studi optimasi distribusi pemanfaatan air di daerah irigasi melik

  • Published on
    15-Jan-2017

  • View
    224

  • Download
    12

Embed Size (px)

Transcript

  • STUDI OPTIMASI DISTRIBUSI PEMANFAATAN AIR DI DAERAH

    IRIGASI MELIK, KABUPATEN JOMBANG DENGAN

    MENGGUNAKAN PROGRAM LINEAR

    Fauriza Patirajawane1, Rini Wahyu Sayekti2, Endang Purwati2 1Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

    2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

    Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang, Jawa Timur, Indonesia

    Jalan Mayjen Haryono 167 Malang 65145 Indonesia

    email : fauriza33@gmail.com

    ABSTRAK

    Pemanfaatan sisa imbangan air dapat digunakan untuk memaksimalkan produktivitas dan

    keuntungan pertanian.Hal tersebut dapat diatasi salah satunya dengan teknik

    optimasi.Optimasi dimaksudkan untuk mengoptimalkan ketersediaan air irigasi sehingga

    menghasilkan keuntungan maksimum serta distribusi pemanfaatan irigasi yang lebih

    efektif dan efisien.Studi ini menggunakan dua alternatif dalam model optimasinya, yaitu

    menentukan enam alternatif pola tanam berdasarkan luas tanam eksisting sebesar 1833 Ha

    dan luas tanam baru sebesar 2152 Ha.Program komputer POM-QM for Windows 3

    digunakan untuk membantu penentuan variabel keputusan yaitu luas tanam dan

    keuntungan maksimal. Dari hasil optimasi dengan program POM-QM for Windows 3,

    maka untuk luas total eksisting (1833 Ha) dipilih pola tanam eksisting yaitu

    Padi,Palawija,Tebu Padi,Palawija,Tebu Palawija,Tebu, dengan intensitas tanaman

    selama satu tahun sebesar 300% dan keuntungan sebesar Rp. 136.419.700.000. Sedangkan

    untuk luas total setelah pengembangan (2152 Ha) dipilih pola tanam eksisting yaitu

    Padi,Palawija,Tebu Padi,Palawija,Tebu Palawija,Tebu, dengan intensitas tanaman

    selama satu tahun sebesar 300% dan keuntungan sebesar Rp. 147.018.500.000.

    Kata Kunci :irigasi, neraca air, optimasi, luas lahan, keuntungan pertanian

    ABSTRACT

    Utilization of residual water balance can be used to maximize the productivity and

    profitability of farming. This can be overcome by optimization techniques.Optimization is

    meant to optimize the availability of irrigation water to producemaximum profits and the

    distribution of the utilization of irrigation is more effectiveand efficient. This study is using

    two of alternative in its optimization model, first is setting six of alternative of cropping

    layouts that based on existing land area in amount of 1833 Ha and second is using new

    land area in amount of 2152 Ha. Software of POM-QM for Windows 3 is used to help in

    the determination of conclusion variabel which are cropping land area and maximum

    profit. From the optimization with program POM-QM for Windows 3, the existing crop

    layout was chosen for existing land area (1833 Ha) namely Rice,Palawija,Cane

    Rice,Palawija,Cane Palawija,Cane, with cropped intensity for a year in amount 300%

    and profit in amount Rp. 136.419.700.000. Meanwhile, the existing crop layout was chosen

    for new land area (2152 Ha) namely Rice,Palawija,Cane Rice,Palawija,Cane

    Palawija,Cane, with cropped intensity for a year in amount 300% and profit in amount Rp.

    147.018.500.000.

    Keywords : irrigation, water balance, optimization, cropping land, agriculture profit

    mailto:fauriza33@gmail.com

  • 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

    Ketersediaan air dapat mengalami

    kondisi kelebihan (surplus) atau

    kekurangan (defisit) akibat pengaturan

    pola tata tanam yang diterapkan maupun

    ketersediaan lahan pertanian.Untuk

    mengetahui ketersediaan air diperlukan

    analisa neraca air.

    Pemanfaatan sisa imbangan air yang

    ada dapat digunakan untuk

    memaksimalkan produktivitas dan

    keuntungan tanaman pertanian.Hal ini

    dapat diatasi salah satunya dengan teknik

    optimasi.Optimasi dimaksudkan untuk

    mengoptimalkan ketersediaan air irigasi

    sehingga menghasilkan produksi

    pertanian dan keuntungan maksimum

    serta distribusi pemanfaatan irigasi dapat

    lebih efisien dan efektif.

    1.2. Identifikasi Masalah Daerah Irigasi Melik merupakan

    daerah irigasi yang mempunyai luas baku

    sawah kondisi eksisting seluas 1833 Ha

    dengan kebutuhan air irigasi sebesar

    1,956 m3/detik dan ketersediaan air yang

    berasal dari Saluran Sekunder Melik.

    Gambar 1.Grafik Neraca Air Eksisting

    Daerah Irigasi Melik Sumber : Dinas PU Bina Marga dan Pengairan

    (2014)

    Gambar 1. menunjukkan bahwa 1

    bulan masih terdapat defisit pada bulan

    Juni dan 5 bulansurplus pada bulan

    Januari Mei serta 6 bulan surplus pada

    bulan Juli Desember. Salah satu upaya

    untuk meningkatkan hasil pertanian

    adalah dengan menggunakan pengaturan

    pemberian air irigasi yang baik dan pola

    tata tanam yang lebih optimal. Hal ini

    bisa dipresentasikan salah satunya ialah

    dengan studi optimasi distribusi

    pemanfaatan air dengan menggunakan

    alternatif pola tata tanam selama satu

    tahun dan luas lahan pertanian yang

    tersedia.

    Penyelesaian analisa ini digunakan

    program linear dengan program bantu

    POM-QM for Windows 3.

    1.3. Tujuan dan Manfaat Tujuan dari studi ini adalah untuk

    mengoptimalkan debit yang berlebih pada

    Daerah Irigasi Melik sehingga terdapat

    keseimbangan pada neraca air.

    Manfaat diadakan studi ini yaitu

    meningkatkan keuntungan hasil produksi

    pertanian dari pengembangan luas lahan

    pertanian yang optimal.

    2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Debit Andalan

    Studi ini menggunakan metode tahun

    dasar penentu (basic year) untuk

    perhitungan debit andalan dengan

    probabilitas sebesar 80%. Persamaan

    Weibull digunakan untuk menghitung

    debit dengan kemungkinan tidak

    terpenuhi 20%.

    2.2.AnalisaKebutuhan Air Untuk

    Irigasi

    2.2.1. Curah Hujan

    Jumlah stasiun penakar hujan

    tersebar merata sehingga dipilih Metode

    Rerata Aritmatik (Aljabar).

    2.2.1.1. Uji Konsistensi Data Curah

    Hujan

    Pemeriksaan konsistensi data curah

    hujan menggunakan Metode Kurva

    Massa Ganda.

    2.2.1.2. Curah Hujan Andalan

    Perhitungan curah hujan andalan

    menggunakan metode Basic Year dengan

    probabilitas andalan sebesar 80%.

  • 2.2.1.3. Curah Hujan Efektif

    1. Curah Hujan Efektif untuk Padi

    Menurut Standar Perencanaan Irigasi

    KP-01 (1986:106), besarnya curah hujan

    efektif untuk padi ditentukan berdasarkan

    pada 70% dari hujan andalan 80% dengan

    peluang kegagalan sebesar 20%.

    2. Curah Hujan Efektif untuk

    Palawija

    Menurut Standar Perencanaan Irigasi

    KP-01 (1986:41), besarnya curah hujan

    efektif untuk palawija ditentukan

    berdasarkan pada 50% dari hujan andalan

    80% dikaitkan dengan tabel USDA-SCS

    pada Metode USDA.

    3. Curah Hujan Efektif untuk Tebu

    Menurut Standar Perencanaan Irigasi

    KP-01 (1986:43), besarnya curah hujan

    efektif untuk tebu ditentukan berdasarkan

    pada 60% dari hujan andalan 80% dengan

    peluang kegagalan sebesar 20%.

    2.2.2. Evapotranspirasi

    Menurut Soewarno (2000),

    evapotranspirasi dijelaskan sebagai

    peristiwa penguapan air bebas (evaporasi)

    ditambah dengan penguapan air melalui

    tanaman (transpirasi).

    2.2.2.1. Evaporasi

    Menurut Achmad (2011), evaporasi

    diartikan sebagai proses dimana air dalam

    bentuk cair dikonversi menjadi uap air

    dan dipindahkan dari permukaan

    penguapan.

    2.2.2.2. Transpirasi

    Triatmodjo (2013) mengartikan

    transpirasi saat air tanah diserap oleh akar

    tanaman yang kemudian dialirkan melalui

    batang sampai ke permukaan daun dan

    menguap menuju atmosfer.

    2.2.2.3. Evapotranspirasi Potensial

    Besarnya evapotranspirasi potensial

    dihitung menggunakan metode Penman.

    2.2.3.Kebutuhan Air Untuk

    Penggunaan Konsumtif Tanaman

    Kebutuhan air tanaman diartikan

    sebagai kebutuhan air konsumtif dengan

    memasukkan faktor koefisien tanaman

    (kc).

    2.2.4. Perkolasi

    Soemarto (1987) menjelaskan

    perkolasi sebagai pergerakan air ke

    bawah dari zona tidak jenuh ke dalam

    daerah jenuh.

    2.2.5. Penggantian Lapisan Air (Water

    Layer Requirment)

    Menurut Bardan (2014) penggantian

    lapisan air diberikan setelah masa

    pemupukan selesai, diusahakan untuk

    menjadwalkan dan mengganti lapisan air

    menurut atau sesuai kebutuhan.

    2.2.6. Kebutuhan Air untuk Penyiapan

    Lahan

    Menurut Standar Perencanaan Irigasi

    KP-01 Bagian Lampiran II (1986:31),

    kebutuhan air selama penyiapan lahan

    dapat dihitung menggunakan metode

    yang dikembangkan oleh Van de Goor

    dan Zijlstra.

    2.2.7. Efisiensi Irigasi

    Mengacu pada Bagian Penunjang

    untuk Standar Perencanaan Irigasi, Dep.

    P.U. besarnya efisiensi irigasi secara

    keseluruhan adalah sebesar 65% (Bardan,

    2014:71).

    2.2.8. Kebutuhan Air Irigasi

    Besarnya kebutuhan air irigasi

    dinyatakan sebagai berikut (Bardan,

    2014:57):

    1. Kebutuhan bersih air di sawah untuk

    padi

    2. Kebutuhan bersih air di sawah untuk

    palawija

    3. Kebutuhan bersih air di sawah untuk

    tebu

    4. Kebutuhan air irigasi

  • 2.3. Neraca Air

    Neraca air dibuat untuk mengetahui

    kondisi defisit maupun surplus pada

    daerah yang ditinjau.

    2.4. Formulasi Program Linear

    Prosedur umum penyelesaian

    mathematical programing diawali dengan

    mendefinisikan komponen persoalan

    berikut:

    a. Variabel Keputusan

    b. Koefisien Fungsi Tujuan

    c. Fungsi Tujuan

    d. Koefisien Fungsi Kendala

    e. Fungsi Kendala

    3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Lokasi Studi

    Daerah studi yang akan dikaji adalah

    Daerah Irigasi Melik yang terletak di

    Kecamatan Kesamben, Kabupaten

    Jombang, dengan luas baku sawah pada

    kondisi eksisting seluas 1833 Ha. Peta

    lokasi sebagaimana pada Gambar

    2.berikut ini :

    Gambar 2.Peta Lokasi Daerah Studi

    3.2. Langkah Pengolahan Data

    Pengolahan data-data yang diperoleh

    meliputi :

    a. Perhitungan Q80. b. Perhitungan nilai evapotranspirasi

    potensial.

    c. Perhitungan curah hujan daerah. d. Uji konsistensi data curah hujan. e. Perhitungan R80. f. Perhitungan kebutuhan air irigasi.

    g. Perumusan model matematika. h. Perhitungan neraca air. i. Perhitungan optimasi dengan POM-

    QM for Windows 3.

    j. Peningkatan luas lahan optimal dan keuntungan produksi.

    4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Debit Andalan

    Perhitungan debit andalan

    menggunakan probabilitas sebesar 80%.

    Nilai debit andalan tertinggi diperoleh

    pada bulan Februari yaitu sebesar 2,648

    m3/dt. Sementara untuk debit andalan

    terendah diperoleh pada bulan Oktober

    yaitu sebesar 0,715 m3/dt.

    4.2.Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi

    Untuk menghitung kebutuhan air

    irigasi perlu diketahui pola tata tanam

    yang digunakan dan disajikan pada Tabel

    1.

    4.3. Volume Kebutuhan Air Irigasi

    Hasil rekapitulasi dari kebutuhan air

    irigasi dapat dilihat pada Tabel 2.

    Tabel 2.Kebutuhan Air Irigasi

    Sumber : Hasil Perhitungan

    Pola Tanam Musim

    Daerah Irigasi Melik Tanam Padi Palawija Tebu

    Hujan 5354,522 2684,100 2320,685

    Kemarau I 7795,369 3239,105 4747,361

    Kemarau II 0,000 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 2684,100 2320,685

    Kemarau I 7795,369 3239,105 4747,361

    Kemarau II 7311,712 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 0,000 2320,685

    Kemarau I 7103,061 3239,105 4747,361

    Kemarau II 10227,856 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 2684,100 2320,685

    Kemarau I 0,000 3239,105 4747,361

    Kemarau II 10080,943 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 0,000 2320,685

    Kemarau I 7103,061 0,000 4747,361

    Kemarau II 10227,856 5748,604 6292,387

    Hujan 0,000 2684,100 2320,685

    Kemarau I 7062,572 3239,105 4747,361

    Kemarau II 10080,943 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 0,000 2320,685

    Kemarau I 7103,061 0,000 4747,361

    Kemarau II 10227,856 0,000 6292,387

    NoKebutuhan Air Irigasi (m

    3/Ha)

    1 PTT Eksisting

    2 PTT Alternatif 1

    6 PTT Alternatif 5

    7 PTT Alternatif 6

    3 PTT Alternatif 2

    4 PTT Alternatif 3

    5 PTT Alternatif 4

  • Tabel 1.Pola Tanam Eksisting dan Alternatif

    November

    1 2 3

    Desember

    1 2 3

    Januari

    1 2 3

    Februari

    1 2 3Maret

    1 2 3

    April

    1 2 3

    Mei

    1 2 3Juni

    1 2 3Juli

    1 2 3

    Agustus

    1 2 3

    September

    1 2 3Oktober1 2 3

    Musim Hujan Musim Kemarau I Musim Kemarau II

    Bulan

    Pola TanamNo.

    Padi,Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu Palawija (Jagung),Tebu

    PADI PADI

    PALAWIJA (JAGUNG)

    TEBU

    PALAWIJA (JAGUNG) PALAWIJA (JAGUNG)

    PALAWIJA (JAGUNG)

    TEBU

    PALAWIJA (JAGUNG) PALAWIJA (JAGUNG)

    PADI PADI

    TEBU

    PALAWIJA (JAGUNG) PALAWIJA (JAGUNG)

    PADI

    Padi,Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu

    Padi,Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu

    PADI PADI PADI

    1

    Alternatif 12

    Alternatif 23

    PADI

    PALAWIJA (JAGUNG)

    TEBU

    PALAWIJA (JAGUNG) PALAWIJA (JAGUNG)

    PADI

    PADI PADI

    TEBU

    PALAWIJA (JAGUNG)

    PADI

    PADI

    PALAWIJA (JAGUNG)

    TEBU

    PALAWIJA (JAGUNG) PALAWIJA (JAGUNG)

    PADI

    PADI PADI

    TEBU

    PADI

    Padi,Palawija (Jagung),Tebu Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu

    Padi,Tebu Padi,Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu

    Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu Padi,Palawija (Jagung),Tebu

    Padi,Tebu Padi,Tebu Padi,Tebu

    Alternatif 34

    Alternatif 45

    Alternatif 56

    Alternatif 67

    : Tanaman Padi

    : Tanaman Palawija

    : Tanaman Tebu

    : Masa Penyiapan Lahan (PL)

    : Bero/KosongKeterangan :

    Eksisting

  • 4.4. Volume Kebutuhan Air Irigasi

    Tiap-tiap pola tata tanam kemudian

    dianalisa kebutuhan air irigasinya. Hasil

    rekapitulasi dari kebutuhan air irigasi

    dapat dilihat pada Tabel 3.

    Tabel 3.Kebutuhan Air Irigasi

    Sumber : Hasil Perhitungan

    4.5. Volume Andalan

    Volume andalan merupakan nilai

    ketersediaan air untuk irigasi yang akan

    digunakan sebagai fungsi

    kendala/pembatas dalam studi ini.

    Tabel 4.Volume Andalan

    Sumber : Hasil Perhitungan

    4.6. Model Matematika Optimasi

    Studi ini menggunakan optimasi

    dengan dua alternatif yaitu sebagai

    berikut :

    1. Menentukan pola tata tanam alternatif berdasarkan luas lahan

    eksisting.

    2. Mengkombinasikan pola tata tanam alternatif dengan

    penambahan luas lahan tidak

    produktif, dalam hal ini berupa

    lahan tegalan menjadi lahan

    produktif pertanian.

    Skenario optimasi yang digunakan

    sebagai berikut :

    1. Fungsi Tujuan dan Kendala a. Tujuan

    Persamaan untuk fungsi tujuan

    adalah sebagai berikut :

    Z =A.X1a + B.X1b + C.X1c + A.X2a

    + B.X2b + C.X2c+ A.X3a + B.X3b + C.X3c Keterangan :

    Z = Nilai tujuan berupa

    keuntungan

    maksimum (Rp)

    A,B,C = Pendapatan produksi

    masing-masing

    untuk padi, palawija

    dan tebu (Rp/Ha)

    X1a,X2a,X3a = Luasan tanaman padi

    pada tiap musim

    (Ha)

    X1b,X2b,X3b = Luasan tanaman

    palawija pada tiap

    musim (Ha)

    X1c,X2c,X3c = Luasan tanaman padi

    pada tiap musim

    (Ha)

    b. Kendala (Constrain) i. Luas Tanam Total :

    X1a + X1b + X1c Xt1

    X2a + X2b + X2c Xt2

    X3a + X3b + X3c Xt3 Keterangan:

    Xtn = Luas total D.I. Melik pada

    musim tanam ke-n

    ii. Volume Andalan Vp1.X1a + Vj1.X1b + Vt1.X1c Vs1

    Vp2.X2a + Vj2.X2b + Vt2.X2c Vs2

    Vp3.X3a + Vj3.X3b + Vt3.X3c Vs3 Keterangan :

    Pola Tanam Musim

    Daerah Irigasi Melik Tanam Padi Palawija Tebu

    Hujan 5354,522 2684,100 2320,685

    Kemarau I 7795,369 3239,105 4747,361

    Kemarau II 0,000 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 2684,100 2320,685

    Kemarau I 7795,369 3239,105 4747,361

    Kemarau II 7311,712 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 0,000 2320,685

    Kemarau I 7103,061 3239,105 4747,361

    Kemarau II 10227,856 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 2684,100 2320,685

    Kemarau I 0,000 3239,105 4747,361

    Kemarau II 10080,943 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 0,000 2320,685

    Kemarau I 7103,061 0,000 4747,361

    Kemarau II 10227,856 5748,604 6292,387

    Hujan 0,000 2684,100 2320,685

    Kemarau I 7062,572 3239,105 4747,361

    Kemarau II 10080,943 5748,604 6292,387

    Hujan 5354,522 0,000 2320,685

    Kemarau I 71...

Recommended

View more >