STUDI OPTIMASI DISTRIBUSI AIR PADA DAERAH IRIGASI KEBONAGUNGHILIR DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM LINIERDI KABUPATEN SUMENEP PROVINSI JAWA TIMUR

Bagus Prasetya PermadiMahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya

Email : bagusprasetyapermadi@rocketmail.com

ABSTRAKDalam Jaringan Irigasi Kebonagung terjadi kekurangan debit pada penerapan pola

tanam eksisting. Oleh karena itu hal yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah ini yaitudengan melakukan optimasi dengan kendala debit atau volume dan luas lahan. Hasil akhiryang ingin diperoleh dari studi ini adalah berapa besar keuntungan maksimum yang dapatdiperoleh berdasarkan pada luas lahan yang ditanami dengan memanfaatkan ketersediaan airirigasi yang ada.

Luas lahan yang ada pada Daerah Irigasi Kebonagung adalah sebesar 783 Ha. Padaanalisa studi ini ketersediaan air irigasi dilakukan dengan satu kondisi debit yaitu debitandalan ( Q andalan 80% ).

Hasil optimasi dapat diketahui keuntungan maksimum untuk Daerah IrigasiKebonagung pada pola tata tanam eksisting Dengan penerapan program linier dengan fasilitassolver, keuntungan per tahun sebesar Rp. 24.994.150.500,00, pada pola tata tanam alternatif Idengan keuntungan per tahun sebesar Rp. 25.179.136.500,00, pada pola tata tanam alternatifII dengan keuntungan per tahun sebesar Rp. 25.060.951.000,00, pada pola tata tanamalternatif III dengan keuntungan per tahun sebesar Rp. 27.650.755.000,00.

Optimasi air irigasi untuk Daerah Irigasi Kebonagung dengan Program Linier mampumemberikan hasil yang optimal, dan hasil optimasi ini dapat digunakan untuk menentukanlangkah-langkah operasional sistem pembagian air irigasi.Kata Kunci : DI Kebonagung, Irigasi, Pola Tata Tanam, Optimasi, Hasil Produksi

ABSTRAKIn Irrigation Kebonagung has occurred of water capacities shortage on the

application of the existing cropping pattern. Therefore, it can be done to resolves thisproblem is to perform optimization with constraints capacities or volume and land area. Thefinal results to be obtained from this study is how much the maximum profit that can beobtained based on the land area planted to take advantage of the availability of waterirrigation available.

Land area of the irrigation is 783 Ha. In the analysis of this study, the availability ofwater made a conditions are the mainstay discharge (Q mainstay of 80%).

The optimization results of Kebonagung Irrigation Area can be seen for the maximumbenefit in the existing cropping pattern. The application of the linear program with solverfacilities, profit per year of Rp. 24,994,150,500.00, on the pattern of the first alternatecropping get profit per year of Rp. 25,179,136,500.00, the cropping pattern of alternative IIget profit of Rp. 25,060,951,000.00, on alternate cropping pattern of the third with a gain peryear is Rp. 27,650,755,000.00.

Optimization of irrigation water for the irrigation area Kebonagung with LinearProgram is able to provide optimal results, and the results of this optimization can be used todetermine the operational steps of irrigation water distribution systems.Key Words : Irrigation Area, Irrigation, Cropping Pattern System, Optimization, Production

1. PENDAHULUANLatar Belakang

Dengan adanya keadaan yangberdasar ketidaksesuaian danpenyimpangan tersebut perlu ditentukanpola tata tanam yang ideal, dimanakebutuhan air tanaman diperhitungkandengan ketersediaan debit yang ada. Salahsatu upaya yang dilakukan adalah denganoptimasi pola tata tanam sehingga hasildari produksi pertanian dapatdimaksimalkan.

Identifikasi MasalahAir yang tersedia dalam memenuhi

kebutuhan air irigasi mengalamipengurangan pada musim kemarau.

Rumusan Masalah1. Berapa debit andalan yang ada

pada Daerah Irigasi Kebonagung?2. Berapa kebutuhan air irigasi

Daerah Irigasi Kebonagung yangdiperlukan untuk masing-masing jenistanaman yang dibudidayakan berdasarpola tata tanam?

3. Berapa luas tanaman maksimumyang didapat dari hasil optimasi?

4. Berapa keuntungan maksimumyang didapat dari hasil optimasi?

2. TINJAUAN PUSTAKAKebutuhan Air Irigasi

Sejumlah air yang dibutuhkan untuktanaman pada kondisi pertumbuhan yangoptimal tanpa kekurangan air yangdinyatakan dengan netto kebutuhan air disawah (Netto from Requirement, NFR).Metode Keseimbangan Air (WaterBalance)Kebutuhan air irigasi di sawah :a. Untuk tanaman padi : NFR = Cu + Pd + NR + P - Reff (2-26)

b. Untuk tanaman palawija : NFR = Cu + P - Reff (2-27)dimana :NFR= Kebutuhan air di sawah (1 mm/hari

x 10.000/24x60x60 = 1) (lt/dt/ha)Cu = Kebutuhan air tanaman (mm/hari)Pd =Kebutuhan air untuk pengolahan

tanah (mm/hari)NR =Kebutuhan air untuk pembibitan(mm/hari)P =Perkolasi (mm/hari)Reff =Curah hujan efektif (mm/hari)

Pola Tata TanamMengatur waktu, tempat, jenis dan

luas tanaman pada daerah irigasi, tujuantata tanam adalah untuk memanfaatkanpersediaan air irigasi seefisien mungkin,sehingga tanaman dapat tumbuh baik.

Neraca AirKebutuhan air irigasi untuk tanaman

dan debit andalan yang tersedia di intakemaka dibuat neraca air untuk satu daerahirigasi. Sehingga kekurangan dankelebihan air dapat dipantau ataudievaluasi pada perencanaan selanjutnya.

Debit AndalanKemungkinan terpenuhi ditetapkan

80% (kemungkinan bahwa debit sungailebih rendah daripada debit andalan adalah20%) debit andalan ditentukan untukperiode tengah bulanan. Debit minimumsungai dianalisis atas dasar data debit dataharian sungai (Anonymous/KP-01, 1986).

Prosedur perhitungan debit andalanadalah sebagai berikut :1. Menghitung total debit

andalan dalam satu tahun untuk tiaptahun data yang diketahui.

2. Merangking data mulai dariyang besar hingga kecil

3. Menghitung probabilitasuntuk masing – masing data dengan

menggunakan persamaan weilbull.(Subarkah, 1980 : 111)

P = 1001

xn

m

+ % (2-28)

dimana :P = Probabilitas (%)m = nomor urut data debitn = Jumlah data debit

OptimasiDalam studi ini jenis model yang

digunakan adalah program linier. Hal inididasarkan pada pertimbangan bahwaprogram linier cukup sederhana baik darisegi formulasinya maupun tahappenyelesaian yang dilakukan, sehinggatidak membutuhkan tingkat pemecahanyang terlalu rumit. Pemilihan inididasarkan karena penggunaan programlinier memiliki keuntungan sebagaiberikut:1. Metode ini dapat dipakai untuk

menyelesaikan sistem dengan perubahdan kendala yang cukup banyak.

2. Penggunaan metode ini mudah, selainitu ditunjang oleh banyak paketprogram yang sudah beredar.

3. Fungsi matematikanya sederhana.4. Hasilnya cukup baik.Dalam penggunaan program linier tersebutmemiliki kelebihan dan keterbatasan. Kelebihan dari program linier yaitu :1. Memiliki fungsi matematika yang

sederhana2. Hasilnya cukup akurat3. Modul dari metode ini mudah didapatKeterbatasan dari program linier yaitu :1. Tidak dapat menganalisa sistem daerah

irigasi yang komplek2. Memiliki kesulitan terhadap aspek

stokastik, waktu, dan fungsi tak linier.A. Model Program Linier1. Variabel Putusan

Adalah variabel yang akan dicari danmemberi nilai yang paling baik bagi tujuanyang hendak dicapai.2. Fungsi Tujuan

Adalah fungsi matematika yangharus dimaksimumkan ataudiminimumkan, dan mencerminkan tujuanyang hendak dicapai.

Maks Z = ∑=

n

nnnxc

1

Dengan:Z =fungsi tujuan (keuntungan maksimum

hasil pertanian) (Rp)cn = keuntungan / manfaat bersih irigasi

sawah (Rp/Ha)xn = luas areal irigasi (Ha)3. Fungsi Kendala

Adalah fungsi matematika yangmenjadi kendala bagi usaha untukmemaksimumkan atau meminimumkanfungsi tujuan, mewakili kendala yangharus dicapai.Kendala Volume Debit:

∑=

n

nnmn xa

1

≤ bm

Dan xn ≥ 0

untuk m = 1 ,2, 3,…,muntuk n = 1, 2, 3,…,ndimana: Z =fungsi tujuan (keuntungan maksimum

hasil pertanian) (Rp)xn =variabel sasaran irigasi (luas areal

irigasi) (Ha)amn = konstanta (volume kebutuhan air

irigasi) (m3/Ha)bm = volume ketersediaan air (m3)cn = keuntungan / manfaat bersih irigasisawah (Rp/Ha)m = jumlah kendalan = jumlah variabel keputusanKendala Luas Lahan:

K = X1 + X2 + X3 ≤ Xm

Dengan :

K = fungsi kendala

X1 = luas padi

X2 = luas palawija

X3 = luas tebu

Xm = Luas lahanPenyelesaian program linier yang

memiliki jumlah variabel keputusankurang dari samadengan dua (n ≤ 2) makadapat dipakai secara grafis. Sedangkanuntuk persamaan yang memiliki jumlahvariabel keputusan lebih dari samadengandua (n ≥ 2), maka penyelesaiannya harusmenggunakan cara matematis/analitis.

B. Fasilitas Solver Pada Microsoft ExcelSolver adalah fasilitas didalam

program Microsoft Excel pada Windows.Digunakan untuk menyelesaikan masalahoptimasi. Solver digunakan untuk mencarisolusi maksimum maupun minimum suatupermasalahan yang kita hadapi.

Gambar 1. Fasilitas solver Microsoft ExcelSumber : Program Linier

3. METODOLOGI PENELITIANJaringan irigasi kebonagung terletak dalamwilayah sungai anjuk secara administratifmasuk dalam 3 wilayah kecamatan yaitu: 1. Kecamatan Sumenep, meliputi wilayah

desa : Pandian, Kolor, danKebonagung

2. Kecamatan Saroggi, meliputi wilayahdesa : Nambaron

3. Kecamatan Batuan, meliputi wilayahdesa : Patean, Babalan, Gedungan,dan Gunggung.

Gambar 2. Lokasi StudiSumber : Dinas PU

Untuk memperlancar langkah –langkah perhitungan dalam studi ini, makadiperlukan tahapan – tahapan sebagaiberikut :1. Pengolahan Data Curah Hujan.2. Pengolahan Data Debit Intake.3. Pengolahan Data Klimatologi.4. Perhitungan kebutuhan air

tanaman.5. Perhitungan kebutuhan air sawah.6. Perhitungan kebutuhan air di

intake.7. Perhitungan neraca air untuk

menentukan apakah debit yang tersediadapat mencukupi debit yangdibutuhkan.

8. Optimasi pola tata tanam

Optimasi alokasi air pada petaktersier dilakukan denganmenggunakan program lineardengan fungsi tujuanmemaksimalkan hasil produksidengan kendala debit air yangtersedia dan kebutuhan air irigasi.

Analisa optimasi yang dilakukandalam studi ini adalahmenggunakan debit andalan 80%yang merupakan fungsi kendala.Dengan debit tersebut dilakukananalisa optimasi dengan 4 pola tatatanam untuk mendapatkan sasaranatau keuntungan maksimum.

Untuk kondisi debit tersebutdilakukan analisa optimasi dengan 4 polatanam antara lain:1. Pola tanam eksisting2. Pola tanam alternatif I3. Pola tanam alternatif II4. Pola tanam alternatif IIIOptimasi yang dilakukan dengan kondisidebit dan 4 pola tanam didapatkan hasilyaitu luas lahan optimum yang dapatditanami dan keuntungan maksimum.

4. HASIL DAN PEMBAHASANTabel 1. Pengujian Konsistensi Data Hujan2003-2012

Sumber: Hasil PerhitunanHasil pengujian konsistensi data curah

hujan, pada tabel 4 menunjukkan bahwakoefisien determinasi untuk setiap stasiunmendekati nilai 100 %.Tabel 2. Curah hujan Andalan

Sumber : Hasil PerhitunganTabel 3. Perhitungan Curah Hujan AndalanDan Crurah Hujan Efektif.

Sumber : Hasil PerhitunganSetelah mendapatkan Curah Hujan

Andalan Dan Curah Hujan Efektifkemudian mencari hasil EvapotranspirasiPotensial. Data klimatologi selama 10tahun 2003-2012.Tabel 4. Perhitungan Evapotranspirasi Potensial

Sumber : Hasil PerhitunganMencari Debit Andalan di Intake

Bendung dengan rumus Weibull 2003-2013.Tabel 5. Perhitungan Probalitas DebitAndalan dengan Rumus Weibull.

Sumber :Hasil PerhitunganTabel 6. Debit Andalan

Sumber : Hasil PerhitunganTabel 7. Perhitungan Kebutuhan Air UntukPenyiapan Lahan( metode Van De Gor danZijlstra) 2003-2012

Sumber : Hasil PerhitunganTinggi genangan yang diperlukan

dalam studi ini sebesar 50 mm selama 1bulan (30 hari), dan diberikan saat 1 bulansetelah masa transplantasi.

WLR = 30

50 mm = 1,667 mm/hari

Hasil dari PTT eksesting dan 3alternatif di dapat Hasil dari KebutuhanAir Tanaman, sawah, dan Intake.

Gambar 3. Neraca AirSumber : Hasil Perhitungan

Tabel 8. PTT yang di terapkan

Sumber : Hasil PerhitunganTabel 9. Rekapitulasi Perhitungan tOtal Air Irigasi

Sumber : Hasil PerhitunganTabel 10. Manfaat Bersih Irigasi Sawah Per Ha

Sumber : Hasil PerhitunganProses analisa optimasi dalam studi

ini menggunakan program linier denganbantuan fasilitas solver dalam MicrosoftExel. Dengan memasukkan nilai – nilaiparameter fungsi sasaran dan fungsi

kendala akan diperoleh hasil atau keluarandari komponen – komponen variabel sertaharga dari fungsi sasaran. Dari hasiloptimasi yang dilakukan dengan kondisidebit dan masing – masing empat pola tatatanam didapatkan hasil yaitu keuntunganmaksimum.Tabel 11. Keuntungan Hasil Produksi( Optimasi Program Linier)

Sumber : Hasil Perhitungan

5. KESIMPULAN1. Berdasarkan hasil analisa data dengan

metode Weibull diperoleh debit andalanDaerah Irigasi Kebonagung dengannilai Qandalan 80% terbesar sebesar1,110 m3/dt dan nilai Qandalan 80%terkecil sebesar 0,404 m3/dt yangditunjukkan pada tabel 4.11.

2. Besar kebutuhan air irigasi yangdiperlukan untuk masing-masing jenistanaman yang dibudidayakan di DaerahIrigasi Kebonagung sebagai berikut :a. Kebutuhan air irigasi berdasarkan

pola tata tanam eksisting

Musim tanam I adalah padisebesar 477,006 m3/Ha, palawijasebesar 0 m3/Ha.

Musim tanam II adalah padisebesar 506,192 m3/Ha, palawijasebesar 357,401 m3/Ha.

Musim tanam III adalah padisebesar 159,950 m3/Ha, palawijasebesar 491,779 m3/Ha.

b. Kebutuhan air irigasi berdasarkanpola tata tanam alternatif I

Musim tanam I adalah padisebesar 359,583 m3/Ha, palawijasebesar 156,946 m3/Ha.

Musim tanam II adalah padisebesar 213,783 m3/Ha, palawijasebesar 265,473 m3/Ha.

Musim tanam III adalah padisebesar 941,200 m3/Ha, palawijasebesar 591,779 m3/Ha.

c. Kebutuhan air irigasi berdasarkanpola tata tanam alternatif II

Musim tanam I adalah padisebesar 478,680 m3/Ha, palawijasebesar 156,946 m3/Ha.

Musim tanam II adalah padisebesar 498,395 m3/Ha, palawijasebesar 365,473 m3/Ha.

Musim tanam III adalah padisebesar 202,245 m3/Ha, palawijasebesar 591,779 m3/Ha.

d. Berdasarkan pola tata tanamalternatif III

Musim tanam I adalah padi sebesar426,705 m3/Ha, palawija sebesar 0m3/Ha.

Musim tanam II adalah padi sebesar202,245 m3/Ha, palawija sebesar365,473 m3/Ha.

Musim tanam III adalah padi sebesar938,540 m3/Ha, palawija sebesar591,779 m3/Ha.

3. Berdasarkan hasil optimasi programlinier dengan menggunakan fasilitassolver didapat luas tanam optimumsebagai berikut :a. Pada Pola Tata Tanam Eksisting

luas tanam optimum untuk musimtanam I seluas 783 Ha ditanamipadi sebesar 783 Ha, palawijasebesar 0 Ha. Pada musim tanam IIseluas 783 Ha ditanami padisebesar 120 Ha, palawija sebesar663 Ha. Pada musim tanam IIIseluas 783 Ha ditanami padisebesar 0 Ha, palawija sebesar 268Ha.

b. Pada Pola Tata Tanam Alternatif 1luas tanam optimum untuk musimtanam I seluas 783 Ha ditanamipadi sebesar 626 Ha, palawijasebesar 157 Ha. Pada musim tanamII seluas 783 Ha ditanami padisebesar 0 Ha, palawija sebesar 783Ha. Pada musim tanam III seluas783 Ha ditanami padi sebesar 313Ha, palawija sebesar 470 Ha.

c. Pada Pola Tata Tanam Alternatif 2luas tanam optimum untuk musimtanam I seluas 783 Ha ditanamipadi sebesar 548 Ha, palawijasebesar 235 Ha. Pada musim tanamII seluas 783 Ha ditanami padisebesar 368 Ha, palawija sebesar415 Ha. Pada musim tanam IIIseluas 783 Ha ditanami padisebesar 0 Ha, palawija sebesar 783Ha.

d. Pada Pola Tata Tanam Alternatif 3luas tanam optimum untuk musimtanam I seluas 783 Ha ditanamipadi sebesar 783 Ha, palawijasebesar 0 Ha. Pada musim tanam IIseluas 783 Ha ditanami padisebesar 245 Ha, palawija sebesar538 Ha. Pada musim tanam IIIseluas 783 Ha ditanami padisebesar 392 Ha, palawija sebesar391 Ha.

4. Besar keuntungan maksimum yangdidapat dari hasil optimasi programlinier pada masing-masing jenis polatata tanam di Daerah IrigasiKebonagung sebagai berikut :a. Keuntungan maksimum dari Pola

Tata Tanam Eksisting yang telahdioptimasi ini adalah sebesar Rp.24,994,150,500.00.

b. Keuntungan maksimum dari PolaTata Tanam Alternatif 1 yang telah

dioptimasi ini adalah sebesar Rp.25,179,136,500.00.

c. Keuntungan maksimum dari PolaTata Tanam Alternatif 2 yang telahdioptimasi ini adalah sebesar Rp.25,060,951,000.00.

d. Keuntungan maksimum dari PolaTata Tanam Alternatif 3 yang telahdioptimasi ini adalah sebesar Rp.27,650,755,000.00.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1986. Standar PerencanaanIrigasi (Kriteria Perencanaan 01-07). Bandung: CV. Galang Persada.

Anonim. 1986. Standar PerencanaanIrigasi (Bagian Penunjang,KP 01 – 07).

Direktorat Jenderal Pengairan: DepartemenPekerjaan Umum.

Montarcih, L. & Soetopo, W. 2009.Manajemen Air Lanjut. Malang:CV. Citra Malang.

Sosrodarsono, S & Takeda, K. 1976.Hidrologi untuk Pengairan.Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Subarkah, Imam. 1980. Hidrologi UntukPerencanaan Bangunan Air.Bandung: Idea Dharma.

Soemarto, C.D. 1986. Hidrologi TeknikEdisi 1. Surabaya: Usaha Nasional

Montarcih, L. 2010. Hidrologi Praktis.Bandung : Lubuk Agung

Suhardjono. 1994. Kebutuhan AirTanaman. Malang: InstitutTeknologi Nasional.

Wirosoedarmo, Ruslan. 1985. Dasar-dasar Irigasi Pertanian.Malang: Fakultas PertanianUniversitas Brawijaya.

Montarcih, L. 2010. Optimazation ofWater Needs At Kepanjen Dam andSengguruh Dam, East Java,Indonesia. Malang : InternasionalJournal of Academy Research Vol.2. Hal : 216

Montarcih, L. 2008. Pengaruh PerubahanCuaca terhadap Optimasi Irigasidengan Program linier. Malang :Citra Malang

Linsley, Ray K., 1989, Teknik SumberDaya Air Jilid II, Erlangga, Jakarta.

http://www.solver.com/pricemenu.htm