ISSN 1412-0976
93
PENGEMBANGAN PROGRAM ALOKASI AIR (PAA)
SEDERHANA BERBASIS EXCEL
Indarto1), Arif Faisol2)
1)Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Air (Puslit-PSDA), LEMLIT, UNEJ, Jl. Kalimantan No.37, Kampus
Tegalboto, Jember 68121 Telp/Fax: 0331-337818. email: ppsa@lemlit.unej.ac.id
2)Jurusan Teknologi Pertanian – Universitas Negeri Papua, Jl. Gunung Salju – Amban, Manokwari 98314
e-mail: merak_41@yahoo.com
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mendisain dan menerapkan Program Alokasi Air (PAA) yang ditujukan untuk pengelolaan dis-tribusi air irigasi antar Daerah Irigasi (DI) di dalam satu Daerah Aliran Sungai (DAS). Metode penelitian mencakup: survei lapangan, desain perangkat lunak, dan implementasi di DAS Sampean. Survei dilakukan untuk mendapatkan data-data hidro-meteorologi dan kebutuhan air irigasi untuk masing-masing Daerah Irigasi (DI) di dalam DAS. Desain perangkat lunak menggunakan Microsoft Excell supaya mudah dioperasikan oleh pengelola DI. Pembagian air irigasi dilakukan per 10 harian. Perhitungan evapotranspirasi potensial dilakukan dengan masukan data-data meteorologi menggunakan metode Penman-Monteith. Ketersediaan air ditentukan dari data hujan dan rekaman data debit terukur sebelumnya. PAA selanjutnya dit-erapkan untuk simulasi alokasi air pada sembilan (9) Daerah Irigasi yang terdapat di DAS Sampean. PAA dapat digunakan untuk menghitung: ketersediaan air, kebutuhan air dan rekomendasi alokasi air per DI. Tampilan PAA juga sederhana se-hingga mudah dioperasikan.
Kata kunci: program alokasi air, daerah irigasi, EXCEL
Abstract
The research focuses on the design and implementation of simple water allocation program. The program is used to schemetised water for Irrigation Districs and is applied at Sampean Watershed in East Java Province. Research method include: (1) survey, (2) design software, and (3) imple-mentation on the watersheds. Survey is conducted to collect hydro-meterological data and irrigation water demand at each irrigation district (Dae-rah Irigasi/DI). Microsoft EXCEL is used to design program, calculate water demand, and predict water availibility and schematized water allocation for each irrigation district. In this case, MICROSOFT EXCEL is used to design program since it is simple and easy to use. Water distribution to each irrigation district is scheduled based on ten (10) days interval. Potential Evatranspiration (ETo) is calculted using meteoro-logical data by means of Penman-Monteith Equation. Water availability is predicted from rainfall and observed discharge data. The program is applied to simulate water allocation for nine (9) irrigation districts located at Sampean Watershed. The program perform it capability to predict: water availbility, water demand and recommendation of water allocation for each irrigation district. Program interface is simple and therefore it is easy to use by farmer or irrigation district officer.
Keywords: EXCEL, irrigation district, water allocation program,
1. PENDAHULUAN
Air merupakan faktor dasar bagi berlangsungnya usaha pertanian. Air diperlukan bagi pertumbuhan dan per-kembangan tanaman. Kecukupan air selama masa ta-nam akan menentukan potensi produksi tata-naman di akhir masa tanam. Analisis kebutuhan air merupakan salah satu tahap yang diperlukan dalam perencanaan dan pengelolaan sistem irigasi. Hal ini menyangkut jumlah air yang harus disuplai untuk memenuhi kebu-tuhan tanaman. Pada kondisi supplai air yang sangat terbatas, tidak semua kebutuhan air irigasi dapat dipe-nuhi. Sehingga perlu pengaturan dan pergiliran air iri-gasi antar kelompok pengguna petani air. Hal ini sering menimbulkan konflik kepentingan karena berbagai se-bab. Demikan juga di DAS Sampean.
Pengembangan metode pembagian dan distribusi air irigasi yang dapat menjembatani komunikasi antara pengelola DI di DAS Sampean sangat diperlukan un-tuk menjamin keberlanjutan pengelolaan irigasi dan mengurangi konflik kepentingan.
Saat ini telah berkembang berbagai model dan perangkat lunak untuk memperkirakan kebutuhan air, misalnya: AquaCrop, CropSyst (Cropping System Simulation Model), CropWat dan lainnya. AquaCrop merupakan model untuk mengetahui respon ketersediaan air terhadap produksi tanaman yang dikembangkan oleh FAO[1]. CropSyst merupakan model untuk simulasi pola tanam yang dikembangkan oleh Washington State University [2]. CropWat merupakan alat bantu pengambil keputusan (decision support system) yang dikembangkan oleh divisi
pengembangan sumberdaya lahan dan air – FAO untuk perencanaan dan pengaturan irigasi [3]. Pada umumnya model dan perangkat lunak yang telah berkembang tersebut memiliki parameter yang cukup kompleks dan sulit untuk dimodifikasi sesuai dengan kondisi lokal, sehingga perangkat lunak tersebut relatif tidak mudah untuk diaplikasikan di Indonesia. Umumnya pengelola irigasi (petani) juga memiliki pen-getahuan dan ketrampilan komputer yang sangat terba-tas, hal ini menghambat adaptasi dan implementasi pe-rangkat lunak tersebut. Kendala Bahasa juga meng-hambat adaptasi teknologi yang umumnya berbahasa asing. Sementara pengelola irigasi dan kelompok tani lebih membutuhkan tool yang sederhana, , mudah di-pahami dan dioperasikan dengan pengetahuan dasar yang minimal. Dalam hal ini, pengembangan program aplikasi sederhana (berbasis Microsoft Excel, dapat dioperasikan dengan mudah, fleksibel, dan mudah dimodifikasi sesuai kondisi lokal) diharapkan dapat menjadi alternatif solusi penyelesaian masalah tersebut.
2. METODE
2.1. Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di DAS Sampean, yang mencakup wilayah Kabupaten Bondowoso dan Situbondo. (Gambar 1).
Gambar 1. Lokasi penelitian
Di DAS Sampean terdapat lebih dari 20 Daerah Irigasi (DI) yang membutuhkan suplai air dari sungai Sam-pean dan anak sungainya. DI tersebut juga dikelola oleh berbagai pihak (Dinas Pengairan Kabupaten, UPT PSAWS SampeanBaru dan kelompok petani pe-makai air. Pada musim kemarau, pengambilan air yang berlebih di Daerah Irigasi (DI) yang berlokasi di hulu DAS akan mengurangi jatah alokasi air di DI yang ter-letak di hilir sungai. Pada kondisi yang ekstrem hal ini menyebabkan konflik kepentingan antar kelompok dan pengelola DAS. Pengelolan DAS, membutuhkan suatu perangkat lunak sederhana yang dapat menjem-batani komunikasi dengan stakeholder dan dapat
mem-perkirakan alokasi air untuk masing-masing DI secara cepat dan tepat.
2.2 Tahap Penelitian
Tahap penelitian mencakup: inventarisasi data, pengo-lahan data dan penyusunan program, visualisasi output, dan implementasi PAA (Gambar 2).
2.2.1 Inventarisasi Data
Inventarisasi data dilakukan di UPT PSAWS Sampean Baru dan survei lapang. Data-data yang dibutuhkan meliputi: data debit terukur pada masing-masing in-take, data iklim, data hujan, data tanaman, dan jadwal tanam.
Gambar 2. Tahap Penelitian
2.2.2 Pengolahan Data dan Penyusunan Program PAA didesain per wilayah DI. Semua data yang telah dikoleksi, selanjutnya diklasifikasikan per DI. Prinsip-nya program akan menghitung: (i) kebutuhan air per DI per satuan waktu (10 harian) dan (ii) membanding-kan dengan ketersediaan air per DI. Hasil perbandin-gan selanjutnya dijadikan dasar untuk alokasi air. a. Perhitungan ketersediaan air
Ketersediaan air diperkirakan dengan dua metode. Ca-ra pertama: dengan menentukan Debit Andalan dari data debit rentang waktu (10 tahun terakhir) yang te-rukur pada masing-masing intake yang akan masuk ke DI. Selanjutnya, Debit Andalan ditentukan melalui metode Sebaran Normal dengan peluang kejadian 80%, sbb: 1 % 80
=
Q
-
K.
n−Q
σ
(1) dengan:Q80% = Debit andalan dengan peluang
kemung-kinan tidak terpenuhi 20%, Q = Debit rerata,
K = Nilai Z, dalam sebaran normal (0.8416) σn = Standard deviasi.
Cara kedua: dengan menggunakan informasi debit terukur pada periode sebelumnya (debit realtime). b. Perhitungan kebutuhan air
Kebutuhan air tanaman dipengaruhi oleh: faktor ta-naman (jenis tata-naman, fase tumbuh, dan luas tanam ) dan faktor iklim (evapotranspirasi potensial). Disam-pin dua faktor di atas, kebutuhan air untuk irigasi juga dipengaruhi oleh hujan yang jatuh. Semakin banyak hujan yang jatuh, semakin tidak diperlukan air irgasi. Semua faktor di atas dipertimbangkan dalam PAA un-tuk menghitung Netto kebutuhan air per DI, sebagai berikut:
(i). Hujan efektif
Pada hari di mana ada hujan, maka sebagian air hujan akan mengalir di permukaan tanah dan sisanya terinfil-trasi ke dalam lapisan tanah. Air yang terinfilterinfil-trasi se-lanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman untuk pertum-buhannya. Bagian air hujan yang terinfiltrasi dan dapat dimanfaatkan tanaman disebut sebagai hujan efektif. Hujan efektif diperkirakan dengan metode Dependable Rain dan peluang kejadian 80%, sebagai berikut:
(
xδ)
X
R80%= − 0.8416 (2) Dengan :
R80% = Curah hujan efektif pada dependable rain-fall 80% (mm/hari),
δ = Standart deviasi,
X = Curah hujan rerata (mm/hari). (ii). Evapotranspirasi Potensial
Ada empat variabel iklim yang digunakan dalam PAA ini, yaitu; suhu, kelembaban, lama penyinaran, dan kecepatan angin. Data iklim tersebut, selanjutnya digunakan untuk menghitung nilai evapotranspirasi potensial menggunakan metode Penman-Monteith yang disempurnakan dalam FAO Irrigation and Drainage Paper No 56 [1]. ) 34 . 0 1 ( ) ( 273 900 ) ( 408 . 0 2 2 U e e U T G Rn ETo a s hr + + ∆ − + + − ∆ = γ γ (3) Keterangan:
ETo = Evapotranspirasi potensial (mm/jam) Rn = Radiasi netto (MJ/ m2 jam)
G = Panas jenis tanah (MJ/ m2 jam)
Thr = Suhu rerata (oC)
∆ = Slope tekanan uap jenuh (kPaoC-1)
γ = Konstanta psychrometrik (kPaoC-1)
es = Tekanan uap jenuh (kPa)
ea = Tekanan uap nyata (kPa)
U2 = Kecepatan angin rerata (m/s)
- (iii). Kebutuhan air pengolahan lahan
Kebutuhan air untuk pengolahan lahan dihitung menggunakan persamaan berikut:
1 − × = k k e e M LP (4) dengan:
Lp = Kebutuhan air untuk pengolahan tanah (mm/hari),
M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilan-gan air akibat Evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah jenuh,
M = Eo + P, (mm/hari), Eo = Evaporasi (mm/hari),
P = Perkolasi (mm/hari),
k
=
MS.T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari),S = Kebutuhan air, untuk penjenuhan ditam-bah dengan lapisan air 50 mm.
(iv). Fase pertumbuhan tanaman
Fase pertumbuhan tanaman akan mempengaruhi ke-butuhan air tanaman. Hal ini diperkirakan dengan me-nambah faktor kc, sesuai fase pertumbuhan tana-mannya (tabel 1).
Tabel 1. Koefisien Tanaman (kc) untuk komoditas utama Palawija Tebu Pe-riode (fase) Padi Kede-lai Ja-gung Kc
tanah tanam tebang
1 1.10 0.50 0.30 0.30 0.45 1,05 2 1.10 0.65 0.38 0.30 0.45 1,05 3 1.10 0.75 0.68 0.43 0.45 1,05 4 1.05 1.00 0.98 0.68 0.46 1,05 5 1.05 1.00 1.10 0.91 0.48 1,05 6 1.05 1.00 1.05 0.95 0.50 1,05 7 0.95 0.82 0.78 0.95 0.52 1,05 8 0.95 0.72 0.60 0.85 0.55 1,05 9 0.45 0.65 0.58 0,80 10 0.63 0.80 11 0.68 0.80 12 0.72 0.80
(Sumber : Dirjen Irigasi, 1986) (v). Kebutuhan air tanaman
Kebutuhan air tanaman dihitung dengan rumus, sbb: ETo c k ETcrop= × (5) dengan:
ET crop =Kebutuhan air untuk tanaman (mm/hari), Eto =Evapotranspirasi potensial (mm/hari), kc =Koefisien tanaman (Tabel 1).
2.2.3 Visualisasi Output
Langkah selanjutnya adalah penyusunan fitur (menu) dan visualisasi program di dalam Excel. Hal ini
dilaku-kan untuk memudahdilaku-kan pengguna dalam mengopera-sikan PAA.
2.2.4 Implementasi di DAS Sampean
Implementasi PAA dilakukan di DAS Sampean. Da-lam hal ini PAA diuji-cobakan pada periode tanam ta-hun 2009, pada sembilan Daerah Irigasi (DI) yang ada di DAS Sampean, yaitu: (1) DI Clangap, (2) DI Batu Remuk, (3) DI Gubri, (4) DI Pager Gunung, (5) DI Pakisan, (6) DI Peh, (7) DI Sampean Baru, (8) DI Sampean lama dan (9) DI Tlogo.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Interface Program Alokasi Air 3.1.1 Menu Utama
Program alokasi air berbasis spreadsheet (Micosoft Ex-cel) dirancang sedemikian rupa sehingga memudahkan Pengelola Irigasi pada level DAS untuk mengatur alokasi air antar DI di dalam DAS. Desain menu (fitur) PAA dibuat sesederhana mungkin dan user-friendly sehingga pengguna mudah memahami dan mengoperasikan-nya. Menu utama terdiri dari dua sheet: Peta dan Skema.
Gambar 3. Menu utama: Peta
Peta merupakan interfase untuk input dan pengola-han data (Gambar 3). Peta pada menu utama menampilkan lokasi ke (9) DI yang ada di DAS Sampean. Ke (9) DI tersebut membentuk suatu Jar-ingan DI di dalam DAS. Setiap lokasi DI dihubungkan dengan suatu form untuk input data ke dalam database dengan mengklik “titik-merah” pada peta DI tersebut.
Sedangkan, Skema merupakan interfase untuk luaran program dan hasil analisa (Gambar 4).
Gambar 4. Menu utama: Skema 3.1.2 Form untuk Input Data
Terdapat enam sub menu untuk memasukkan data ke dalam PAA. Input data untuk PAA terdiri dari: (1) da-ta debit, (2) dada-ta iklim, (3) dada-ta hujan, (4) dada-ta da- tana-man, (5) jadwal tanam dan (6) kebutuhan air (Gambar 5).
Gambar 5. Menu input data untuk DI Sampean lama Ke enam sub-menu (Gambar 5) merupakan pintu pertama untuk input data. Input data lebih detail di-fasilitasi oleh from input data, sesuai dengan jenis data-nya (debit, hujan, iklim, tanaman).
Contoh form input data ditampilkan dalam Gambar 6 untuk data debit, Gambar 7 untuk data iklim, Gambar 8 untuk data hujan, dan Gambar 9 untuk data tana-man.
PAA didisain untuk memungkinkan data-data (debit, hujan, iklim, dan tanaman) dimasukkan per wilayah DI. Jika tidak tersedia data per DI, maka diambil data dari lokasi terdekat.
Gambar 6. Form input data debit
Gambar 7. Form input data iklim
Gambar 8. Form input data hujan
Form input data hujan (Gambar 8) memungkinkan pengguna untuk memasukkan data hujan lebijh dari 1 stasiun/per DI, data hujan wilayah selanjutnya dihi-tung berdasarkan nilai rerata dari masing-masing sta-siun hujan.
Gambar 9. Form input data tanaman 3.1.3 Form untuk Pengolahan dan Analisa Data Sub –menu berikutnya berfungsi untuk perhitungan dan analisa. Misalnya, sub-menu untuk perhitungan evapo-transpirasi potensial (Gambar 10). Sub-menu ini akan terisi secara otomatis setelah pengguna memasukkan data-data klimatologi yang dibutuhkan (suhu max, su-hu min, lama penyinaran, kelembaban relatif, kece-patan angin).
Gambar 10. Sub-menu dan form untuk perhitungan evapotranspirasi potensial
Gambar 11 menampilkan contoh sub-menu dan form un-tuk perhitungan hujan efektif dan kebutuhan air tana-man palawija. Sub-menu akan aktif secara otomatis se-telah pengguna memasukkan data hujan, data tanaman dan koefisien tanaman.
Gambar 11. Sub-menu dan form untuk perhi-tungan hujan efektif dan kebutuhan air tanaman
palawija 3.2 Visualiasai Hasil Analisa
Visualisasi hasil analisa dilakukan melalui Tabel dan Grafik. Kebutuhan, alokasi dan neraca air irigasi per DI, untuk setiap periode (10 harian), pada tahun ber-jalan (misalnya: tahun 2009) ditampilkan dalam bentuk table. Gambar 12.
Gambar 12. Alokasi air untuk DI Batu Remuk, pe-riode 1, Januari 2009.
Gambar 12, menampilkan contoh skema alokasi air untuk DI Batu Remuk, pada peride ke:1, bulan Januari tahun 2009. Didapatkan informasi: luas areal layanan 362 Ha, dengan luas tanaman padi 341 Ha dan luas ta-naman palawija 6 Ha. Kebutuhan air sebesar 6954 lt per detik. Sementara, pada saat yang sama ketersediaan debit air 433 liter/detik. Rekomendasi PAA adalah: se-suaikan. Dalam hal ini, kebutuhan air tidak dapat di-penuhi oleh ketersediaan air di sungai, sehingga pola tanam perlu disesuaikan dengan ketersediaan air atau mengandalkan hujan yang masih banyak jatuh di bulan Januari.
Kebutuhan, alokasi dan neraca air irigasi per DI, untuk setiap periode (10 harian), pada tahun berjalan (misal-nya: tahun 2009) ditampilkan bersama dalam bentuk tabel Gambar 13.
Gambar 13. Skema alokasi air DI di dalam DAS Tabel pada Gambar 14 menampilkan rekap da-ta:kebutuhan, ketersediaan, dan neraca air per periode untuk semua DI. Tabel ini berguna untuk melihat se-cara sekilas distribusi air antar DI.
Gambar 14. Tabel rekap alokasi air antar DI Informasi yang sama dengan Gambar 14 selanjutnya dapat ditampilkan dalam bentuk histogram Gambar 15 yang dapat secara cepat menampilkan neraca air pada ke sembilan wilayah DI di DAS Sampean.
Selanjutnya, aplikasi PAA untuk DAS atau satuan wi-layah irigasi yang lain dapat dilakukan dengan memodi-fikasi skema hubungan antar DI.
Gambar 15. Neraca air per DI untuk periode ke 1, Januari 2009
Jumlah DI pada skema (Gambar 4) dapat dikurangi atau ditambah sesuai dengan kebutuhan dan situai masing-masing DAS (wilayah kerja UPT).
4. SIMPULAN
Penelitian ini telah menghasilkan PAA yang sederhana dan mudah dioperasikan. PAA berfungsi untuk men-ghitung kebutuhan air dan ketersedaiaan air irgasi serta alokasi air antar DI di dalam suatu DAS. PAA juga di-desain untuk fleksibel diterapkan di Wilayah Irigasi (DAS yang lain) dengan sedikit modifikasi skema jar-ingan. PAA dapat dikembangkan lebih lanjut dengan merubah prgram EXCEL ke program CALC Open Office. Sehingga tersedia perangkat lunak yang benar free untuk dapat dipakai secara luas.
5. UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada UPT PSAWS Sampean Baru dan UPT PSAWS Bondoyudo Mayang yang telah memberikan kontibusi data dan pendanaan terhadap pengembangan PAA.
6. DAFTAR PUSTAKA
[1] Raes, D. 2009. “AquaCrop: Reference Manual”. FAO – Land and water Division. Rome. Italy. [2] Stockle, C.O. and Nelson, R. 2003. “Cropping
Sys-tems Simulation Model User`s Manual”. Bio-logical Systems Engineering Department – Washington State University.
[3] Clarke, D. 1998. “CropWat for Windows: User Guide”. University of Southampton.
[4] Allen, R.G.. 1998. “Crop Evapotranspiration - Guidelines for Computing Crop Water Re-quirement”. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Rome.
