan untuk pertumbuhan tanaman dengan jumlah air yang dikeluarkan dari pintu pengambilan. Biasanya Efisiensi Irigasi dipengaruhi oleh besarnya jumlah air yang hilang di perjalanannya dari saluran primer, sekunder hingga tersier. Tabel 2.3 Besaran Efisiensi Efisiensi Irigasi Jaringan Primer 80% Jaringan Sekunder 90% Jaringan T ersier 90% T otal EI 65%
Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP – 01 : 1986
8.
Kebutuhan Air di Sawah (NFR) Kebutuhan air irigasi ialah jumlah volume air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapotranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air tanah. Suatu pertumbuhan tanaman sangat dibatasi oleh ketersediaan air yang di dalam tanah. Kekurangan air akan mengakibatkan terjadinya gangguan aktifitas fisiologis tanaman, sehingga pertumbuhan tanaman akan terhenti. Kebutuhan air untuk tanaman pada suatu jaringan irigasi merupakan air yang dibutuhkan untuk tanaman untuk pertumbuhan yang optimal tanpa kekurangan air yang dinyatakan dalam Netto Kebutuhan Air Lapang ( Net Field Requirement, NFR ).
Besarnya kebutuhan air untuk tanaman di sawah ditentukan oleh beberapa faktor, yakni penyiapan lahan, penggunaan konsumtif, perkolasi dan rembesan, pergantian lapisan air dan curah hujan. Faktor lain yang juga perlu diperhatikan adalah efisiensi irigasi karena faktor tersebut dapat mengurangi jumlah air irigasi pada tingkat penyaluran air. Berikut ini adalah rumusan yang digunakan dalam mencari besaran kebutuhan air di sawah untuk beberapa jenis tanaman: NFRpad i= Etcpadi + P – Repadi + WLR ……….…( 2.6 ) NFRpol = Etcpol – Repol …………………….….( 2.7 ) NFRtebu = Etctebu – Retebu .................................( 2.8 ) dimana : Etc=Kebutuhan air untuk konsumtif tanaman(mm/hari) P= Kehilangan air akibat perkolasi (mm/hari) Re= Curah Hujan efektif (mm/hari) WLR= Pergantian lapisan air (mm/hari) NFR= Kebutuhan air di sawah (mm/hari) 9. Kebutuhan Air di Pintu Pengambilan Kebutuhan air di pintu pengambilan merupakan jumlah kebutuhan air di sawah dibagi dengan effisiensi irigasinya. Kebutuhan air di pintu pengambilan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : DR = NFR / 8.64 x EI ……………….( 2.9 ) dimana : DR = Kebutuhan air di pintu pengambilan ( lt/dt/Ha ) NFR = Kebutuhan air di sawah ( mm/hari ) EI = Efisiensi irigasi secara total ( % ) 8.64 = Angka konversi satuan dari mm/hari ke lt/dt/hari 2.3 Optimasi dengan Program Linear Program linear merupakan suatu model matematis yang mempunyai dua fungsi utama, yaitu fungsi tujuan dan fungsi kendala/pembatas. Program linear bertujuan untuk mencapai nilai maksimum atau minimum dari suatu fungsi tujuan. Untuk menyelesaikan persoalan program linear, terutama bila mempunyai jumlah peubah yang lebih banyak dari 2 buah, maka penggunaan tabel simpleks akan sangat membantu. Metode simpleks merupakan prosedur perhitungan yang bersifat iteratif, yang merupakan gerakan selangkah demi selangkah dimulai dari suatu titik ekstrim pada daerah layak (feasible region) menuju ke titik ekstrim yang optimum. Dalam hal ini solusi optimum (atau solusi basis) umumnya didapat pada titik ekstrim. Metode simpleks mengiterasikan sejumlah persamaan yang mewakili fungsi tujuan dan fungsi-fungsi kendala pada program linear yang telah disesuaikan menjadi bentuk standar. Berikut bentuk standar persamaan simpleks ( Anwar, Nadjadji : 2001 ) : Maks./Min. Z = C1.X1 + C2.X2 + …+ Cn.Xn
Kendala : A1n.Xn = b1 A2n.Xn = b2
A11.X1 + A12.X2 + …+ A21.X1 + A22.X2 + …+ :
Am1.X1 + Am2.X2 + …+
Amn.Xn = bn X1,X2,X3 ... 0 Dalam penyelesaiannya, rumusan linear harus dirubah / disesuaikan terlebih dahulu ke dalam bentuk rumusan standar metode simpleks dengan ketentuan sebagai berikut : 1) Fungsi pembatas merupakan persoalan maksimasi atau minimasi. Bila semua suku pada persoalan maksimasi dikalikan dengan angka -1 (minus 1) maka akan menjadi persoalan minimasi. Misalnya : Min z = 2X1 + 4X2 , sama dengan maks.(-z) = -2X1 - 4X2 2) Semua fungsi kendala dirubah menjadi bentuk persamaan, dengan cara menambah atau mengurangi dengan bilangan-bilangan slack, surplus atau artifisial. Misalnya : a. 7X1 – 4X2 6, menjadi 7X1 – 4X2 + S1 = 6,S1 = bil. Slack b. 7X1 – 4X2 6, menjadi 7X1 – 4X2 – S2 +R = 6, S2 = bil. Slack; R = artifisial c. 7X1 – 4X2 = 6, menjadi 7X1 – 4X2 + R = 6,R = artifisial 3) Semua ruas kanan fungsi kendala bertanda positif. Misalnya : -2X1 + 4X2 -6, menjadi 2X1 – 4X2 6, kemudian 2X1 – 4X2 - S2 + R = 6, 4) Semua peubah tidak negatif. Misalnya X1
0 Untuk penyelesaian selanjutnya dilakukan dengan cara iterasi. Langkah – langkah untuk satu kali iterasi pada persoalan maksimasi dapat dilakukan dari tabel simpleks sebagai berikut : Langkah 1: Cari diantara nilai c1 pada baris fungsi tujuan (baris ke-0) yang paling bernilai positif. Angka tetapan ini ialah faktor pengali pada peubah nonbasis (PNB), maka peubah dengan nilai c1 paling positif akan masuk menjadi peubah basis pada tabel simpleks berikutnya sebagai peubah masuk (PM). Langkah 2: Langkah ini bertujuan mencari peubah keluar (PK) atau diantara sejumlah peubah basis solusi (b1) dibagi dengan angka matriks pada baris yang sama dengan b1 dan merupakan faktor pengali dari PM di baris tersebut. Angka perbandingan positif yang terkecil menentukan pada baris tersebut ialah PBS yang akan keluar menjadi PK.
Langkah 3:
Langkah 4:
Melakukan perhitungan operasi baris elementer (OBE) pada setiap baris termasuk baris fungsi tujuan sehingga didapat bahwa POM sudah menjadi PBS, dan PK menjadi PNB. Bila masih terdapat nilai c1 pada baris fungsi tujuan, lanjutkan dengan memulai langkah 1 dan seterusnya hingga seluruh nilai c1 ialah nol atau positif bila keadaan terakhir terpenuhi maka PBS ialah jawaban dari permasalahan ini dan ruas kanan pada baris fungsi tujuan ialah nilai optimum dari fungsi tujuan. BAB III METODOLOGI Gambar 3.2 Bagan Alir Optimasi Program Linear
Gambar 3.1 Bagan Alir Pengerjaan Tugas Akhir
BAB IV ANALISA HIDROLOGI 4.1 Debit Andalan Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, perhitungan debit andalan berdasarkan pada data debit yang tersedia dari hasil pengukuran di lapangan mulai tahun 1999 sampai dengan tahun 2008. Dimana untuk keperluan irigasi akan dicari debit andalan dengan tingkat keandalan sebesar 80 %. Hal ini berarti resiko adanya debit – debit yang lebih kecil dari debit andalan sebesar 20 %. Sehingga dapat diharapkan debit tersebut mampu memenuhi penyediaan air untuk irigasi. Langkah awal utnuk menentukan debit andalan yaitu dengan mengurutkan debit yang ada dari nilai terbesar hingga terkecil. Dengan n merupakan banyaknya tahun pengamatan dan m merupakan debit dengan kemungkinan tak terpenuhi sebesar 20 %, maka debit andalan dapat dihitung dengan menggunakan rumus pendekatan empiris sebagai berikut : m = 0.20 n dimana : m = tingkatan tak terpenuhi n = jumlah tahun pengamatan Contoh Perhitungan untuk data bulan Januari periode pertama : a. Merangking data debit inflow bulanan dari yang terbesar sampai yang terkecil dari tahun 1997 sampai dengan tahun 2006. b. Menghitung persentase kemungkinan tak terpenuhi m = 0,20 n = 0,2 x 10 = 2 ( peringkat 2 terbawah tak terpenuhi ) Dari perhitungan debit andalan, dapat dikonversikan menjadi volume andalan yang rekapannya disajikan pada tabel berikut :
Tabel 4.4 Rekapan Debit Andalan ( m³/dt ) dan Volume Andalan (m3) Daerah Irigasi Bulan Januari
Februari
Maret
April
Mei
Juni
Juli
Agustus
September
Oktober
Nopember
Desember
I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III
Debit Andalan ( m³/dt ) 16.460 16.321 17.478 13.699 15.650 9.443 10.979 8.405 9.270 9.080 11.400 14.167 15.619 16.841 14.167 13.870 13.358 13.784 11.986 12.420 12.083 9.734 8.460 7.034 7.244 6.292 9.856 7.244 6.869 6.544 7.981 10.420 14.358 12.129 16.898 17.261
Volume Andalan ( m³ ) 14221440 14101344 15100992 11835936 13521600 8158752 9485856 7261920 8009280 7845120 9849600 12240288 13494816 14550624 12240288 11983680 11541312 11909376 10355904 10730880 10439712 8410176 7309440 6077376 6258816 5436288 8515584 6258816 5934816 5654016 6895584 9002880 12405312 10479456 14599872 14913504
Tabel 4.5 Rekapan Debit Andalan ( m³/dt ) dan Volume Andalan (m3) per Musim Daerah Irigasi Musim Hujan Kemarau 1 Kemarau 2
Debit Andalan ( m³/dt ) 168.10 150.94 105.77 TOTAL
Volume Andalan ( m³ ) 145236672 130412160 91381824 367030656
Sumber : Hasil perhitungan
4.2 Evaporasi Potensial Untuk menghitung besarnya evaporasi potensial, dibutuhkan data – data klimatologi yang meliputi temperature udara, kelembaban relative, lama penyinaran matahari, dan kecepatan angin. Adapun karakterisitik data klimatologi pada lokasi studi adalah sebagai berikut : Untuk menghitung besarnya evapotranspirasi potensial, dibutuhkan data – data klimatologi yang meliputi temperature udara, kelembaban relative, lama penyinaran matahari, dan kecepatan angin. Adapun karakterisitik data klimatologi pada lokasi studi adalah sebagai berikut : 1) Temperatur udara terendah terjadi pada bulan Agustus sebesar 26.30 °C dan suhu tertinggi terjadi pada bulan Nopember sebesar 28. 7 °C. 2) Kelembaban udara relative terendah terjadi pada bulan Oktober sebesar 68.67% dan tertinggi terjadi pada bulan Maret sebesar 84 %. 3) Lama penyinaran matahari terendah terjadi pada bulan Januari sebesar 48 % dan tertinggi pada bulan Agustus dan September sebesar 96.33 %. 4) Kecepatan angin terendah terjadi pada bulan Desember sebesar 8.33 km/jam dan tertinggi terjadi pada bulan Juni sebesar 12.83 km/jam. Berikut contoh perhitungan evapotranspirasi pada bulan Januari . Diketahui data-data pada bulan Januari sebagai berikut : Lokasi = 7° Lintang Selatan Suhu rata-rata (T)°C = 27,50 °C Kelembaban Relatif = 83 % Lama penyinaran matahari (%) = 48 % Kecepatan angin (U) = 10.70 km/jam = 256.8 km/hari Langkah 1.Mencari harga Tekanan Uap Jenuh ( ea )( mbar ) Dari data T = 27.50 °C, didapat ea = 36.75 mbar Langkah 2.Mencari harga Tekanan Uap Nyata ( ed ) ( mbar ) ed = ea x RH = 36.75 x 83 % = 30.50 mbar Langkah3.Mencari harga Perbedaan Tekanan Uap Air ( ea - ed ) ( ea - ed ) = 36.75 – 30.50 = 6.25 mbar Langkah 4.Mencari harga fungsi Angin f( U )
Dengan rumus f( U ) = 0.27 x ( 1+U/100 ) = 0.96 km/hari = 0.96 km/hari Langkah 5. Mencari harga faktor ( W ) dan( 1-W) Dari data T = 27.50 °C, dan ketinggian rata-rata air laut = 0 m, maka didapat ( 1-W ) = 0.24 Langkah 6. Mencari harga ( 1-W ) x f( U )x ( eaed ) = 0.24 x 0.96 x 6.25 = 1.44 Langkah 7. Mencari harga Radiasi extra terrestrial (Ra)( mm/hari ) Lokasi berada di 7° Lintang Selatan, maka Ra = 15.95 mm/hari Langkah 8. Mencari harga Radiasi gel. Pendek ( Rs ) = ( 0.25 + 0.5 ( n/N ) ) x Ra = ( 0.25 + 0.5 ( 48% ) ) x 15.95 = 7.82 mm/hari Langkah 9. Mencari harga f( T ) koreksi akibat temperature Dari data T = 27.50°C, maka didapat f( T ) = 16.20 Langkah 10. Mencari harga f(ed) koreksi akibat tekanan uap nyata = 0.34 – 0.044√ed = 0.34 – 0.044√30.50 = 0.097 Langkah 11. Mencari harga f( n/N ) = ( 0.1 + 0.9 x ( n/N ) ) = 0.1 + 0.9 ( 48 % ) = 0.53 Langkah12. Mencari harga Radiasi netto Gelombang Panjang ( Rn1 ) = f( T ) x f( ed ) x f( n/N ) = 16.20 x 0.097 x 0.53 = 0.84 Langkah 13. Mencari harga Netto Gelombang Pendek ( Rns )= Rs (1-α) = 7.82 x (1- 0.25) = 5.86 mm/hari Langkah 14. Mencari harga Radiasi netto ( Rn ) = Rns – Rn1 = 5.86 – 0.84 = 5.03 mm/hari Langkah 15. Mencari harga Faktor koreksi ( c ) = 1.10 Eto = c { W x Rn + ( 1 – w ) x f ( u ) x ( ea – ed ) } ETo = 1.10 { 0.76 x 5.03 + ( 0.24 ) x ( 0.96 ) x ( 6.25 ) } = 5.79 mm/hari
Untuk perhitungan bulan lain direkap pada tabel berikut : Tabel 4.6. Data Rerata Klimatologi Stasiun Meteorologi Karang Ploso Lokasi : 7° Lintang Selatan No
JENIS DATA
1 Suhu ( T ) 2 Kelembaban Relatif ( RH ) 3 Lama Penyinaran ( n/N ) 4 Kecepatan Angin ( u )
Satuan o
C % % km/jam km/day
Jan Feb Mar Apr 27.5 27.4 27.5 28.1 83 83 84 79 48.00 62.67 55.33 75.33 10.70 11.50 10.77 9.93 256.8 276 258.48 238.32
Mei 27.9 79.33 79.00 11.53 276.7
Bulan Juni 26.7 77.33 83.67 12.83 308
Juli 26.6 77 91.33 12.20 292.8
Agst Sept Okt 26.3 27.3 28.6 71 69.67 68.67 96.33 96.33 86.00 10.63 10.60 10.67 255 254 256.1
Nop 28.7 70 80.67 10.70 256.8
Des 28.0 80.33 50.33 8.33 199.9
Sumber : Stasiun Klimatologi Karangploso
Sumber : Stasiun Meteorologi Karang Ploso
Tabel 4.7 Tabel Perhitungan Evaporasi Potensial No
PERHITUNGAN
1 Tekanan Uap Jenuh (ea) 2 Tekanan Uap Nyata (ed) 3 Perbedaan Tek. Uap (ea-ed) 4 Fungsi Angin f(U) 5 Faktor Pembobot ( 1 – W ) 6 Radiasi extra terrestial (Ra) 7 Radiasi gel. Pendek (Rs) 8 Radiasi Netto Gel.Pendek (Rns) 9 Fungsi Tek. Uap nyata f(ed) 10 Fungsi penyinaran f(n/N) 11 Fungsi suhu f(t) 12 Radiasi netto Gel. Panjang (Rn1) 13 Radiasi netto (Rn) 14 Faktor Pembobot Rn ( W ) 15 Faktor koreksi (c ) Potensial Evapotranspirasi (Eto)
Satuan mbar mbar mbar km/hari mm/hari mm/hari mm/hari
mm/hari mm/hari
mm/hari
Jan 36.75 30.50 6.25 0.96 0.24 15.95 7.82 5.86 0.097 0.53 16.20 0.84 5.03 0.76 1.10 5.79
Feb 36.54 30.33 6.21 1.02 0.24 16.05 9.04 6.78 0.098 0.66 16.18 1.05 5.73 0.76 1.10 6.46
Mar 36.75 30.87 5.88 0.97 0.24 15.55 8.19 6.14 0.096 0.60 16.20 0.93 5.22 0.76 1.00 5.33
Apr 38.03 30.04 7.99 0.91 0.22 14.55 9.12 6.84 0.099 0.78 16.32 1.25 5.58 0.78 0.90 5.36
Bulan Mei Juni 37.59 35.07 29.82 27.12 7.77 7.95 1.02 1.10 0.23 0.24 13.25 12.60 8.55 8.42 6.41 6.32 0.100 0.111 0.81 0.85 16.28 16.04 1.32 1.52 5.09 4.80 0.77 0.76 0.90 0.90 5.17 5.17
Juli 34.86 26.84 8.02 1.06 0.24 12.90 9.12 6.84 0.112 0.92 16.02 1.65 5.18 0.76 0.90 5.38
Agst Sept Okt 34.23 36.33 39.18 24.30 25.31 26.90 9.93 11.02 12.28 0.96 0.96 0.96 0.24 0.23 0.22 13.95 14.95 15.75 10.21 10.94 10.71 7.66 8.20 8.03 0.123 0.119 0.112 0.97 0.97 0.87 15.96 16.16 16.42 1.90 1.85 1.60 5.76 6.35 6.43 0.76 0.77 0.78 1.00 1.10 1.10 6.66 8.05 8.37
Nop 39.41 27.59 11.82 0.96 0.22 15.90 10.39 7.79 0.109 0.83 16.44 1.48 6.31 0.78 1.10 8.17
Des 37.80 30.36 7.44 0.81 0.23 15.85 7.95 5.96 0.098 0.55 16.30 0.88 5.08 0.77 1.10 5.83
Sumber : Hasil perhitungan
BAB V KEBUTUHAN AIR UNTUK IRIGASI Kebutuhan air merupakan suatu hal yang sangat penting dalam pengelolaan system irigasi. Kebutuhan air tanaman didefinisikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman pada suatu periode untuk dapat tumbuh dan produksi secara normal. Umumnya setiap jenis tanaman selama pertumbuhannya akan terus menerus membutuhkan air, namun kuantitas air yang dibutuhkan sangat bervariasi. Misalnya padi yang membutuhkan penggenangan air yang cukup selama masa pertumbuhannya, sedangkan polowijo membutuhkan air hanya untuk mempertahankan kelembaban tanah di sekitarnya. Jenis tanaman yang biasa ditanam di Jaringan Irigasi Mangetan Kanal yaitu padi, palawija ( jagung ), dan tebu. Kebutuhan akan air dari setiap tanaman tersebut berbeda-beda. Sedangkan kebutuhan air itu sendiri dipengaruhi oleh evaporasi potensial, curah hujan efektif, perkolasi, penyiapan lahan, koefisien tanaman, dan efisiensi irigasi. Dalam bab ini akan dibahas mengenai kebutuhan air dari masing-masing jenis tanaman yang terdapat pada daerah studi, yaitu padi, palawija ( jagung ), dan tebu. Perhitungan akan kebutuhan air dari masing-masing jenis tanaman tersebut yang mulanya dihitung tiap 10 harian dalam satu tahun, kemudian direkap berdasarkan musim yaitu musim hujan, kemarau 1, dan kemarau 2 yang pada setiap
musimnya masih dibedakan lagi dengan awal tanam yang berbeda. Perbedaan awal tanam yang ditinjau dalam tugas akhir ini yaitu mulai awal tanam Nopember 1 sampai dengan awal tanam Desember 2 dengan selang waktu 10 hari.
5.1 Curah Hujan Efektif Curah hujan efektif diartikan sebagai curah hujan yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman untuk memenuhi kehilangan air akibat evapotranspirasi tanaman, perkolasi dan lain-lain. Tabel 5.2 Perhitungan Re 80 % Bulan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
I
234.0
170.0
113.0
99.5
81.3
81.3
81.3
65.0
57.3
43.0
II
134.0
127.0
98.0
87.0
82.0
51.5
51.5
51.5
47.3
0.3
III
39.8
Januari
240.0
215.0
110.0
101.0
84.0
84.0
84.0
65.0
53.0
I
147.0
146.0
115.0
115.0
115.0
101.0
96.0
88.0
71.0
7.0
II
229.0
139.0
111.0
111.0
111.0
102.0
85.0
66.0
55.0
54.0
III
175.0
153.0
153.0
153.0
93.0
73.5
59.0
43.0
23.0
21.0
Februari
I
154.0
131.0
97.0
81.0
77.0
67.0
67.0
51.0
50.0
7.0
II
197.0
95.0
75.0
75.0
75.0
65.0
54.0
30.0
4.0
0.0
III
111.0
111.0
111.0
89.0
80.0
79.0
45.0
43.0
42.0
4.0
I
104.0
93.0
67.0
67.0
50.0
14.0
8.3
7.0
0.0
0.0
Maret
April
II
64.3
44.3
44.3
44.3
43.0
20.0
15.0
5.0
0.0
0.0
III
60.3
60.3
60.3
38.8
32.5
18.5
8.0
5.0
2.0
0.0
I
75.0
75.0
75.0
73.0
47.0
10.0
2.0
3.0
0.0
0.0
Mei
II
44.0
26.8
22.0
8.0
7.8
6.5
6.5
0.5
0.0
0.0
III
53.0
53.0
53.0
34.0
23.0
12.0
4.0
0.0
0.0
0.0
I
18.0
8.0
3.3
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Juni
II
25.3
11.0
5.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
III
50.0
11.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Juli
I
8.0
5.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
II
53.0
16.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
III
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
I
38.0
6.8
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
II
3.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
III
23.0
0.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Agustus
I
15.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
II
56.0
8.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
III
84.0
10.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
I
9.0
5.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
II
159.0
32.0
27.0
15.0
2.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
III
160.0
95.0
79.0
18.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
I
4.0
2.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
II
119.0
48.0
18.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
III
93.0
91.0
76.0
22.0
15.0
15.0
15.0
8.8
0.0
0.0
I
126.0
77.0
59.0
41.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
September
Oktober
Nopember
Desember
II
129.0
89.0
31.0
24.0
17.0
17.0
17.0
5.0
0.0
0.0
III
179.0
179.0
179.0
161.0
96.0
57.0
48.0
47.0
0.0
0.0
Tabel 5.4 Perhitungan Curah Hujan Efektif untuk Tanaman Palawija Bulan
periode
50 % Re80
Re
Eto
Re pol
mm/10 hari
mm/bulan
mm/bulan
mm/bulan
1
2
3
4
5
6
I
0.0
Nov
II
0.0
4.4
138.0
0.00
III
4.4
26.0
191.9
24.65
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sep
Okt
Bulan
Re 80 %
Re padi
Re tebu
Re pol
mm/10 hari
mm/hari
mm/hari
mm/hari
2
3
4
5
1
Nov
Des
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sep
Oct
I
0.0
0.00
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.0
0.00
III
8.8
0.62
0.5
0.00
I
0.0
0.00
0.0
7.95
II
5.0
0.35
0.3
III
47.0
3.29
2.8
8.75
I
65.0
4.55
3.9
24.61
II
51.5
3.61
3.1
24.61
III
7.95
65.0
4.55
3.9
24.61
I
88.0
6.16
5.3
0.00
II
66.0
4.62
4.0
III
43.0
3.01
2.6
0.00
I
51.0
3.57
3.1
14.84
II
30.0
2.10
1.8
14.84
III
0.00
43.0
3.01
2.6
16.33
I
7.0
0.49
0.4
0.00
II
5.0
0.35
0.3
0.00
III
5.0
0.35
0.3
0.00
I
3.0
0.21
0.2
0.00
II
0.5
0.04
0.0
0.00
III
0.0
0.00
0.0
0.00
I
0.0
0.00
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.0
0.00
III
0.0
0.00
0.0
0.00
I
0.0
0.00
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.0
0.00
III
0.0
0.00
0.0
0.00
I
0.0
0.00
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.0
0.00
III
0.0
0.00
0.0
0.00
I
0.0
0.00
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.0
0.00
III
0.0
0.00
0.0
0.00
I
0.0
0.00
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.0
0.00
III
0.0
0.00
0.0
0.00
Sumber : Hasil Perhitungan
Sumber : Hasil Perhitungan
Des
Berikut keterangan dari tabel 5.4 mengenai perhitungan curah hujan efektif untuk polowijo : Kolom 1 = bulan Kolom 2 = periode dekade ke-i Kolom 3 = 50% x Re80 / 10 hari (tabel 4.5. kolom 14) dalam mm/hari Kolom 4 = total kolom 3 selama 3 dekade tiap bulan Re80 dalam mm/bulan Kolom 5= evapotranspirasi tiap bulan (dari tabel 4.3) dalam mm/bulan Kolom 6= Repolowijo (ditentukan dengan cara menginterpolasi dari tabel 5.3) Kolom 7&8 = Repolowijo pada kolom 6/30 hari (mm/hari) Tabel 5.5 Perhitungan Curah Hujan Efektif untuk Tanaman Padi, Palawija, Tebu
Re pol mm/hari 7
8
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
7.95
7.95
I
0.0
II
2.5
III
23.5
8.75
8.75
I
32.5
24.61
24.61
II
25.8
24.61
24.61
III
32.5
24.61
24.61
0.00
0.00
90.8
193.1
76.28
98.5
0.0
0.00
7.95
7.95
I
44.0
II
33.0
III
21.5
0.00
0.00
I
25.5
14.84
14.84
II
15.0
14.84
14.84
III
21.5
16.33
16.33
0.00
0.00
0.00
0.00
62.0
141.2
46.01
8.5
185.8
0.00
0.00
0.00
I
3.5
II
2.5
III
2.5
0.00
0.00
I
1.5
0.00
0.00
II
0.3
0.00
0.00 0.00
1.8
184.9
0.00
III
0.0
0.00
I
0.0
0.00
0.00
0.0
0.0
0.00
II
0.0
0.00
0.00
III
0.0
0.00
0.00
I
0.0
0.00
0.00
II
0.0
0.00
0.00
III
0.0
0.00
0.00
I
0.0
0.00
0.00
II
0.0
0.00
0.00
III
0.0
0.00
0.00
I
0.0
0.00
0.00
II
0.0
0.00
0.00
III
0.0
0.00
0.00
I
0.0
0.00
0.00
II
0.0
0.00
0.00
III
0.0
0.00
0.00
Sumber : Hasil Perhitungan
0.0
0.0
0.0
0.0
129.4
174.9
187.7
0.0
0.00
0.00
0.00
0.00
Keterangan : Kolom 1 = bulan dan periode Kolom 2 = curah hujan rata-rata 80 % (mm/10 harian) Kolom 3 = Reff. Padi = (R80% / 10 harian) x 70% Kolom 4 = Reff. Tebu = (R80% / 10 harian) x 60% Kolom 5 = Reff. palawija = dari tabel 5.4 5.2 Evapotranspirasi Evapotranspirasi ini merupakan proses evaporasi dan transpirasi yang terjadi yang diperoleh berdasarkan temperatur udara, kecepatan angin, kelembaban relatif dan lama penyinaran matahari yang terjadi di lokasi. Nilai ini akan digunakan untuk memperkirakan kebutuhan air untuk pengolahan tanah untuk padi di sawah. Hasil perhitungan evapotranspirasi ini telah disajikan pada bab sebelumnya. 5.3 Perkolasi Perkolasi atau yang biasa disebut peresapan air ke dalam tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain tekstur tanah dan permeabilitasnya. Berdasarkan tekstur tanah
lempung berliat dengan permeabilitas sedang, maka laju perkolasi dapat dipakai berkisar 1 sampai dengan 3 mm/hari. Dengan perhitungan ini nilai perkolasi diambil sebesar 2 mm/hari, mengikuti kondisi eksisting di lapangan. 5.4 Pengolahan Tanah dan Penyiapan Lahan Faktor ini merupakan langkah pertama yang dibutuhkan oleh tanaman dalam mempersiapkan tanahnya untuk penanaman. Setiap jenis tanaman membutuhkan pengolahan tanah yang berbedabeda. Pengolahan tanah untuk padi membutuhkan air irigasi yang lebih banyak, karena padi akan memerlukan tanah dengan tingkat kejenuhan yang baik dan dalam keadaan tanah yang lunak dan gembur. Pengolahan tanah ini dilakukan antara 20 sampai dengan 30 hari sebelum masa tanam. Minggu pertama sebelum kegiatan penanaman dimulai, petak sawah diberi air secukupnya untuk melunakkan tanahnya. Biasanya dilakukan dengan membajak atau mencangkul sawah. Kebutuhan air untuk pengolahan tanah dipengaruhi oleh proses evapotranspirasi potensial yang terjadi, sebagaimana dirumuskan sebagai contoh berikut : Eo = ETo x 1,10=5.79 x 1.10 = 6,37 mm/hari P = 2 mm/hari M = Eo + P= 8.37 mm/hari T = 31 hari S =Kebutuhan air untuk penjenuhan ditambah dengan 50 mm , Jadi 200 + 50 = 250 mm K = 8.37 mm/hari x 31 hari / 250 mm = 1.04 LP = M. ek / ( ek – 1 ) = 8.37. e 1.04 / ( e 1.04 – 1 ) = 12.96mm/hari Untuk perhitungan bulan yang lain direkap pada tabel 5.6 Tabel 5. 6 Perhitungan Kebutuhan Air untuk Persiapan Lahan `
Parameter
Satuan
1 2 3 4 5 6 7
Eto Eo = Eto x 1.10 P M = Eo + P T S k = MT/S
mm/hari mm/hari mm/hari mm/hari hari mm
Jan Feb 5.79 6.46 6.37 7.10 2.00 2.00 8.37 9.10 30 30 250 300 1.00 0.91 k k mm/hari 13.21 15.23 8 LP = (M.e ) / ( e - 1 ) l/dt/ha 1.53 1.76 Sumber : Hasil Perhitungan
Kebutuhan air untuk pengolahan tanah padi Sawah Bulan Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sept Okt Nop Des 5.33 5.36 5.17 5.17 5.38 6.66 8.05 8.37 8.17 5.83 5.86 5.90 5.68 5.69 5.92 7.32 8.85 9.21 8.99 6.41 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 7.86 7.90 7.68 7.69 7.92 9.32 10.85 11.21 10.99 8.41 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 0.79 0.79 0.77 0.77 0.79 0.93 1.09 1.12 1.10 0.84 14.44 14.47 14.33 14.33 14.48 15.38 16.39 16.63 16.48 14.79 1.67 1.67 1.66 1.66 1.68 1.78 1.90 1.92 1.91 1.71
Keterangan : Eto : Evapotranspirasi potensial ( mm/hari ) Eo : Evaporasi potensial ( mm/hari ) P : Perkolasi ( 2 mm/hari ) T : Waktu pengolahan ( hari ) S : Kebutuhan untuk penjenuhan lapisan atas LP : Kebutuhan untuk pengolahan ( mm/hari ) 1/8.64 : Angka konversi satuan dari mm/hari ke lt/dt/Ha 5.5 Koefisien Tanaman Besarnya nilai suatu Koefisien tanaman tergantung dari umur dan jenis tanaman yang ada. Koefisien tanaman ini merupakan faktor yang dapat digunakan untuk mencari besarnya air yang habis terpakai untuk tanaman untuk masa pertumbuhannya. Besarnya koefisien tanaman ini akan mempengaruhi besarnya kebutuhan air untuk tanaman. 5.6 Efisiensi Irigasi Agar air yang sampai pada tanaman tepat jumlahnya seperti yang direncanakan, maka air yang dikeluarkan dari pintu pengambilan harus lebih besar dari kebutuhan. Besarnya nilai efisiensi irigasi ini dipengaruhi oleh jumlah air yang hilang selama di perjalanan. Efisiensi kehilangan air pada saluran primer, sekunder dan tersier berbeda-beda pada daerah irigasi. Besarnya kehilangan air di tingkat saluran primer 80%, sekunder 90% dan tersier 90% (untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada tabel 2.4 pada bab II). Sehingga efisiensi irigasi total = 90% x 90% x 80% = 65 %. 5.7 Penggolongan Dalam tugas akhir ini, areal Jaringan Irigasi Porong Kanal dibagi menjadi tiga golongan dengan luas yang sama. 5.8 Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi Dalam mencari besarnya kebutuhan air untuk irigasi tanaman, dilakukan analisa kebutuhan air yang dipengaruhi oleh faktor pengolahan tanah, perkolasi, curah hujan efektif, evapotranspirasi, efisiensi irigasi, koefisien tanaman serta faktor lainnya yang telah dibahas sebelumnya. Berikut ini disajikan perhitungan kebutuhan air irigasi masing-masing tanaman dengan awal tanam mulai dari Nopember 1 sampai Desember 2.
Tabel 5.7 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Padi Untuk Awal Tanam Nopember 1
Tabel 5.9 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Tebu Untuk Awal Tanam Nopember 1 TEBU
PADI Musim
Bulan
periode
Nop
Des Hujan Jan
Feb
Mar
Apr Kemarau 1 Mei
Juni
Juli
Agst Kemarau 2 Sept
Okt
Eto
Re 80
Re
P
WLR
mm/hari
mm/hari
mm/hari
mm/hari
Koefifien Tanaman C1
Etc
Musim
NFR
Bulan
periode
Eto
DR
C2
C3
C
mm/hari
mm/hari
l/dt/ha
l/dt/ha
I
8.17
0
0.00
2.00
LP
LP
LP
LP
16.48
18.48
2.14
3.29
II
8.17
0
0.00
2.00
1.10
LP
LP
LP
16.48
18.48
2.14
3.29
III
8.17
8.8
0.62
2.00
1.10
1.10
LP
LP
16.48
17.86
2.07
3.18
I
5.83
0
0.00
2.00
0.83
1.10
1.10
1.10
1.10
6.41
9.24
1.07
1.65
II
5.83
5
0.35
2.00
1.67
1.05
1.10
1.10
1.08
6.32
9.64
1.12
1.72
III
5.83
47
3.29
2.00
1.67
1.05
1.05
1.10
1.07
6.22
6.60
0.76
1.17
I
5.79
65
4.55
2.00
1.67
1.05
1.05
1.05
1.05
6.08
5.20
0.60
0.93
II
5.79
51.5
3.61
2.00
1.67
0.95
1.05
1.05
1.02
5.89
5.95
0.69
1.06
III
5.79
65
4.55
2.00
0.83
0.70
0.95
1.05
0.90
5.21
3.49
0.40
0.62
I
6.46
88
6.16
2.00
0.00
0.70
0.95
0.55
3.55
0.00
0.00
0.00
II
6.46
66
4.62
2.00
0.00
0.00
0.70
0.23
1.51
0.00
0.00
III
6.46
43
3.01
2.00
0.00
0.00
0.00
0.00
I
5.33
51
3.57
2.00
LP
LP
LP
LP
14.44
II
5.33
30
2.10
2.00
1.10
LP
LP
LP
III
5.33
43
3.01
2.00
1.10
1.10
LP
I
5.36
7
0.49
2.00
0.83
1.10
1.10
II
5.36
5
0.35
2.00
1.67
1.05
III
5.36
5
0.35
2.00
1.67
I
5.17
3
0.21
2.00
II
5.17
0.5
0.04
III
5.17
0
I
5.17
II
Nop
Re 80
Re
Koefisien Tanaman
Etc
NFR
mm/hari
mm/hari
C1
C2
C3
C
mm/hari
mm/hari
l/dt/ha
8.17
0.0
0.00
0.55
0.60
0.60
0.58
4.77
4.77
0.55
0.85
II
8.17
0.0
0.00
0.55
0.55
0.60
0.57
4.63
4.63
0.54
0.82
III
8.17
8.8
0.53
0.55
0.55
0.55
0.55
4.49
3.97
0.46
0.71
I
5.83
0.0
0.00
0.80
0.55
0.55
0.63
3.69
3.69
0.43
0.66
II
5.83
5.0
0.30
0.80
0.80
0.55
0.72
4.18
3.88
0.45
0.69
III
5.83
47.0
2.82
0.80
0.80
0.80
0.80
4.66
1.84
0.21
0.33
I
5.79
65.0
3.90
0.90
0.80
0.80
0.83
4.83
0.93
0.11
0.16
II
5.79
51.5
3.09
0.95
0.90
0.80
0.88
5.11
2.02
0.23
0.36
III
5.79
65.0
3.90
1.00
0.95
0.90
0.95
5.50
1.60
0.19
0.29
I
6.46
88.0
5.28
1.00
1.00
0.95
0.98
6.35
1.07
0.12
0.19
II
6.46
66.0
3.96
1.00
1.00
1.00
1.00
6.46
2.50
0.29
0.44
0.00
III
6.46
43.0
2.58
1.00
1.00
1.00
1.00
6.46
3.88
0.45
0.69
0.00
0.00
I
5.33
51.0
3.06
1.05
1.00
1.00
1.02
5.42
0.00
0.00
0.00
12.87
1.49
2.29
II
5.33
30.0
1.80
1.05
1.05
1.00
1.03
5.51
0.00
0.00
0.00
14.44
14.34
1.66
2.55
III
5.33
43.0
2.58
1.05
1.05
1.05
1.05
5.60
0.00
0.00
0.00
LP
14.44
13.43
1.55
2.39
I
5.36
7.0
0.42
1.05
1.05
1.05
1.05
5.63
0.00
0.00
0.00
1.10
1.10
5.81
8.15
0.94
1.45
1.10
1.10
1.08
5.72
9.04
1.05
1.61
1.05
1.05
1.10
1.07
5.63
8.95
1.04
1.59
1.67
1.05
1.05
1.05
1.05
5.25
8.71
1.01
1.55
2.00
1.67
0.95
1.05
1.05
1.02
4.65
8.28
0.96
1.48
0.00
2.00
0.83
0.70
0.95
1.05
0.90
2.84
5.67
0.66
1.01
0
0.00
2.00
0.00
0.70
0.95
0.55
1.21
3.21
0.37
0.57
5.17
0
0.00
2.00
0.00
0.00
0.70
0.23
0.00
2.00
0.23
0.36
III
5.17
0
0.00
2.00
0.00
0.00
0.00
2.00
0.23
0.36
I
5.38
0
0.00
2.00
LP
LP
LP
LP
14.48
16.48
1.91
2.93
II
5.38
0
0.00
2.00
1.10
LP
LP
LP
14.48
16.48
1.91
III
5.38
0
0.00
2.00
1.10
1.10
LP
LP
14.48
16.48
I
6.66
0
0.00
2.00
0.83
1.10
1.10
1.10
1.10
7.32
10.15
II
6.66
0
0.00
2.00
1.67
1.05
1.10
1.10
1.08
7.21
10.88
Des Hujan Jan
Feb
Mar
Apr Kemarau 1 Mei
Juni
II
5.36
5.0
0.30
1.05
1.05
1.05
1.05
5.63
0.00
0.00
0.00
III
5.36
5.0
0.30
1.05
1.05
1.05
1.05
5.63
0.00
0.00
0.00
I
5.17
3.0
0.18
1.05
1.05
1.05
1.05
5.42
0.00
0.00
0.00
II
5.17
0.5
0.03
1.05
1.05
1.05
1.05
5.42
0.00
0.00
0.00
III
5.17
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.42
5.42
0.63
0.97
I
5.17
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.43
5.43
0.63
0.97
II
5.17
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.43
5.43
0.63
0.97
III
5.17
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.43
5.43
0.63
0.97
I
5.38
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.65
5.65
0.65
1.01
II
5.38
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.65
5.65
0.65
1.01
2.93
III
5.38
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
5.65
5.65
0.65
1.01
1.91
2.93
I
6.66
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
6.99
6.99
0.81
1.24
1.18
1.81
II
6.66
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
6.99
6.99
0.81
1.24
1.26
1.94
III
6.66
0.0
0.00
1.05
1.05
1.05
1.05
6.99
6.99
0.81
1.24
I
8.05
0.0
0.00
0.80
1.05
1.05
0.97
7.78
7.78
0.90
1.38
II
8.05
0.0
0.00
0.80
0.80
1.05
0.88
7.11
7.11
0.82
1.27
Juli
Agst Kemarau 2
III
6.66
0
0.00
2.00
1.67
1.05
1.05
1.10
1.07
7.10
10.77
1.25
1.92
I
8.05
0
0.00
2.00
1.67
1.05
1.05
1.05
1.05
8.45
12.12
1.40
2.16
II
8.05
0
0.00
2.00
1.67
0.95
1.05
1.05
1.02
8.18
11.85
1.37
2.11
III
8.05
0.0
0.00
0.80
0.80
0.80
0.80
6.44
6.44
0.74
1.15
I
8.37
0.0
0.00
0.60
0.80
0.80
0.73
6.14
6.14
0.71
1.09
II
8.37
0.0
0.00
0.60
0.60
0.80
0.67
5.58
5.58
0.65
0.99
III
8.37
0.0
0.00
0.60
0.60
0.60
0.60
5.02
5.02
0.58
0.89
III
8.05
0
0.00
2.00
I
8.37
0
0.00
2.00
II
8.37
0
0.00
2.00
III
8.37
0
0.00
2.00
0.83
0.70
0.95
1.05
0.90
7.24
10.07
1.17
1.79
0.00
0.70
0.95
0.55
4.60
6.60
0.76
1.18
0.00
0.00
0.70
0.23
1.95
3.95
0.46
0.70
0.00
0.00
0.00
2.00
0.23
0.36
Sept
Okt
Sumber : Hasil perhitungan Sumber : Hasil perhitungan Tabel 5.8 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Palawija Untuk Awal Tanam Nopember 1 PALAWIJA Musim
Bulan
Nop
Des Hujan Jan
Feb
Mar
Apr Kemarau 1 Mei
Juni
Juli
Agst Kemarau 2 Sept
Okt
periode
DR l/dt/ha
I
Eto
Re 80
Re
Koefifien Tanaman
Etc
NFR
mm/hari
mm/hari
C1
C2
C3
C
mm/hari
mm/hari
DR l/dt/ha
l/dt/ha
I
8.17
0.0
0.00
0.50
0.00
0.00
0.17
1.36
1.36
0.16
0.24
II
8.17
0.0
0.00
0.73
0.50
0.00
0.41
3.35
3.35
0.39
0.60
III
8.17
8.8
0.00
0.95
0.73
0.50
0.73
5.94
5.94
0.69
1.06
I
5.83
0.0
7.95
0.96
0.95
0.73
0.88
5.13
0.00
0.00
0.00
II
5.83
5.0
7.95
1.00
0.96
0.95
0.97
5.65
0.00
0.00
0.00
III
5.83
47.0
8.75
1.05
1.00
0.96
1.00
5.85
0.00
0.00
0.00
I
5.79
65.0
24.61
1.02
1.05
1.00
1.02
5.93
0.00
0.00
0.00
II
5.79
51.5
24.61
0.99
1.02
1.05
1.02
5.91
0.00
0.00
0.00
III
5.79
65.0
24.61
0.95
0.99
1.02
0.99
5.71
0.00
0.00
0.00
I
6.46
88.0
0.00
0.00
0.95
0.99
0.65
4.18
4.18
0.48
0.74
II
6.46
66.0
0.00
0.00
0.00
0.95
0.32
2.04
2.04
0.24
0.36
III
6.46
43.0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
I
5.33
51.0
14.84
0.50
0.00
0.00
0.17
0.89
0.00
0.00
0.00
II
5.33
30.0
14.84
0.73
0.50
0.00
0.41
2.19
0.00
0.00
0.00
III
5.33
43.0
16.33
0.95
0.73
0.50
0.73
3.87
0.00
0.00
0.00
I
5.36
7.0
0.00
0.96
0.95
0.73
0.88
4.72
4.72
0.55
0.84
II
5.36
5.0
0.00
1.00
0.96
0.95
0.97
5.20
5.20
0.60
0.93
III
5.36
5.0
0.00
1.05
1.00
0.96
1.00
5.38
5.38
0.62
0.96
I
5.17
3.0
0.00
1.02
1.05
1.00
1.02
5.29
5.29
0.61
0.94
II
5.17
0.5
0.00
0.99
1.02
1.05
1.02
5.27
5.27
0.61
0.94
III
5.17
0.0
0.00
0.95
0.99
1.02
0.99
5.10
5.10
0.59
0.91
I
5.17
0.0
0.00
0.00
0.95
0.99
0.65
3.35
3.35
0.39
0.60
II
5.17
0.0
0.00
0.00
0.00
0.95
0.32
1.64
1.64
0.19
0.29
III
5.17
0.0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
I
5.38
0.0
0.00
0.50
0.00
0.00
0.17
0.90
0.90
0.10
0.16
II
5.38
0.0
0.00
0.73
0.50
0.00
0.41
2.21
2.21
0.26
0.39
III
5.38
0.0
0.00
0.95
0.73
0.50
0.73
3.91
3.91
0.45
0.70
I
6.66
0.0
0.00
0.96
0.95
0.73
0.88
5.86
5.86
0.68
1.04
II
6.66
0.0
0.00
1.00
0.96
0.95
0.97
6.46
6.46
0.75
1.15
III
6.66
0.0
0.00
1.05
1.00
0.96
1.00
6.68
6.68
0.77
1.19
I
8.05
0.0
0.00
1.02
1.05
1.00
1.02
8.23
8.23
0.95
1.47
II
8.05
0.0
0.00
0.99
1.02
1.05
1.02
8.21
8.21
0.95
1.46
III
8.05
0.0
0.00
0.95
0.99
1.02
0.99
7.94
7.94
0.92
1.41
I
8.37
0.0
0.00
0.00
0.95
0.99
0.65
5.41
5.41
0.63
0.96
II
8.37
0.0
0.00
0.00
0.00
0.95
0.32
2.65
2.65
0.31
0.47
III
8.37
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.0
Sumber : Hasil perhitungan
Berikut penjelasan perhitungan pada tabel 5.7, 5.8, dan 5.9 : Eto = Evaporasi Potensial ( mm/hari ) Re 80 = Curah hujan dengan peluang keandalan 80% ( mm/hari ) Re = Curah hujan efektif untuk tanaman padi/palawija/tebu C1,C2,& C3 = Koefisien tanaman C = Rata-rata koefisien tanaman Etc = C x Eto ( mm/hari ) NFR padi = Etc – Re ( untuk masa land preparation ) NFR padi = Etc + P – Re + WLR NFR palawija = Etc – Re palawija NFR tebu = Etc – Re tebu
Tabel 5.10 Rekapan Kebutuhan Air Tanaman Padi, Palawija dan Tebu Per Musim Tanam Musim
Bulan
I
Nop
II III I
Des
II III
Hujan
I
Jan
II III I
Feb
II III I
Mar
II III I
Apr
II III
Kemarau 1
I
Mei
II III I
Juni
II III I
Juli
II III I
Agst
II III
Kemarau 2
I
Sept
II III I
Okt
Padi
Polowijo
Tebu
(m3/ha)
(m3/ha)
(m3/ha)
2843.08 2843.08 2748.31 1421.95 1482.39 1015.14 799.99 915.68 537.13 0.00 0.00 0.00 1980.00 2206.15 2066.15 1254.03 1391.05 1377.30 1340.23 1274.44 872.46 493.42 307.69 307.69 2535.38 2535.38 2535.38 1562.20 1674.35 1657.28 1864.35 1823.09 1549.44 1016.06 608.21 307.69
209.54 515.48 913.61 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 642.34 314.55 0.00 0.00 0.00 0.00 726.23 800.50 828.01 813.22 810.57 784.08 514.73 252.06 0.00 137.98 339.44 601.60 901.45 993.64 1027.79 1266.72 1262.60 1221.34 832.86 407.85 0.00
754.36 733.41 631.22 493.29 521.87 208.92 112.66 266.97 186.90 131.33 367.52 596.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 834.41 835.77 835.77 835.77 869.29 869.29 869.29 1075.59 1075.59 1075.59 1299.73 1196.58 1093.43 1030.35 944.48 858.62
periode
II III
4. Penyusunan model optimasi. Dalam pemodelan optimasi terdapat 2 fungsi tujuan, yaitu : 1. Fungsi Tujuan : merupakan rumusan dari tujuan pokok yang melibatkan variabel – variabel yang akan dioptimasi. Fungsi tujuan dapat berupa maksimumkan dan minimumkan. 2. Fungsi Kendala : merupakan rumusan yang membatasi tujuan utama. 6.2 Analisa Hasil Usaha Tani Hasil usaha tani merupakan pendapatan bersih petani yang didapat dari penerimaan petani dikurangi biaya produksi yang harus dikeluarkan oleh petani untuk setiap hektarnya. Sedangkan penerimaan petani merupakan hasil produksi tanaman tiap hektar dikalikan dengan harga produksi tanaman tersebut. Hasil usaha tani pada wilayah studi disajikan pada tabel berikut : Tabel 6.1 Analisa Biaya Usaha Tani Th.2008 di Kabupaten Sidoarjo
Sumber : Hasil perhitungan
No.
BAB VI OPTIMASI LUAS LAHAN IRIGASI 6.1 Pemodelan Optimasi Linear Programming Setelah melakukan analisa volume andalan dan besarnya kebutuhan air pada bab – bab sebelumnya, maka langkah selanjutnya yaitu melakukan optimasi untuk mendapatkan pola tanam yang menghasilkan keuntungan paling maksimum. Dalam penggunaan model optimasi ini, akan didapat luasan lahan untuk tiap – tiap jenis tanaman pada daerah studi. Hal tersebut tentunya berdasar pada ketersediaan air pada wilayah studi dan kebutuhan air untuk tiap – tiap jenis tanaman. Sehingga pada akhirnya akan didapat luasan optimum setiap jenis tanaman yang juga menghasilkan keuntungan paling maksimum. Dari hasil optimasi tersebut diharapkan dapat menjadi pertimbangan pada daerah studi dalam penerapan pola tanam. Pemodelan optimasi yang dibuat merupakan suatu fungsi matematis dengan melibatkan variabel – variabel serta memperhitungkan kendala – kendala yang ada. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, persamaan yang digunakan yaitu persamaan linear sehingga bentuk penyelesaiannya berupa Linear Programming. Adapun langkah – langkah pengerjaannya adalah sebagai berikut : 1. Menentukan pemodelan optimasi. 2. Menentukan variabel – variabel yang akan dioptimasi ( dalam tugas akhir ini yang akan dioptimasi adalah luas lahan sawah ) 3. Menghitung batasan – batasan dalam persamaan model optimasi yang didapat dari hasil perhitngan Bab IV dan Bab V.
1 2 3 4 5
Uraian Harga Produk ( Rp/ton) Rata - rata produksi Sawah ( ton/Ha ) Hasil Produksi / Ha Biaya Produksi / Ha Keuntungan Komoditi / Ha
Padi ( Rp / Ha ) 1100000 8 8560550 3285550 5275000
Jagung ( Rp / Ha ) 1350000 4 5570685 1619930 3950755
Tebu ( Rp / Ha ) 1075000 5 4937560 219060 4718500
Sumber : Dinas Pertanian Kabupaten Sidoarjo 6. 3 Model Matematis Optimasi Untuk mendapatkan hasil yang mendekati kondisi wilayah studi, maka analisa dilakukan dengan mengacu pada persyaratan yang sesuai dengan kondisi di lapangan sebagai berikut ini : 1. Sesuai dengan kondisi eksisting Jaringan Irigasi Mangetan Kanal, luasan tanaman tebu di daerah ini yaitu seluas 3683 Ha. 2. Optimasi luas lahan berdasar pada ketersediaan air dari penjumlahan volume andalan intake yang dibagi menjadi musim tanam seperti berikut ini : Musim hujan : berkisar antara Bulan Nopember – Februari. Musim Kemarau 1 : berkisar antara Bulan Maret – Juni. Musim Kemarau 2 : berkisar antara bulan Juli – Oktober. 3. Tanaman tebu berumur 1 tahun, jadi hanya panen di akhir tahun saja . 4. Selain digunakan untuk kebutuhan irigasi, debit air di saluran Mangetan
Kanal juga digunakan untuk kebutuhan industry tiap bulannya sebesar 1,5 m3/dtk . Adapun model yang digunakan adalah sebagai berikut : Fungsi Tujuan : Maksimumkan Z = A.X11 + A.X21 + A.X31 + B.X12 + B.X22 + B.X32 + C.X13 + C.X23 + C.X33 Dimana : Z = Nilai tujuan yang ingin dicapai, yaitu maksimumkan keuntunga ( Rupiah ) A = Keuntungan padi ( Rp. / Ha ) B = Keuntungan palawija ( Rp. / Ha ) C = Keuntungan tebu ( Rp. / Ha ) X11 = Luasan tanaman padi pada musim hujan ( Ha ) X21 = Luasan tanaman padi pada musim kemarau 1 (Ha) X31 = Luasan tanaman padi pada musim kemarau 2 (Ha) X12 = Luasan tanaman palawija pada musim hujan ( Ha) X22 = Luasan tanaman palawija pada musim kemarau 1 (Ha) X32 = Luasan tanaman palawija pada musim kemarau 2 (Ha) X13 = Luasan tanaman tebu pada musim hujan ( Ha ) X23 = Luasan tanaman tebu pada musim kemarau 1 (Ha) X33 = Luasan tanaman tebu pada musim kemarau 2 (Ha) Fungsi Kendala : Luasan Maksimum X11 + X21 + X3 ≤ Luas Total X12 + X21 + X23 ≤ Luas Total X13 + X23 + X3 ≤ Luas Total Volume Andalan Untuk perhitungan Volume Andalan dimodelkan tiap 10 harian . Sisa air dekade pertama ditambahkan untuk dekade selanjutnya, sehingga diketahui kebutuhan tiap 10 harinya . Selain digunakan untuk irigasi, air yang ada digunakan juga untuk mensuplay kebutuhan industry sebesar 1,5 m3/dtk . Vp1.X11 + Vj2.X21 + Vt3.X3 = Vi1 Volume industri –X1 Vp1.X12 + Vj2.X22 + Vt3.X3 = Vi2 Volume industry –X1+X2
Vp1.X31 + Vj2.X32 + Vt3.X33 = Vi3 Volume industry –X2+X3 Dimana : Vp1 = Kebutuhan air padi pada dekade ke-1 Vji = Kebutuhan air palawija pada dekade ke-1 Vti = Kebutuhan air tebu tiap dekade Vi1 = Volume andalan pada dekade ke-1 Vi2 = Volume andalan pada dekade ke-2 Vi3 = Volume andalan pada dekade ke-3 Vin = Volume andalan pada dekade ke-n X1 = Volume air sisa pada dekade ke-1 X2 = Volume air sisa pada dekade ke-2 X3 = Volume air sisa pada dekade ke-3 Xn = Volume air sisa pada dekade ke-n Tanaman Tebu X3 ≥ Xt X13 - X23 = 0 X23 - X33 = 0 Dimana : Xt = Luas tanaman tebu yang disyaratkan ( =3683 Ha ) Contoh perhitungan untuk awal tanam Nopember 1
Maksimumkan Z = 5275000 X11 + 5275000 X21 + 5275000 X31 + 3950755 X12 + 3950755 X22 + 3950755X32+ 4718500 X3 Fungsi kendala = X11 + X21 + X3 ≤ 12704 X12 + X22 + X3 ≤ 12704 X13 + X23 + X3 ≤ 12704 2843,08 X11 + 209,54 X21 + 754 X3 = 2543095 1980 X12 + 0 X22 + 0 X3 = 9516960 2535,38 X13 + 1372,53 X23 + 1104,92 X3 = 7056967 X3 ≥ 3683 X13 - X23 = 0 X23 - X33 = 0 X11, X21 , X31 , X12 , X22 , X32 , X13 , X23 , X33 ≥ 0
Kemudian untuk memudahkan perhitungan, persamaan – persamaan tersebut di inputkan dengan menggunakan program bantu QM for Windows 2 seperti pada tabel berikut : Tabel 6.2 Model Optimasi Awal Tanam Nopember 3 dengan Program Bantu Quantity Methods for Windows 2
Luas Palawija MK 2= 4388 Ha Luas Tebu MH = 3683 Ha Luas Tebu MK 1 = 3683 Ha Luas Tebu MK 2 = 3683 Ha Sehingga dari nilai luasan masing-masing tanaman tersebut akan didapat pendapatan dari fungsi nilai tujuan sebagai berikut : Z = 5275000 X11 + 5275000 X21 + 5275000 X31 + 3950755 X12 + 3950755 X22 + 3950755 X32 +0.X13 + 0.X23 + 4718500 X33 dimana variabel – variabel yang ada digantikan oleh luasan tanaman hasil optimasi diatas. Dari persamaan tersebut, didapat pendapatan produksi sebesar Rp. 128.613.850.235 Sedangkan pola tanam yang didapat dari hasil optimasi dengan awal tanam Nopember 3 adalah sebagai berikut : Musim Hujan Palawija - Tebu Musim Kemarau 1: Padi - Tebu Musim Kemarau 2: Padi -PalawijaTebu
Sumber : Input Awal Tanam Nopember 1 QM for Windows 2
6.4 Perhitungan Optimasi Dari model optimasi diatas, dengan menggunakan program bantu QM for Windows 2 akan diperoleh luasan optimum yang akan menghasilkan hasil keuntungan produksi yang maksimum. Berikut hasil yang diperoleh dari model tersebut : Tabel 6.3 Hasil Model Optimasi Awal Tanam Nopember 1 dengan Program Bantu Quantity Methods for Windows 2
Kemudian dengan cara yang sama dilakukan perhitungan dan analisa terhadap awal tanam berikutnya sampai dengan awal tanam Desember 2. 6.5 Intensitas Tanaman Dari hasil optimasi diatas, juga dapat diketahui besarnya intensitas tanaman. Sebagai contoh perhitungan untuk awal tanam Nopember 3 didapat intensitas tanaman sebagai berikut : Tabel 6.4 Hasil Intensitas Tanaman Pada Awal Tanam Nopember 3 Luas Tanaman ( Ha ) Luas Total Intensitas ( % ) Total ( % ) Pendapatan ( Rp ) Padi Palawija Tebu ( Ha ) Hujan 0 5537 3683 9220 72.58 Nop.3 Kemarau 1 9021 0 3683 12704 100.00 272.58 128613850235.00 Kemarau 2 4633 4388 3683 12704.00 100.00
Awal Tanam Musim
Sumber : Hasil perhitungan
Dengan cara yang sama, perhitungan intensitas tanaman juga dilakukan pada awal tanam berikutnya sampai dengan awal tanam Desember 2. Berikut merupakan tabel rekapan besarnya intensitas tanaman dan keuntungan dari hasil optimasi dengan menggunakan program bantu QM for Windows 2 :
Sumber : Hasil Optimasi QM for Windows 2
Dari hasil output tersebut dihasilkan solusi optimum sebagai berikut : Luas Padi MH = 0 Ha Luas Padi MK 1 = 9021 Ha Luas Padi MK 2 = 4633Ha Luas Palawija MH = 5537 Ha Luas Palawija MK 1= 0 Ha
Tabel 6.5 Rekapan Besarnya Intensitas Tanaman dan Keuntungan Dari Hasil Optimasi Pada Awal Tanam Nopember 1 – Desember 2 Awal Tanam
Musim
Nop.1
Nop.2
Nop.3
Des.1
Des.2
Luas Tanaman ( Ha )
Luas Total
Padi
Palawija
Tebu
( Ha )
Intensitas ( % )
Total ( % ) Pendapatan ( Rp )
Hujan Kemarau 1
0 9504
623 0
3200 3200
3823 12704
30.09 100.00
230.24 108207443581.00
Kemarau 2 Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Hujan Kemarau 1 Kemarau 2
2181 0 2432 8967 0 9021 4633 0 7100 0 0 9021 3845
7342 1954 6594 0 5537 0 4388 51 2603 9703 1531 0 1493
3200 3683 3683 3683 3683 3683 3683 3000 3000 3000 3683 3683 3683
12723.00 5637 12709 12650.00 9220 12704 12704.00 3051 12703 12703 5214 12704 9021.00
100.15 44.37 100.04 99.57 72.58 100.00 100.00 24.02 99.99 99.99 41.04 100.00 71.01
243.99 111218819264.00
272.58 128613850235.00
224.00 100436016941.00
212.05
97192551700.00
Sumber : Hasil Perhitungan
Tabel 6.6 Grafik Hubungan Antara Pendapatan dan Awal Tanam
Luas Palawija MK 1 = 0 Ha Luas Palawija MK 2 = 0 Ha Luas Tebu = 3683 Ha Sehingga dari nilai luasan masing-masing tanaman tersebut akan didapat pendapatan dari fungsi nilai tujuan sebagai berikut : Z = 5275000 X11 + 5275000 X21 + 5275000 X31 + 3950755 X12 + 3950755 X22 + 3950755 X32 +0.X13 + 0.X23 + 4718500 X33 dimana variabel – variabel yang ada digantikan oleh luasan tanaman hasil optimasi diatas. Dari persamaan tersebut, didapat pendapatan produksi sebesar Rp. 152.384.961.755 dengan intensitas tanam 242.27 % Sedangkan pola tanam yang didapat dari hasil optimasi dengan awal tanam Nopember 3 adalah sebagai berikut : Musim Hujan : Padi- Palawija Tebu Musim Kemarau 1: Padi - Tebu Musim Kemarau 2: Padi –Tebu Dari hasil optimasi tersebut akan dibandingkan dengan keadaan eksisting pada tahun 2007 Tabel 6.8 Realisasi Tanam Daerah Irigai Delta Brantas (Saluran Mangetan Kanal) tahun 2007 Musim Hujan (MH)
Luas Baku
Sumber : Hasil perhitungan Tabel 6.7 Grafik Hubungan Antara Intensitas dan Awal Musim Tanam
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Kecamatan
Sawah (Ha) Padi (Ha) Polowijo (Ha) Tebu (Ha) Padi (Ha)
Balongbendo 1691 Krian 1497 Wonoayu 2110 Taman 942 Gedangan 827 Tulangan 1846 Candi 1148 Sidoarjo 849 Sukodono 1794 Jumlah 12704
921 793 765 819 485 482 572 365 1454 6656
215 138 574 39 227 385 306 316 82 2282
470 404 732 83 102 964 176 129 258 3318
1006 855 991 780 648 673 866 430 1372 7621
Musim Kemarau Palawija (Ha) Tebu (Ha) MK1 MK2 215 470 138 404 174 732 39 83 67 102 185 964 106 176 278 129 82 258 1284 0 3318
Sumber : Dinas Pengairan Sidoarjo 2007
Sumber : Hasil perhitungan Perhitungan optimasi ini digunakan debit andalan dari Saluran Mangetan Kanal . Untuk itu dicoba digunakan debit eksisting , perhitungan selanjutnya dicoba dengan debit eksisting 2007 dan 2008 di Saluran Mangetan Kanal . Dibuat model optimasi dengan volume eksisting 2007 dan 2008, dengan menggunakan program bantu QM for Windows 2 akan diperoleh luasan optimum yang akan menghasilkan pendapatan produksi yang maksimum. Dari hasil perhitungan debit eksisting 2007 dihasilkan solusi optimum dengan masa tanam Nop 3dan hasilnya sebagai berikut : Luas Padi MH = 3041Ha Luas Padi MK 1 = 9021 Ha Luas Padi MK 2 = 9053Ha Luas Palawija MH = 5980 Ha
Dari data diatas dapat dibuat rekapitulasi seluruh data realisasi tanam di daerah Mangetan Kanal sebagai berikut Tabel 6.12 Rekapitulasi Tanam Daerah Irigai Delta Brantas (Saluran Mangetan Kanal) tahun 2007 Musim Hujan Kemarau 1 Kemarau 2
Padi 6656 7621 7621
Luas Tanaman ( Ha ) Palawija Tebu 2282 3318 1284 0
Luas Total ( Ha ) 12256 8905 7621 Total
Intensitas ( % )
Keuntungan ( Rp )
96.47 70.10 59.99 226.56
59782005910 45273544420 40200775000 145256325330
Sumber : Hasil Perhitungan Dengan demikian dapat diketahui besarnya intensitas tanaman dan pendapat eksisting tahun 2007 yaitu Rp. 145.256.325.330 . Sedangkan pendapatan
yang diperoleh dengan hasil optimasi yaitu sebesar Rp. 152.384.961.755. Sehingga keuntungan yang diperoleh sebesar Rp.7.128.636.400 dan intensitas tanam naik dari 226, 56% menjadi 242,27% .
7.1
QM for Windows 2. Dari hasil perhitungan didapat besarnya luasan terbesar untuk tanaman padi terdapat pada awal tanam Nopember 1 musim kemarau 1 yaitu seluas 9504 Ha . Luasan terbesar untuk tanaman palawija terdapat pada awal tanam Desember 1 musim kemarau 2 yaitu sebesar 9703 Ha. Sedangkan luasan untuk tanaman tebu nilainya selalu tetap pada setiap musim disemua alternative awal tanam. Hal ini karena untuk tanaman tebu umurnya satu tahun . Dari besarnya luasan setiap jenis tanaman yang didapat pada tiap alternatif awal tanam, didapat intensitas tanaman terbesar terjadi pada awal tanam Nopember 3 yaitu sebesar 272,58% Sedangkan intensitas tanaman terkecil terjadi pada awal tanam Desember 2 yaitu sebesar 212,05 %.
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil perhitungan dan analisa pada bab – bab sebelumnya, beberapa kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut : 1.
2.
3.
Berdasarkan data debit inflow, dengan menggunakan rumus empiris didapat besarnya debit andalan dengan tingkat keandalan 80 %. Hasil perhitungan debit andalan tersebut kemudian dikonversikan menjadi volume andalan. Dari hasil perhitungan, volume andalan terbesar didapat pada Bulan Januari dekade 3 dengan volume air sebesar 15.100.992 m³. Sedangkan volume andalan terkecil didapat pada Bulan September dekade 2 yaitu sebesar 5.436.288 m³. Besarnya volume andalan untuk musim hujan yaitu 145.236.672 m³, untuk musim kemarau 1 yaitu 130.412.160 m³, sedangkan untuk musim kemarau 2 sebesar 91.381.824 m³. Sehingga total volume andalan selama setahun sebesar 367.030.656 m³. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, perhitungan besarnya kebutuhan air untuk tiap jenis tanaman dibedakan menjadi lima awal tanam yang berbeda yaitu awal tanam mulai Nopember 1 sampai Desember 2. Dari hasil perhitungan didapat kebutuhan air maksimum untuk tanaman padi terjadi pada awal tanam Desember 1 musim kemarau 2 yaitu sebesar 21.842,11 m³/Ha. Kebutuhan air maksimum untuk tanaman palawija terjadi pada awal tanam Nopember 3 musim kemarau 2 yaitu sebesar 9592 m³/Ha. Sedangkan kebutuhan air maksimum untuk tanaman tebu terjadi pada awal tanam Desember 1 musim kemarau 2 yaitu sebesar 13.468,85 m³/Ha. Berdasarkan besarnya volume andalan dan kebutuhan air yang ada, selanjutnya dilakukan analisa untuk mengetahui besarnya luasan maksimum untuk setiap jenis tanaman dengan awal tanam mulai Nopember 1 sampai Desember 2 dengan menggunakan program bantu
4.
Dari hasil luasan optimum setiap jenis tanaman dengan awal tanam mulai Nopember 1 sampai Desember 2, diperoleh keuntungan maksimum hasil usaha tani selama setahun. Keuntungan terbesar terdapat pada awal tanam Nopember 3 yaitu sebesar Rp. 128.613.850.235 dengan pola tanam padi – padi – palawija dan tebu . Sedangkan pendapatan terendah terdapat pada awal tanam Desember 2 yaitu sebesar Rp. 97.192.551.700 dengan pola tanam palawija – padi – padi/palawija dan tebu
5.
Untuk pengoperasian Saluran Mangetan Kanal, dalam tugas akhir ini akan coba disimulasikan pengoperasian tersebut dengan pembagian lahan yang sudah direncanakan .Untuk lebih jelasnya diambil contoh pengoperasian pada dekade ke 17 atau pada April ke 2 sebagai berikut .
NAMA INTAKE
INTAKE MANGETAN KANAL INTAKE PELAYARAN INTAKE MANGETAN KANAL IIA
INTAKE PURBOYO
INTAKE SIDOMUKTI INTAKE KEMASAN
INTAKE MANGETAN KANAL IIIB
SALURAN LENGKONG KEMLATEN MANGETAN KANAL IA PELAYARAN MANGETAN KANAL IIA PURBOYO 1 PURBOYO 2 DURUNG ULING KIRI SUMOKALI BLIGO ULING KANAN GELAM PAGERWOJO BALE PANJANG PURBOYO IIIA PURBOYO IIIB SIDOMUKTI KEMASAN I KEMASAN II MANGETAN KANAL IIB KETAWANG MANGETAN KANAL III DUNGUS GAMBIR ANOM BOTOKAN KEDUNG TURI MANGETAN IV GEDANGAN
DEBIT KEBUTUHAN IRIGASI (m3/s) DEBIT INTAKE (m3/s) SISA (m3/s) INDUSTRI (m3/s) TEBU PADI 0.238 0.15 0.261 0.136 11.4 10.853 0.322 0.562 0.69 1.252 9.601 0.134 0.134 9.467 2.178 0.2 0.425 0.03 0.234 0.03 0.011 0.167 0.014 0.044 4.53 4.937 0.167 0.106 0.219 0.404 0.01 0.229 0.028 0.034 0.845 0.845 4.092 1.072 1.367 2.725 0.295 0.093 0.549 0.013 0.079 0.246 0.083 0.004 0.197 0.119
-
0.0625 0.02 0.03 0.06 0.045 0.087 0.08 0.046
1.8135
0.9115
Dari tabel diatas dapat diketahui debit pada dekade 17 adalah sebesar 11.4 m3/s dan setelah digunakan untuk kebutuhan irigasi dan industry ternyata ada sisa air sebesar 0.9115 m3/s 7.2 Saran Adapun saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil perhitungan dan analisa dalam pengerjaan tugas akhir ini antara lain sebagai berikut : 1.
2.
3.
Jika hasil optimasi ini akan diterapkan pada wilayah studi, dirasa perlu untuk mengadakan sosialisasi terlebih dahulu. Kondisi saluran dan bangunan air lainnya hendaknya mendapat perhatian khusus dari pihak terkait sehingga pemberian air irigasi dapat berjalan dengan optimal. Kepada mahasiswa lain yang berminat mendalami subyek ini dapat mencoba alternatif awal tanam yang lebih banyak.
