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 : GIilang Idfi
NRP : 3106 100 024
Jurusan : Teknik Sipil FTSP-ITS
Dosen pembimbing : 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?
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 ?
1.4 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 Batasan Masalah
1. Studi ini hanya mencakup Jaringan Irigasi Mangetan Kanal, tidak mencakup Jaringan Irigasi Porong Kanal.
2. Masalah sedimentasi dan kerusakan saluran tidak dibahas, hanya menganalisa air untuk saluran irigasi.
3. Periode pemberian air untuk irigasi dilakukan setiap 10 harian.
4. Debit andalan yang digunakan adalah debit yang berasal dari Bendung Lengkong, bukan debit dari hulu Sungai Porong. 5. 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 EvapotranspirasiPada 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 = ( 0.25 + 0.5 ( n / N ) ) Ra
Rn1 = 2.01 x 109. T4 ( 0.34 – 0.44 ed 0.5 ) ( 0.1 + 0.9 n/N )
F ( u ) = 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.
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 1 i n 1
Ri
R
... (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 sifat-sifat 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
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.
5. 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
Sumber : Standar PerencanaanIirigasi KP – 01 : 1986
Tabel 2.2. Koefisien Tanaman Tebu
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
Jaringan Primer 80%
Jaringan Sekunder 90%
Jaringan T ersier 90%
T otal EI 65%
Efisiensi Irigasi
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 ).
Periode
Tengah Bulan Variasi Biasa Variasi Unggul 1 1.1 1.1 0.5 2 1.1 1.1 0.95 3 1.1 1.05 0.96 4 1.1 1.05 1.05 5 1.1 0.95 1.02 6 1.05 0 0.95 7 0.95 - 0 8 0 - -Padi Jagung Periode Bulan 0 - 1 0.55 1 - 2 0.8 2 - 2,5 0.9 2,5 - 4 1 4 - 10 1.05 10 - 11 0.8 11 - 12 0.6 - -Tebu
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 : A11.X1 + A12.X2 + …+ A1n.Xn = b1 A21.X1 + A22.X2 + …+ A2n.Xn = b2 : 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: Melakukan perhitungan operasi baris elementer (OBE) pada setiap baris termasuk baris fungsi tujuan sehingga didapat bahwa POM sudah menjadi PBS, dan PK menjadi PNB.
Langkah 4: 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 3.1 Bagan Alir Pengerjaan Tugas Akhir
Gambar 3.2 Bagan Alir Optimasi Program Linear
BAB IV
ANALISA HIDROLOGI
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
Debit Andalan ( m³/dt ) Volume Andalan ( m³ )
I 16.460 14221440 II 16.321 14101344 III 17.478 15100992 I 13.699 11835936 II 15.650 13521600 III 9.443 8158752 I 10.979 9485856 II 8.405 7261920 III 9.270 8009280 I 9.080 7845120 II 11.400 9849600 III 14.167 12240288 I 15.619 13494816 II 16.841 14550624 III 14.167 12240288 I 13.870 11983680 II 13.358 11541312 III 13.784 11909376 I 11.986 10355904 II 12.420 10730880 III 12.083 10439712 I 9.734 8410176 II 8.460 7309440 III 7.034 6077376 I 7.244 6258816 II 6.292 5436288 III 9.856 8515584 I 7.244 6258816 II 6.869 5934816 III 6.544 5654016 I 7.981 6895584 II 10.420 9002880 III 14.358 12405312 I 12.129 10479456 II 16.898 14599872 III 17.261 14913504 Bulan Januari Februari Maret Nopember Desember April Mei Juni Juli Agustus September Oktober
Tabel 4.5 Rekapan Debit Andalan ( m³/dt ) dan
Volume Andalan (m3) per Musim Daerah Irigasi
Musim Debit Andalan ( m³/dt ) Volume Andalan ( m³ )
Hujan 168.10 145236672
Kemarau 1 150.94 130412160
Kemarau 2 105.77 91381824
TOTAL 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
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 ( ea-ed )
= 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
Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Nop Des 1 Suhu ( T ) oC 27.5 27.4 27.5 28.1 27.9 26.7 26.6 26.3 27.3 28.6 28.7 28.0
2 Kelembaban Relatif ( RH ) % 83 83 84 79 79.33 77.33 77 71 69.67 68.67 70 80.33 3 Lama Penyinaran ( n/N ) % 48.00 62.67 55.33 75.33 79.00 83.67 91.33 96.33 96.33 86.00 80.67 50.33 km/jam 10.70 11.50 10.77 9.93 11.53 12.83 12.20 10.63 10.60 10.67 10.70 8.33 km/day 256.8 276 258.48 238.32 276.7 308 292.8 255 254 256.1 256.8 199.9
Sumber : Stasiun Klimatologi Karangploso
No JENIS DATA Satuan Bulan
4 Kecepatan Angin ( u )
Sumber : Stasiun Meteorologi Karang Ploso
Tabel 4.7 Tabel Perhitungan Evaporasi Potensial Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Nop Des
1 Tekanan Uap Jenuh (ea) mbar 36.75 36.54 36.75 38.03 37.59 35.07 34.86 34.23 36.33 39.18 39.41 37.80 2 Tekanan Uap Nyata (ed) mbar 30.50 30.33 30.87 30.04 29.82 27.12 26.84 24.30 25.31 26.90 27.59 30.36 3 Perbedaan Tek. Uap (ea-ed) mbar 6.25 6.21 5.88 7.99 7.77 7.95 8.02 9.93 11.02 12.28 11.82 7.44 4 Fungsi Angin f(U) km/hari 0.96 1.02 0.97 0.91 1.02 1.10 1.06 0.96 0.96 0.96 0.96 0.81 5 Faktor Pembobot ( 1 – W ) 0.24 0.24 0.24 0.22 0.23 0.24 0.24 0.24 0.23 0.22 0.22 0.23 6 Radiasi extra terrestial (Ra) mm/hari 15.95 16.05 15.55 14.55 13.25 12.60 12.90 13.95 14.95 15.75 15.90 15.85 7 Radiasi gel. Pendek (Rs) mm/hari 7.82 9.04 8.19 9.12 8.55 8.42 9.12 10.21 10.94 10.71 10.39 7.95 8 Radiasi Netto Gel.Pendek (Rns) mm/hari 5.86 6.78 6.14 6.84 6.41 6.32 6.84 7.66 8.20 8.03 7.79 5.96 9 Fungsi Tek. Uap nyata f(ed) 0.097 0.098 0.096 0.099 0.100 0.111 0.112 0.123 0.119 0.112 0.109 0.098 10 Fungsi penyinaran f(n/N) 0.53 0.66 0.60 0.78 0.81 0.85 0.92 0.97 0.97 0.87 0.83 0.55 11 Fungsi suhu f(t) 16.20 16.18 16.20 16.32 16.28 16.04 16.02 15.96 16.16 16.42 16.44 16.30 12 Radiasi netto Gel. Panjang (Rn1) mm/hari 0.84 1.05 0.93 1.25 1.32 1.52 1.65 1.90 1.85 1.60 1.48 0.88 13 Radiasi netto (Rn) mm/hari 5.03 5.73 5.22 5.58 5.09 4.80 5.18 5.76 6.35 6.43 6.31 5.08 14 Faktor Pembobot Rn ( W ) 0.76 0.76 0.76 0.78 0.77 0.76 0.76 0.76 0.77 0.78 0.78 0.77 15 Faktor koreksi (c ) 1.10 1.10 1.00 0.90 0.90 0.90 0.90 1.00 1.10 1.10 1.10 1.10
Potensial Evapotranspirasi (Eto) mm/hari 5.79 6.46 5.33 5.36 5.17 5.17 5.38 6.66 8.05 8.37 8.17 5.83
No PERHITUNGAN Satuan Bulan
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
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 240.0 215.0 110.0 101.0 84.0 84.0 84.0 65.0 53.0 39.8 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 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 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 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 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 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 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 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
Sumber : Hasil Perhitungan
Desember Juli Agustus September Oktober Nopember Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni
Re 80 % Re padi Re tebu Re pol
mm/10 hari mm/hari mm/hari mm/hari
2 3 4 5 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 7.95 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 65.0 4.55 3.9 24.61 I 88.0 6.16 5.3 0.00 II 66.0 4.62 4.0 0.00 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 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
Sep Oct Mar Apr Mei Jun Jul Agt Bulan 1 Nov Des Jan Feb
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 %
Tabel 5.4 Perhitungan Curah Hujan Efektif untuk Tanaman Palawija
50 % Re80 Re Eto Re pol
mm/10 hari mm/bulan mm/bulan mm/bulan
1 2 3 4 5 6 7 8 I 0.0 0.00 0.00 II 0.0 0.00 0.00 III 4.4 0.00 0.00 I 0.0 7.95 7.95 II 2.5 7.95 7.95 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 I 44.0 0.00 0.00 II 33.0 0.00 0.00 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 I 3.5 0.00 0.00 II 2.5 0.00 0.00 III 2.5 0.00 0.00 I 1.5 0.00 0.00 II 0.3 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 I 0.0 0.00 0.00 II 0.0 0.00 0.00 III 0.0 0.00 0.00
Sumber : Hasil Perhitungan
0.00 Okt 0.0 0.0 0.00 Agt 0.0 174.9 0.00 Sep 0.0 187.7 0.00 Jul 0.0 129.4 0.00 Mei 1.8 184.9 0.00 Jun 0.0 0.0 46.01 Apr 8.5 185.8 0.00 Feb 98.5 0.0 0.00 Mar 62.0 141.2 24.65 Jan 90.8 193.1 76.28 Nov 4.4 138.0 0.00 Des 26.0 191.9
Bulan periode Re pol
mm/hari
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
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 berbeda-beda. 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
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sept Okt Nop Des
1 Eto mm/hari 5.79 6.46 5.33 5.36 5.17 5.17 5.38 6.66 8.05 8.37 8.17 5.83 2 Eo = Eto x 1.10 mm/hari 6.37 7.10 5.86 5.90 5.68 5.69 5.92 7.32 8.85 9.21 8.99 6.41 3 P mm/hari 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 4 M = Eo + P mm/hari 8.37 9.10 7.86 7.90 7.68 7.69 7.92 9.32 10.85 11.21 10.99 8.41 5 T hari 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 6 S mm 250 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 7 k = MT/S 1.00 0.91 0.79 0.79 0.77 0.77 0.79 0.93 1.09 1.12 1.10 0.84 mm/hari 13.21 15.23 14.44 14.47 14.33 14.33 14.48 15.38 16.39 16.63 16.48 14.79 l/dt/ha 1.53 1.76 1.67 1.67 1.66 1.66 1.68 1.78 1.90 1.92 1.91 1.71 Sumber : Hasil Perhitungan
Kebutuhan air untuk pengolahan tanah padi Sawah
` Parameter Satuan Bulan
8 LP = (M.ek
) / ( ek - 1 )
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
DR mm/hari mm/hari mm/hari mm/hari C1 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 0.00 III 6.46 43 3.01 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 I 5.33 51 3.57 2.00 LP LP LP LP 14.44 12.87 1.49 2.29 II 5.33 30 2.10 2.00 1.10 LP LP LP 14.44 14.34 1.66 2.55 III 5.33 43 3.01 2.00 1.10 1.10 LP LP 14.44 13.43 1.55 2.39 I 5.36 7 0.49 2.00 0.83 1.10 1.10 1.10 1.10 5.81 8.15 0.94 1.45 II 5.36 5 0.35 2.00 1.67 1.05 1.10 1.10 1.08 5.72 9.04 1.05 1.61 III 5.36 5 0.35 2.00 1.67 1.05 1.05 1.10 1.07 5.63 8.95 1.04 1.59 I 5.17 3 0.21 2.00 1.67 1.05 1.05 1.05 1.05 5.25 8.71 1.01 1.55 II 5.17 0.5 0.04 2.00 1.67 0.95 1.05 1.05 1.02 4.65 8.28 0.96 1.48 III 5.17 0 0.00 2.00 0.83 0.70 0.95 1.05 0.90 2.84 5.67 0.66 1.01 I 5.17 0 0.00 2.00 0.00 0.70 0.95 0.55 1.21 3.21 0.37 0.57 II 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 2.93 III 5.38 0 0.00 2.00 1.10 1.10 LP LP 14.48 16.48 1.91 2.93 I 6.66 0 0.00 2.00 0.83 1.10 1.10 1.10 1.10 7.32 10.15 1.18 1.81 II 6.66 0 0.00 2.00 1.67 1.05 1.10 1.10 1.08 7.21 10.88 1.26 1.94 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 0.00 2.00 0.83 0.70 0.95 1.05 0.90 7.24 10.07 1.17 1.79 I 8.37 0 0.00 2.00 0.00 0.70 0.95 0.55 4.60 6.60 0.76 1.18 II 8.37 0 0.00 2.00 0.00 0.00 0.70 0.23 1.95 3.95 0.46 0.70 III 8.37 0 0.00 2.00 0.00 0.00 0.00 2.00 0.23 0.36 Musim Bulan periode Re 80
PADI
Eto Re P WLR Koefifien Tanaman Etc NFR
Hujan Nop Des Jan Feb Kemarau 1 Mar Apr Mei Okt Juni Agst Juli Sept Kemarau 2
Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 5.8 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Palawija Untuk Awal Tanam Nopember 1
DR mm/hari mm/hari C1 C2 C3 C mm/hari mm/hari 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 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Musim Bulan periode Re 80
PALAWIJA
Re Koefifien Tanaman Etc NFR
Hujan Nop Jan Des Feb Kemarau 1 Mar Apr Mei Juni Sept Kemarau 2 Juli Agst Okt Eto
Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 5.9 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Tebu Untuk Awal Tanam Nopember 1
DR mm/hari mm/hari C1 C2 C3 C mm/hari mm/hari l/dt/ha l/dt/ha
I 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 III 6.46 43.0 2.58 1.00 1.00 1.00 1.00 6.46 3.88 0.45 0.69 I 5.33 51.0 3.06 1.05 1.00 1.00 1.02 5.42 0.00 0.00 0.00 II 5.33 30.0 1.80 1.05 1.05 1.00 1.03 5.51 0.00 0.00 0.00 III 5.33 43.0 2.58 1.05 1.05 1.05 1.05 5.60 0.00 0.00 0.00 I 5.36 7.0 0.42 1.05 1.05 1.05 1.05 5.63 0.00 0.00 0.00 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 III 5.38 0.0 0.00 1.05 1.05 1.05 1.05 5.65 5.65 0.65 1.01 I 6.66 0.0 0.00 1.05 1.05 1.05 1.05 6.99 6.99 0.81 1.24 II 6.66 0.0 0.00 1.05 1.05 1.05 1.05 6.99 6.99 0.81 1.24 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 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
Musim Bulan periode Re 80
TEBU
Re Koefisien Tanaman Etc NFR
Hujan Nop Des Jan Feb Kemarau 1 Mar Mei Apr Juni Kemarau 2 Juli Sept Agst Okt Eto
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
I 2843.08 209.54 754.36 II 2843.08 515.48 733.41 III 2748.31 913.61 631.22 I 1421.95 0.00 493.29 II 1482.39 0.00 521.87 III 1015.14 0.00 208.92 I 799.99 0.00 112.66 II 915.68 0.00 266.97 III 537.13 0.00 186.90 I 0.00 642.34 131.33 II 0.00 314.55 367.52 III 0.00 0.00 596.38 I 1980.00 0.00 0.00 II 2206.15 0.00 0.00 III 2066.15 0.00 0.00 I 1254.03 726.23 0.00 II 1391.05 800.50 0.00 III 1377.30 828.01 0.00 I 1340.23 813.22 0.00 II 1274.44 810.57 0.00 III 872.46 784.08 834.41 I 493.42 514.73 835.77 II 307.69 252.06 835.77 III 307.69 0.00 835.77 I 2535.38 137.98 869.29 II 2535.38 339.44 869.29 III 2535.38 601.60 869.29 I 1562.20 901.45 1075.59 II 1674.35 993.64 1075.59 III 1657.28 1027.79 1075.59 I 1864.35 1266.72 1299.73 II 1823.09 1262.60 1196.58 III 1549.44 1221.34 1093.43 I 1016.06 832.86 1030.35 II 608.21 407.85 944.48 III 307.69 0.00 858.62
Musim Bulan periode
Hujan Nop Des Jan Feb Kemarau 1 Mar Apr Mei Juni Kemarau 2 Juli Agst Sept Okt
Padi Polowijo Tebu (m3/ha) (m3/ha) (m3/ha)
Sumber : Hasil perhitungan
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.
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 : 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
Padi Jagung Tebu
( Rp / Ha ) ( Rp / Ha ) ( Rp / Ha )
1 Harga Produk ( Rp/ton) 1100000 1350000 1075000
2 Rata - rata produksi Sawah ( ton/Ha ) 8 4 5
3 8560550 5570685 4937560 4 3285550 1619930 219060 5 5275000 3950755 4718500 No. Uraian Biaya Produksi / Ha Hasil Produksi / Ha Keuntungan Komoditi / Ha
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
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
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 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 -Palawija- Tebu
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 Total Padi Palawija Tebu ( Ha )
Hujan 0 5537 3683 9220 Kemarau 1 9021 0 3683 12704 Kemarau 2 4633 4388 3683 12704.00 Nop.3 72.58 272.58 128613850235.00 100.00 100.00
Awal Tanam Musim Luas Tanaman ( Ha ) Intensitas ( % ) Total ( % ) Pendapatan ( Rp )
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
Tabel 6.5 Rekapan Besarnya Intensitas Tanaman dan Keuntungan Dari Hasil Optimasi
Pada Awal Tanam Nopember 1 – Desember 2
Luas Total Padi Palawija Tebu ( Ha ) Hujan 0 623 3200 3823 Kemarau 1 9504 0 3200 12704 Kemarau 2 2181 7342 3200 12723.00 Hujan 0 1954 3683 5637 Kemarau 1 2432 6594 3683 12709 Kemarau 2 8967 0 3683 12650.00 Hujan 0 5537 3683 9220 Kemarau 1 9021 0 3683 12704 Kemarau 2 4633 4388 3683 12704.00 Hujan 0 51 3000 3051 Kemarau 1 7100 2603 3000 12703 Kemarau 2 0 9703 3000 12703 Hujan 0 1531 3683 5214 Kemarau 1 9021 0 3683 12704 Kemarau 2 3845 1493 3683 9021.00
Awal Tanam Musim Luas Tanaman ( Ha ) Intensitas ( % ) Total ( % ) Pendapatan ( Rp )
Nop.1 30.09 230.24 108207443581.00 100.00 100.15 Nop.2 44.37 243.99 111218819264.00 100.04 99.57 Nop.3 72.58 272.58 128613850235.00 100.00 100.00 71.01 Des.1 24.02 224.00 100436016941.00 99.99 99.99 Des.2 41.04 212.05 97192551700.00 100.00
Sumber : Hasil Perhitungan
Tabel 6.6 Grafik Hubungan Antara Pendapatan dan Awal Tanam
Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 6.7 Grafik Hubungan Antara Intensitas dan Awal Musim Tanam
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
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 Luas Baku MK1 MK2 1 Balongbendo 1691 921 215 470 1006 215 - 470 2 Krian 1497 793 138 404 855 138 - 404 3 Wonoayu 2110 765 574 732 991 174 - 732 4 Taman 942 819 39 83 780 39 - 83 5 Gedangan 827 485 227 102 648 67 - 102 6 Tulangan 1846 482 385 964 673 185 - 964 7 Candi 1148 572 306 176 866 106 - 176 8 Sidoarjo 849 365 316 129 430 278 - 129 9 Sukodono 1794 1454 82 258 1372 82 - 258 12704 6656 2282 3318 7621 1284 0 3318
Musim Hujan (MH) Musim Kemarau Palawija (Ha) Padi (Ha) Tebu (Ha) No Kecamatan
Sawah (Ha) Padi (Ha) Polowijo (Ha) Tebu (Ha)
Jumlah
Sumber : Dinas Pengairan Sidoarjo 2007
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
Luas Total
Padi Palawija Tebu ( Ha )
Hujan 6656 2282 3318 12256 59782005910 Kemarau 1 7621 1284 8905 45273544420 Kemarau 2 7621 0 7621 40200775000 Total 145256325330 59.99 226.56
Musim Luas Tanaman ( Ha ) Intensitas ( % ) Keuntungan ( Rp )
96.47 70.10
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% .
BAB VII
KESIMPULAN DAN SARAN
7.1
KesimpulanDari hasil perhitungan dan analisa pada bab – bab sebelumnya, beberapa kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :
1. 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.
2. 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.
3. 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
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 %.
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. 128.613.850.235dengan 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 .
