Di antara beberapa jenis penggunaan air, irigasi merupakan jenis penggunaan air yang paling besar. Sehingga dalam usaha budidaya pertanian, sumber air merupakan pertimbangan utama, terutama budidaya tanaman padi. Beberapa sumber air untuk tanaman diantaranya air hujan, air permukaan dan airbumi. Kabupaten Wajo sebagai salah satu sentra produksi beras di Indonesia Timur sebagian besar sawah berupa tadah hujan, sebagian petani memanfaatkan airbumi sebagai sumber air irigasi. Hal ini disebabkan karena sumber air permukaan untuk irigasi sulit diperoleh dan curah hujan tidak dapat memenuhi kebutuhan air tanamn akibat distribusi hujan yang tidak merata.
Penggunaan airbumi untuk irigasi di Kabupaten Wajo cukup berkembang, terlihat dengan banyaknya sumur pengambilan untuk irigasi. Hal ini dimungkinkan karena potensi airbumi cukup besar dan tinggi muka airbumi yang dangkal, sehingga pengambilannya cukup mudah, yaitu hanya dengan pompa yang digerakkan oleh motor diesel. Hal ini diusahakan oleh petani secara perorangan. Namun dalam pengoperasiannya memerlukan biaya yang tinggi. Di samping itu, kemungkinan terjadinya kerusakan lingkungan akibat pengambilan yang berlebih dapat terjadi, mengingat sistem pengambilan yang belum mempetimbangkan karakteristik akifer dan kapasitas resapan serta aspek kelayakan berdasarkan tinjauan ekonomi. Atas dasar tersebut, maka penelitian ini dilakukan dengan kerangka pikir seperti pada Gambar 1.
Mengingat peranan airbumi dalam siklus hidrologi cukup penting, maka dalam pengkajian pengelolaan airbumi untuk irigasi dilakukan pendekatan hidrologi dengan akifer sebagai suatu sistem. Air yang diperoleh melalui pemompaan akan mengurangi volume air dalam akifer, di samping pengurangan akibat air kapiler dan rembesan (discharge) ke tempat lain dan dalam waktu bersamaan pengisian airbumi terus berlangsung. Sumber pengisian airbumi seperti perkolasi dari sawah atau resapan dari tempat lain. Secara skematis, siklus air dalam sistem ini seperti pada Gambar 2.
Karakteristik akifer, volume air dalam akifer dan sumber air resapan sulit diprediksi secara langsung, maka dilakukan prediksi melalui model matematika. Model tersebut disusun berdasarkan kondisi fisik sistem dengan deskripsi sistem
8
berdasarkan pada data sekunder. Beberapa model optimasi penggunaan airbumi yang telah dikembangkan disajikan pada Tabel 1. Model yang sudah ada belum mempertimbangkan aspek biaya dan keuntungan penggunaan airbumi untuk irigasi maupun karakteristik hadraulik akifer secara terpadu.
Gambar 1 Skema kerangka pikir.
Berikut adalah skema untuk menganalisis aliran airbumi yang digunakan untuk irigasi menggunakan pompa dengan metode beda hingga (finite difference).
Penggunaan Airbumi untuk Irigasi :
Biaya relatif tinggi
Sistem pengambilan belum efisien.
Ketersediaan airbumi sulit diprediksi
Penggunaan Airbumi semakin meningkat : Jumlahnya besar
Pengambilan lebih leluasa dan mudah Ketersediaan lebih lama
Kualitas lebih baik
Dampak penggunaan airbumi :
v Penurunan muka airbumi
v Penurunan permukaan tanah
v intrusi air laut
Menuju Pengelolaan Airbumi untuk
Irigasi dengan Pompa yang berkelanjutan
Menyusun Model Pengelolaan Airbumi untuk irigasi yang: - Dapat menjelaskan karakteristik akifer
- Penggunaan airbumi efisien dan efektif - Tidak terjadi kerusakan lingkungan - Pendapatan petani meningkat
Penggunaan Airbumi untuk Irigasi yang Berkelanjutan
Gambar 2 Skema analisis aliran airbumi yang digunakan untuk irigasi dengan metode beda hingga. Akifer dangkal Hujan Evapotranspirasi Air kapiler Sumur Debit ke air permukaan Sawah Perkolasi dari sawah
Resapan dari air permukaan Po m pa ke lahan s aw ah
Resapan dari tempat lain
Legenda:
Perpindahan air Akifer
10
Tabel 1 Beberapa model optimasi penggunaan airbumi dan tanaman Parameter
No Model optimasi
Q h A C U T R Sy r f he p hj e sr
Airbumi
1 Gorelick (1983) X X X X X 2 Willis dan Liu 1984) X X X X X -3 Kinzelbach (1986) X X X X -4 Heckele (1988) X X X X -5 Mays dan Tung
(1986) X X X -6 Finneyet al. (1992) X X X X X -7 Herlina et al. (1997) X X X X -8 Nishikawa (1998) X X X X X -Tanaman 9 IRRI (1990) X X X X X X X -10 Waspodo (1993) X X X X X X X -11 Ardani (1997) X X X X X X X -12 Waspodoet al. (2001) X X X X X X X X X X X -Sumber : Waspodo, 2001 13 Yang dikembangkan X X X X X X X X X X X X X X X Keterangan : X = parameter yang digunakan
- = parameter yang tidak digunakan Q = debit sumur bor (lt/dt)
h = tinggi muka airbumi (m) A = luas lahan (ha)
C = biaya (harga) airbumi (Rp/m3) U = keuntungan (Rp/ha)
T = transmisivitas (m2/dt) R = resapan (m3/thn) Sy = hasil spesifik
r = jari-jari pengaruh sumur (m) f = keperluan air tanaman padi (m) he = curah hujan efektif (mm/hari)
p = kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm/hari) hj = curah hujan (mm/hari)
e = efisiensi total sr = sumber resapan. 1.4. Manfaat Penelitian
Beberapa manfaat yang diharapkan antara lain:
2. Menjadi dasar dalam penentuan luas minimum yang harus diairi oleh suatu sumur sehingga usahatani menguntungkan.
3. Menunjang program pemerintah dalam peningkatan produksi beras nasional. 1.5. Kebaruan Penelitian
Beberapa model optimasi pengelolaan airbumi untuk irigasi yang sudah dikembangkan seperti (IRRI, 1990; Waspodo, 1993; dan Ardani, 1997 dalam Waspodo, 2001) namun model tersebut tidak mempertimbangkan karakteristik akifer. Dan oleh Waspodo (2001), model optimasi yang dikembangkan mempertimbangkan karateristik akifer, namun aspek biaya tidak diperhitungkan. Dengan demikian, model yang telah dikembangkan peneliti sebelumnya belum terdapat pendekatan model dengan mempertimbangkan aspek karakteristik akifer dan aspek ekonomi secara bersamaan, sedangkan keberlanjutan dapat dicapai jika pemanfaatan airbumi secara optimal dengan mempertimbangkan aspek lingkungan dan kebutuhan irigasi bagi tanaman serta aspek ekonomi.
Aspek ekonomi ditinjau dengan menggunakan suatu persamaan yang belum pernah digunakan oleh peneliti sebelumnya yaitu persamaan untuk menentukan luas minimum layak agar usahatani dengan irigasi airbumi menggunakan pompa dinyatakan layak. Persamaan yang dimaksud adalah
(
YB−YC)
≥0.Ditemukan suatu hubungan antara luas minimum layak dengan lamanya jam operasi pompa per musim, yaitu berupa hubungan fungsi pangkat. Dimana hubungan tersebut belum pernah ada peneliti yang mengungkapkannya.
Memberikan informasi terbaru tentang karakteristik akifer daerah penelitian. Disamping itu, peneliti juga mempublikasikan suatu metode irigasi airbumi dengan airbumi bebas yang dapat menguntungkan, sehingga dapat ditiru pada daerah lain.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Perihal Airbumi (Groundwater)Airbumi adalah air yang berada dalam tanah pada zona jenuh dibawah zona aerasi (vadose water) dengan tekanan lebih besar dari tekanan atmosfir (Dingman, 2002). Hidrologi airbumi adalah ilmu yang mempelajari kejadian, penyebaran dan pergerakan air bawah permukaan tanah (Todd, 1995). Sedangkan model airbumi dapat dibedakan atas dua yaitu model aliran airbumi yang membahas tentang distribusi muka airbumi airbumi dan model pengangkutan zat terlarur (transport solute) yang membahas tentang konsentrasi larutan sebagai dampak dari pergerakan zat terlarut oleh aliran airbumi, penyebaran dan reaksi kimia (Anderson dan Woessner, 1992).
Pengisian airbumi (recharge) dapat terjadi baik secara vertikal maupun horizontal (seepage) dari badan air permukaan, (Dingman, 2002). Pengisian airbumi melalui proses perkolasi dari zona tidak jenuh masuk ke zona jenuh (akifer). Permukaan air jenuh disebut muka airbumi (water table atau phreatic surface), (Wilson, 1993).
Menurut Irianto (2007) bahwa airbumi dangkal adalah airbumi yang berada kurang dari 30 m dari pemukaan tanah. Sedangkan airbumi dalam adalah airbumi yang berada sekitar 100 m atau lebih dari permukaan tanah (Kartasapoetra et al. 1994).
Airbumi mengalir pada suatu media berpori (porous) yang dipengaruhi oleh energi yang berasal dari energi yang tinggi ke energi yang rendah. Tiga jenis energi yang mempengaruhi aliran airbumi yaitu energi elevasi (elevation energy), energi tekanan (pressure energy) dan energi kecepatan (velocity energy), (Anderson dan Elliot, 1995).
Keberadaan sumber airbumi yang potensial, dikontrol oleh sebuah atau sekumpulan lingkungan yang “setting” geologinya kondusif. Kondisi hidrogeologis spesifik disebut mandala hidrogeologi merupakan sekumpulan sistem akifer (Kusumayudha, 2003). Akifer adalah formasi geologi yang dapat menyimpan dan meneruskan jumlah air yang cukup besar, jika sebaliknya disebut akuiklude (Lee, 1980).
Sedangkan klasifikasi akifer airbumi dapat dibagi atas dua (Dingman, 2002) yaitu akifer bebas (unconfined aquifer) dan akifer tertekan (confined aquifer). Aliran pada aquifer bebas dicirikan dengan batas atas aliran airbumi (muka airbumi) adalah permukaan air pada tekanan atmosfir, p=0 dan total head sama dengan elevasi tertinggi dari datum, resapan terjadi dari perkolasi secara vertikal hingga muka airbumi, dan perubahan elevasi muka airbumi diakibatkan oleh bervariasinya akifer yang dilalui oleh aliran dan dapat dianalogkan dengan aliran air permukaan pada sungai. Aliran pada akifer tertekan dicirikan oleh akifer jenuh yang dibatasi oleh formasi dengan konduktivitas hidraulik yang kecil (yang disebut lapisan tekan atau akuiklude) pada bagian atas dan bawah akifer tersebut, muka airbumi dapat naik hingga melebihi batas atas akifer, resapan terjadi sebagai hasil infiltrasi dari bagian atas akifer dan mengalir masuk akifer secara tidak tertekan dan permukaannya sebagai muka airbumi, aliran air tidak berubah oleh waktu dan analog dengan aliran dalam pipa.
Gambar 3 Penampang melintang skema akifer bebas dan tertekan (Todd, 1995)