STUDI OPTIMASI TATA GUNA AIR PADA PENGEMBANGAN J.I PETERONGAN SEHUBUNGAN DENGAN PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN D.I DELTA BRANTAS

1

MAKALAH TUGAS AKHIR

STUDI OPTIMASI TATA GUNA AIR PADA PENGEMBANGAN J.I

PETERONGAN SEHUBUNGAN DENGAN PERUBAHAN TATA GUNA

LAHAN D.I DELTA BRANTAS

AYU SUSANTI NRP 3108 100 118

Dosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Nadjadji Anwar, MSc

JURUSAN TEKNIK SIPIL

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012

2

STUDI OPTIMASI TATA GUNA AIR PADA PENGEMBANGAN J.I PETERONGAN

SEHUBUNGAN DENGAN PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN D.I DELTA

BRANTAS

Nama Mahasiswa

: AYU SUSANTI

NRP

: 3108 100 118

Jurusan

: Teknik Sipil FTSP-ITS

Dosen Pembimbing

: Prof. Dr. Ir. Nadjadji Anwar, MSc.

ABSTRAK

Jaringan Irigasi Peterongan ada di wilayah Kabupaten Jombang, dengan luas layanan mencapai 7091 Ha dan terdiri dari 177 petak tersier. Pada saat ini, kebutuhan air dialiri dari Waduk Siman melalui Saluran Sekunder Lemurung, kemudian masuk Kali Talang dan Kali Pait Atas. Pemenuhan kebutuhan air irigasi tidak bisa optimal, hanya berkisar antara 30%-40% dari ketersediaan air yang ada. Hal ini diakibatkan oleh panjangnya saluran serta keterbatasan bangunan operaisonal, sehingga terjadi banyaknya kehilangan air. Selain itu juga karena adanya kebocoran air akibat rusaknya saluran dan penyadapan liar yang tidak bertanggung jawab. Untuk mengatasi kekurangan air, para petani di daerah ini membuat sawah tadah hujan dan mengggunakan sistem pompa air di musim kemarau. Luas areal persawahan yang dialiri oleh sistem pompanisasi sekitar 389 Ha yang terletak di Desa Kapuh Kajang, Sembung, Gempol Legundi, Tanggungan, Glagah, dan Desa Pati Kelem. Oleh karena kurangnya alokasi air di Jaringan Irigasi Petrongan, maka pola tanam yang digunakan adalah Padi Polowijo-Polowijo dengan intensitas tanam 225% dengan produksi padi berkisar antara 3,50 ton/Ha – 4,80 ton/Ha. Sekarang ini pengembangannya J.I Peterongan akan diambilkan debit pada Saluran Induk Mrican Kanan, karena itu dalam studi ini akan dilakukan analisa dengan menggunakan program bantu Quantity Methods for Windows 2 dengan input kebutuhan air tiap masing – masing jenis tanaman dari J.I Peterongan dan Mrican Kanan dan volume andalan dari Inflow Mrican sebagai kendala atau batasan. Output dari perhitungan ini ialah luasan tiap jenis tanaman pada tiap musim tanam.

Berdasarkan besarnya volume andalan dan kebutuhan air yang ada, hasil perhitungan menggunakan bantu QM for Windows 2 didapat intensitas tanam terbesar yaitu 300% pada pemodelan 1(debit eksisting mrican kanan) di awal tanam Okt III,Nop I, Nop II, Des I, dan Des II. Untuk pemodelan 2 (debit sisa) alternatif pertama, intensitas tanam pada semua awal tanam untuk mrican Kanan sebesar 300%, dan bervariasi untuk Peterongan yaitu dengan intensitas terbesar pada awal tanam Desember I dengan intensitas 293,32 % . Dan untuk alternatif kedua intensitas mrican kanan mencapai 300% untuk semua awal tanam, dan 300% pada peterongan di awal tanam Nopember I sampai Desember II.

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

J.I Peterongan merupakan jaringan Irigasi yang ada di Jombang. Jaringan irigasi ini merupakan bagian dari arel layanan Saluran Induk Pari Terong yang berasal dari Bendung Gerak Mrican yang terletak di Jung Biru Kabupaten Kediri. Batas arel layanan Irigasi Peterongan ini meliputi; sebelah utara dibatasi oleh Kali Ring Ngotok, sebelah timur dibatasi oleh Pembuang Tejo, sebelah selatan dibatasi oleh Rencana Saluran Peterongan, dan sebelah barat dibatasi oleh Saluran Induk Papar.

Luas layanan Jaringan Irigasi Peterongan mencapai 7091 Ha dan terdiri dari 177 petak tersier. Pada saat ini kebutuhan air irigasi dialiri dari Waduk Siman. Pemenuhan kebutuhan air irigasi tidak bisa optimal yaitu sekitar 30-40%. Untuk mengatasi kekurangan air, para petani membuat sawah tadah hujan dan menggunakan sistem pompa air pada musim kemarau. Luas areal persawahan yang dialiri sitem pompanisasi sekitar 389 Ha yang terletak di Desa Kepuh

Kajang, sembung, Gempol Legundi,

Tanggungan, Glagahan, dan Desa Jati Pelem. Karena kurangnya alokasi air tersebut, maka pola tanam yang digunakan adalah Padi Polowijo-Polowijo dengan intensitas tanam 225% dengan produksi padi berkisar antara 3,50 ton/Ha- 4,80 ton/Ha.

Dalam pengambangannya, Saluran Induk Peterongan akan mengambil air dari B.Pp.30 di Saluran Induk Papar yang dalam kondisi masih baik. Jaringan Irigasi Peterongan sebenarnya sudah ada, tetapi tidak sepanjang rencana pengembangan. Adapun fisik yang sudah dilaksanakan sejak tahun 1999-2003 dengan panjang saluran 3000 m yang melayani kebutuhan 700 Ha.

Kondisi lahan J.I Peterongan saat ini merupakan lahan beririgasi bagian hilir dari Sistem Irigasi Waduk Siman, sedangkan kondisi sistem irigasi sebagian irigasi setengah teknis dan irigasi teknis.

Rencana pemenuhan kebutuhan air pada pengembangan Daerah Irigasi ini adalah dengan memindahkan alokasi air Daerah Irigasi Delta Brantas dimana telah terjadi perubahan tata guna lahan irigasi

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari tugas akhir ini telah dibagi menjadi beberapa poin berikut :

1. Bagaimana perubahan tata guna lahan setiap tahunnnya di DI Delta Brantas?

2. Berapa debit yang bisa dialirkan ke J.I Peterongan yang berasal dari tahanan DI Delta Brantas?

3. Bagaimana kebutuhan air di J.I Peterongan dengan pola-pola tanam yang diajukan? 4. Bagaimana teknik optimasi agar luas daerah

yang terairi maksimum?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui luas area J.I Peterongan yang dapat diairi

2. Mengetahui perubahan tata guna lahan di DI Delta brantas sehingga akan diketahui alokasi air yang dapat dialirkan

3. Menghitung kebutuhan air di J.I Peterongan dengan pla-pola tanam yang dianjurkan 4. Mengoptimasi kebutuhan air di J.I Peterongan

sehingga luas yang bisa terairi maksimum.

1.4 Batasan Masalah

1. Debit tahanan akibat perubahan tata guna lahan DI Delta Brantas,tidak dihitung secara fungsional tetapi hanya perkiraan dari regresi data-data debit inflow terhadap perubahan tata guna lahan pada tahun-tahun sebelumnya.

2. Penelitian tidak mencakup perencanaan

saluran J.I Peterongan.

3. Kondisi D.I Mrican Kanan diasumsikan sama dengan kondisi J.I Peterongan

4. Data-data yang digunakan adalah data sekunder.

5. Pola tanam yang dihitung merupakan

kombinasi dari padi dan polowijo, dan tebu, karena merupakan target dari pengambangan DI. Peterongan ini.

6. Pembagian awal tanam direncanakan 7 awal tanam yang berbeda mulai dari awal tanam Oktober II – Desember II 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.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kebutuhan Air Irigasi

a. Penggunaan Konsumtif (ETc)

Penggunaan konsumtif dihitung dengan rumus berikut

ETc = Kc x ETo Dimana :

ETc = evapotranspirasi tanaman, mm/ hari

Kc = Koefisien tanaman

ETo = evapotransirasi tanaman acuan, mm/

hari

b. Evapotranspirasi

Pada 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.

c. Koefisien Tanaman

Harga – harga koefisien tanaman padi yang diberikan pada Tabel 2.1 berikut ini.

Tabel 2.1 Tabel Koefisien Tanaman

periode periode

tengah bulan variasi biasa Variasi unggul Bulan 1 1.1 1.1 0.5 0 - 1 0.55 2 1.1 1.1 0.95 1 - 2 0.8 3 1.1 1.05 0.96 2 - 2.5 0.9 4 1.1 1.05 1.05 2.5 - 4 1 5 1.1 0.95 1.02 4 - 10 1.05 6 1.05 0 0.95 10 - 11 0.8 7 0.95 - 0 11 - 12 0.6 8 0 - - - -Tebu Padi _Jagung

Sumber :Direktorat Jendral Pengairan, Standar Perencanaan Irigasi KP – 01

d. Curah Hujan Efektif

Suatu daerah dan dapat digunakan tanaman untuk pertumbuhannya. Jumlah curah hujan yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman tergantung pada jenis atnaman. Untuk tanaman padi probabilitas curah hujan yang digunakan sebesar 80%, sedangkan probabilitas 50% digunakan pada tanaman palawijo. Dalan pengerjaan Tugas Akhir ini, data yang diperoleh berupa data curah hujan selama 20 tahun dari tahun 1991 – 2010.

Tahap awal perhitungan curah hujan efektif adalah dengan perhitungan probabilitas curah hujan rata-rata.

Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut :

1. Mengurutkan data curah hujan pada

Lampiran B Tabel B.1 per-baris 10 harian mulai yang terbesar hingga terkecil.

2. Setelah data diurutkan seperti tertera pada

Lampiran B Tabel B.2 , digunakan rumus

Weibull untuk penentuan besarnya

probabilitas curah hujan tiap kolomnya.

)

1

(





N

m

P

Dimana : P = probabilitas data (%)

m = nomor urut data curah hujan dari yang terbesar hingga terkecil

n = jumlah data di setiap baris = 20

)

1

20

(





m

P

5

3. Jika probabilitas yang dihitung memakai

rumus tidak tepat menghasilkan prosentase 80% dan 50%, maka dilakukan interpolasi. Setelah perhitungan probabilitas curah hujan selesai, maka dilakukan perhitungan curah hujan efektif dengan langkah sebagai berikut :

1. Menghitung nilai curah hujan efektif dari

nilai curah hujan rata-rata 10 harian dengan probabilitas 80% dan 50% dengan memakai rumus :

Re80 = ( 0,7x R80)/10

Re50 = ( 0,7x R50)/10

2. Curah hujan efektif 80% digunakan untuk

menghitung kebutuhan air untuk padi, sedangkan probabilitas 50% digunakan untuk menghitung kebutuhan air untuk palawijo.

Sedangkan untuk curah hujan efektif masing – masing tanaman ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (SPI KP 1: 1986) :

e. 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.

f. 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.

g. Kebutuhan Penyiapan Lahan

Untuk perhitungan kebutuhan irigasi selama penyiapan lahan, digunakan

metode yang dikembangkan oleh van de Goor dan Zijlstra (1968). Metode tersebut didasarkan pada laju air konstan dalam 1/dt selama periode penyiapan lahan dan menghasilkan rumus berikut :

IR = M ek/ (ek– 1) dimana :

IR = Kebutuhan air irigasi di tingkat

persawahan, mm/ hari

M = Kebutuhan air untuk mengganti/

mengkompensari kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan

M = Eo + P, mm/ hari

Eo = Evaporasi air terbuka yang diambil 1,1, ETo selama penyiapan lahan, mm/ hari

P = Perkolasi

k = MT/S

T = jangka waktu penyiapan lahan, hari

S = kebutuhan air, untuk penjenuhan

ditambah dengan laposan air 50 mm, yakni 200 + 50 = 250 mm seperti yang sudah diterangkan di atas.

h. Penggantian 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 tiak 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.

i. 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 Tersier 90%

Total EI 65%

Efisiensi Irigasi

Sumber : Direktorat Jendral Pengairan, Standar Perencanaan Irigasi KP – 01

6

j. 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 ).

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

NFRpol = Etcpol – Repol

NFRtebu = Etctebu – Retebu

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)

k. 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 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

2.2 Ketersediaan Air Andalan

Debit andalan adalah debit yang tersedia untuk keperluan tertentu, misalnya irigasi, air minum, PLTA sepanjang tahun dengan resiko kegagalan tertentu. Andalan dimaksud adalah nilai probabilitas 80% untuk kondisi musim kemarau (pesimis) dan 50% untuk kondisi normal (rerata). Perhitungan menggunakan cara statistika dengan asumsi distribusi data pola normal atau log normal dan lain-lain.

Distribusi normal banyak digunakan dalam analisis hidrologi, misal dalam analisis frekuensi curah hujan, analisis statistik dari distribusi rata-rata curah hujan tahunan, debit rata-rata tahunan, debit andalan dan sebagainya. Perhitungan debit andalan menggunakan metode Weibull. Persamaan yang digunakan adalah:

)

1

(





N

m

P

dengan: P = probabilitas kejadian (%)

m = nomor urut data debit dari besar ke

kecil,

N = jumlah data.

(Soewarno. 1995)

Tahapan analisis cara Weibull adalah sebagai berikut:

1. Urutkan data debit pada setengah bulan tertentu dari data yang bernilai besar ke data yang bernilai kecil.

2. Hitung probabilitas kejadian untuk

masing-masing urutan dengan menggunakan

Persamaan diatas.

2.3 Optimasi dengan Program Linear

Permasalahan dalam pengelolaan

sumberdaya air pada dasarnya berkaitan erat dengan usaha untuk memeperoleh hasil dan manfaat yang optimum. Untuk mencapai hasil tersebut salah satu cara dapat dilakukan dengan teknik optimasi. Optimasi dilakukan dengan

memformulasikan permasalahan yang ada

menjadi persamaan matematik. Dalam teknik optimasi, terdapat fungsi tujuan (objective

function) dan kendala (constrain) yang dituangkan dalam persamaan matematik sebagai fungsi variabel keputusan (decision variables). Fungsi tujuan dapat berupa nilai optimum yang

dapat diperoleh ataupun skala prioritas

pemanfaatan sumberdaya air yang ada.

Untuk menyelesaikan persoalan program linier, terutama bila mempunyai jumlah peubah

7

2 1 2 1 4 , . . .( ). . 2 4 2

.z X X samadenganmaks z X X

Min      

yang lebih dari dua buah, maka penggunaan tabel simpleks akan sangat membantu.

Maks/Min :

Z



C

₁

.

b

₁



C

₂

.

b

₂



...



C

_n.

b

_n Pembatas:

0

,...

,

,

.

...

.

.

.

...

.

.

.

...

.

.

3 2 1 2 2 1 1 2 2 2 22 1 21 1 1 2 12 1 11



























X

X

X

b

X

A

X

A

X

A

b

X

A

X

A

X

A

b

X

A

X

A

X

A

n m nm n n m m m m

Bandingkan bentuk standar metode simpleks ini dengan rumusan standar program linier dimana fungsi – fungsi pembatas dapat

bertanda



,



,

atau



. Dalam penyelesaiannya,

rumusan liniernya harus diubah / disesuaikan terlebih dahulu ke dalam bentuk rumusan standart 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 :

2) Semua fungsi kendala dirubah menjadi bentuk persamaan, dengan cara menambah atau mengurangi dengan bilangan – bilangan slack,

surplus atau artifisial.

3) Semua ruas kanan fungsi kendala bertanda positif

4) Semua peubah tidak negatif. Misalnya

0

.

1



X

BAB III

METODOLOGI

3.1 Survey Pendahuluan

Dilakukan penyelidikan guna

memperoleh data yang diperlukan untuk membuat perencanaan pendahuluan. Data yang diperlukanakan dirinci untuk tahap perencanaan

3.2 Pengumpulan Data

Setelah mengidentifikasi dari

permasalahan yang ada di lapangan maka

langkah selanjutnya adalah mencari data

pendukung untuk menyelesaikan permasalahan tersebut. Data yang digunakan dalam penulisan ialah data sekunder. Data sekunder data yang

diperoleh secara tidak langsung berupa catatan maupun hasil penelitian dari pihak lain.

Adapun data-data sekunder tersebut meliputi :

 Skema jaringan irigasi J.I Peterongan yang

akan digunakan untuk menganalisa kebutuhan air

 Data curah hujan yang nantinya akan

digunakan untuk mengetahui curah hujan efektif.

 Data debit inflow untuk menghitung

volume/debit andalan.

 Data Klimatologi yang meliputi suhu udara

rata-rata, kelembaban relatif, lamanya

penyinaran matahari dan kecepatan angin yang terjadi di daerah studi. Data-data tersebut yang nantinya akan diolah untuk mendapatkan besarnya evapotranspirasi yang terjadi pada daerah studi.

 Data pola tanam pada daerah eksisting yang

nantinya akan dijadikan acuan dalam

merencanakan pola tanam yang baik.

 Perubahan tata guna lahan serta debit yang

dialirkan pada DI Delta Brantas setiap tahunnya

 Data pengairan DI Siman, dimana surplus air

yang ada akan dialirkan di J.I Peterongan yang belum terairi.

3.3 Analisa data/proses perhitungan

Tahapan selanjutnya adalah analisa data/proses perhitungan yang meliputi :

 Analisa hidrologi yang membahas

perhitungan volume/debit andalan.

 Analisa klimatologi yang akan membahas

perhitungan evapotranspirasi yang terjadi.

 Analisa kebutuhan air dari tiap-tiap alternatif

pola tanam yang disajikan. Ada beberapa hal yang mempengaruhi besarnya kebutuhan air

yang diperlukan, yakni jenis tanaman,

besarnya perkolasi yang terjadi di lapangan, efisiensi irigasi dan evapotranspirasi.

3.4 Optimasi pola tanam dengan menggunakan program linear

Adapun tahapan yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

a) Menentukan model optimasi.

b) Menentukan peubah-peubah yang akan dioptimasi.

c) Menghitung harga batasan-batasan dalam persamaan model optimasi.

8

 Fungsi Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai ialah memaksimalkan luas area yag terairi

Z =



Xi

= C1.X1 + C2.X2 + C3.X3 …. Dst

 Fungsi kendala

Adapun yang mejadi batasan / kendala antara lain debit air, pola tanam, serta kebutuhan air untuk industri.

Xi

Ai.



= A1.X1 + A2.X2 + A3.X3 + …



Vb

X1,X2,X3 ...



batas maksimal luas areal

yang dioptimasi

X1 , X2 , X3 …



0

Keterangan :

Z = luasan maksimal (ha)

Ai = kebutuhan air masing – masing tanaman (m3)

V = Volume andalan (m3)

Xi = pola tanam masing-masing area

3.5 Analisa hasil optimasi

Tahapan ini diambil untuk mendapatkan luasan optimum yang dapat diairi dengan debit tahanan dari DI Delta Brantas serta kelebihan dari debit DI. Mrican Kanan

Start

Analisa data: - pembagian data eksisting - analisa kebutuhan air - Analisa ketersediaan air

Pemodelan optimasi

Optimasi Linear Programming

Analisa hasil optimasi

Penentuan alternatif terbaik

End Survey pendahuluan

Studi pustaka Pengumpulan data: - data klimatologi, debit, luas, pola tanam

- skema rencana jaringan DI Peterongan

Kesimpulan dan saran

Gambar 3.1 Diagram Alir Tugas Akhir

Start Fungsi tujuan: Max Z = X ijk i = daerah irigasi j = musim tanam k = jenis tanaman Fungsi kendala: 1. Luas lahan n Σ k=1 X ijk = A I

2. Debit andalan n Σ k=1 C k X ijk = Q i

End

Pemodelan optimasi berdasarkan luas tanam

Penentuan fungsi-fungsi

Verifikasi data

Kesimpulan hasil optimasi 1. intensitas maksimum

2. suplesi

Pemilihan alternatif terbaik

Gambar 3.2 Diagram Alir Linear

Programming

BAB IV

ANALISA KETERSEDIAAN AIR

4.1 Analisa Pengurangan Debit D.I. Delta Brantas

Daerah Irigasi Delta Brantas yang merupakan salah satu dari layanan irigasi Sungai Brantas, telah mengalami banyak perubahan tata guna lahan. Karena itu lahan irigasinya pun mengalami banyak pengurangan seperti yang ditunjukkan pada Grafik 4.1.

Grafik 4.1 Perubahan Luas D.I. Delta Brantas

9

Dari data perubahan luas lahan pertanian tersebut, kemudian hal yang harus ditinjau adalah pemberian air di D.I. Delta Brantas sendiri, apakah mengalami penurunan atau kenaikan. Dari data POWAA (Pola Operasi Waduk dan Alokasi Air) Das Kali Brantas periode 10 hari-an dari tahun 2003 sampai 2011, yang berisi data data debit inflow Mrican dan alokasi air untuk daerah irigasi Mrican Kanan, Mrican Kiri, Brantas Kiri Kediri, Jati Mlerek, Menturus, Jati Kulon, dan keperluan untuk industri, maka dibuatlah trendline alokasi debit selama tahun 2003-2011 (324 periode) pada Lampiran A.

Dengan rumus pendekatan linear pada trendline masing-masing debit maka dibuat analisa pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Analisa Sisa Debit pada Daerah Irigasi di DAS Brantas

Daerah Irigasi Trendline Periode ke-0 (x = 0) Periode ke-324 (x = 324) (m3_{/det) (m}3_/det) Mrican Kiri y = 0,009x + 11,20 11,2 14,116 Mrican Kanan y = 0,002x + 13,98 13,98 14,628 Brantas Kiri Kediri y = -6E-05x + 0,688 0,688 0,688 Jati Mlerek y = 0,001x + 1,398 1,398 1,722 Menturus y = 0,003x + 2,276 2,276 3,248

Jati Kulon y = 9E-05x + 0,542 0,542 0,542

Kep. Industri y = -0,004x + 3,022 3,022 1,726 Delta Brantas y = -0,027x + 29,61 29,61 20,682 Total 62,716 57,352

Sumber : Perhitungan

Dari data pada Tabel 4.1 dapat disimpulkan bahwa masih ada surplus air yang bisa di ditahan pada Bendung Mrican dan dialirkan Saluran Irigasi Mrican Kanan dan digunakan untuk memenuhi kekurangan air di J.I. Peterongan.

4.2 Debit Andalan

Debit andalan didefinisikan sebagai jumlah air (debit) yang tersedia untuk keperluan tertentu, misalnya irigasi,air minum,atau PLTA sepanjang tahun dengan resiko kegagalan tertentu. Andalan yang dimaksud adalah nilai probabilitas 80% untuk kondisi musim kemarau (pesimis) dan 50% untuk kondisi normal (rerata). Pada tugas akhir ini, data debit yang diperoleh adalah debit inflow dari POWAA ( Pola Operasi Waduk dan Alokasi Air) DAS Kali

Brantas pada Bendung Mrican, dimana debit inflow (Tabel 4.1) itu masih harus dikurangi oleh alokasi debit-debit pada Saluran Induk Mrican Kiri, Brantas Kiri Kediri, Jati Mlerek, Menturus, Jati Kulon, dan keperluan untuk industri di wilayah Sungai Brantas, agar didapat debit inflow yang bisa dimasukkan ke Mrican Kanan.

Untuk lebih jelasnya kondisi tersebut

digambarkan dalam Gambar 4.1.

D.I. Jatimlerek D.I. Menturus D.I. Delta Brantas

D.I. Jatikulon D.I. Mrican Kanan

D.I. Mrican Kiri D.I. Brantas Kiri,

Kediri

K. Brantas

Bendung Menturus Bendung Lengkong Baru Bendung Jatimlerek Bendung Selorejo Bendung Mrican K . S u ra b a y a

Gambar 4.1 Skema Alokasi Air Inflow Mrican Tabel 4.2 Inflow Mrican (m3/det)

TAHUN 200₃ 200₄ 200₅ 200₆ 200₇ 200₈ 200₉ 201₀ 201₁ BULA N PERI ODE Januar i I 88,8 0 144, 04 147, 79 142, 64 101, 38 130, 27 145, 83 225, 42 271, 62 II 87,4 8 162, 81 162, 60 149, 09 117, 90 148, 15 149, 11 219, 41 261, 11 III 93,8 4 172, 71 178, 21 190, 26 159, 01 180, 45 187, 64 238, 62 297, 04 Februa ri I 101, 94 209, 24 217, 50 201, 12 185, 98 197, 50 202, 48 257, 40 227, 37 II 98,1 2 188, 04 186, 54 191, 87 193, 05 191, 78 193, 07 239, 82 303, 55 III 88,4 9 186, 63 175, 80 177, 95 97,5 2 179, 65 183, 43 228, 01 270, 74 Maret I 82,3 0 199, 09 194, 93 206, 32 179, 75 204, 58 207, 31 225, 04 332, 57 II 94,5 7 211, 29 208, 24 177, 85 159, 86 205, 27 212, 22 229, 82 320, 52 III 98,5 9 208, 53 204, 14 206, 46 128, 49 200, 08 215, 80 245, 47 322, 95 April I 81,9 6 185, 28 182, 89 192, 58 114, 78 195, 21 203, 53 225, 11 263, 76 II 88,8 9 168, 52 172, 28 167, 18 102, 01 170, 72 182, 62 211, 46 270, 76 III 78,1 8 160, 45 165, 12 145, 99 95,1 1 153, 61 158, 89 185, 36 215, 97 Mei I 66,7 8 134, 89 142, 16 126, 71 79,2 0 124, 63 126, 76 150, 23 149, 31 II 60,0 9 100, 82 100, 74 95,6 9 66,8 9 100, 19 101, 33 114, 13 115, 10 III 65,6₉ 94,7₇ 93,7₆ 89,3₆ 63,5₅ 91,8₅ 100,₁₄ 115,₀₇ 116,₉₅ Juni I 55,0₁ 158,₀₈ 75,7₃ 139,₂₀ 84,0₂ 86,0₅ 210,₁₇ 138,₉₀ 113,₇₇ II 58,4₇ 142,₉₃ 72,3₈ 142,₀₄ 78,2₄ 93,2₉ 227,₉₈ 114,₉₇ 90,8₅ III 37,7₀ 161,₄₄ 65,2₉ 140,₂₀ 77,4₅ 79,2₂ 176,₀₇ 93,7₈ 78,6₁ Juli I 43,0₅ 162,₅₈ 60,6₂ 154,₅₇ 76,4₄ 76,4₁ 172,₂₃ 78,1₁ 89,0₁ II 37,0₆ 173,₄₈ 59,7₀ 158,₉₇ 74,5₈ 72,8₂ 209,₈₁ 69,4₇ 69,0₃ III 37,0₄ 140,₂₄ 53,7₉ 137,₇₉ 65,9₇ 65,8₅ 185,₂₆ 66,6₅ 65,2₀ Agust us I 53,3₅ 158,₀₅ 53,6₂ 135,₈₀ 60,3₉ 59,4₀ 146,₉₈ 61,0₇ 61,5₅ II 50,9₁ 145,₃₅ 54,0₀ 126,₃₀ 56,9₉ 54,1₇ 126,₁₅ 59,9₈ 59,7₇ III 47,4₈ 144,₆₆ 50,9₉ 124,₅₇ 57,9₉ 54,0₉ 156,₇₀ 59,7₉ 62,4₅ Septe mber I 46,1₉ 141,₂₄ 50,8₂ 137,₅₂ 57,0₉ 54,1₅ 147,₇₆ 59,6₄ 59,9₈ II 46,5₆ 148,₈₆ 51,3₂ 132,₈₆ 57,1₈ 54,9₄ 141,₀₃ 59,7₃ 62,8₂ III 46,4₈ 147,₄₉ 53,6₃ 136,₉₀ 58,0₅ 53,4₄ 142,₄₈ 59,8₈ 61,6₈ Oktob er I 47,3₆ 146,₉₄ 55,0₉ 136,₁₇ 61,5₆ 53,6₅ 162,₁₂ 60,0₂ 62,3₅ II 51,3₀ 149,₉₅ 56,0₈ 150,₁₄ 65,8₄ 53,6₃ 140,₁₄ 60,3₀ 74,8₇ III _{58,3 162, 60,2 170, 74,8 61,1 156, 65,5 86,2}

10

5 19 4 56 4 3 64 5 1 Nove mber I 57,3₀ 181,₁₉ 66,3₃ 164,₅₄ 77,8₇ 67,5₂ 155,₆₉ 70,2₃ 104,₅₈ II 60,8₀ 166,₁₈ 77,7₂ 177,₆₄ 79,2₀ 75,9₅ 164,₃₆ 76,0₂ 115,₈₇ III 66,3₂ 184,₄₆ 98,2₈ 181,₉₂ 91,8₉ 87,7₃ 162,₈₁ 98,5₈ 131,₁₄ Desem ber I 115,₄₈ 110,₅₈ 109,₇₀ 63,3₃ 81,2₈ 120,₁₅ 174,₀₂ 267,₀₅ 151,₂₆ II 104,₉₂ 105,₂₆ 104,₉₂ 67,3₉ 91,2₂ 108,₅₁ 176,₁₄ 224,₈₈ 151,₈₄ III 121, 96 121, 79 132, 32 83,8 1 130, 16 138, 66 203, 86 261, 91 176, 56

Sumber : POWAA UPT Pengairan Puncu Selodono Kediri

Kemudian setelah dikurangi alokasi-alokasi untuk Daerah Irigasi yang sebelumnya sudah disebutkan, debit inflow yang dapat dimasukkan kedalam D.I. Mrican Kanan adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3 Inflow Mrican Sisa (m3/det)

TAHUN 200 3 200 4 200 5 200 6 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 BULA N PERI ODE Januar i I 24, 17 61,9 6 62,8 7 57,4 1 20,2 4 56,4 9 77,2 1 144, 13 197, 74 II 14, 06 82,9 0 77,5 2 64,8 5 26,1 6 71,3 7 80,2 3 138, 27 187, 32 III 28, 99 95,0 6 93,0 3 105, 29 67,9 6 103, 99 124, 11 164, 50 226, 45 Februa ri I 41, 24 131, 79 138, 16 128, 31 96,1 3 122, 04 140, 36 185, 93 159, 94 II 38, 99 113, 27 110, 39 118, 54 107, 26 116, 51 130, 98 168, 66 236, 24 III 26, 54 116, 44 104, 98 100, 57 16,2 5 105, 68 122, 00 158, 09 205, 26 Maret I 15, 44 129, 93 129, 61 129, 51 105, 55 133, 86 146, 09 154, 44 270, 39 II 22, 72 145, 75 147, 64 103, 80 94,4 2 138, 00 152, 05 158, 88 258, 40 III 48, 89 141, 88 144, 78 132, 11 65,2 0 133, 29 155, 95 183, 65 262, 48 April I 32, 62 115, 38 117, 80 117, 42 53,3 8 126, 08 139, 71 162, 61 201, 09 II 25, 91 97,4 8 98,7 5 92,3 3 35,8 1 102, 00 118, 65 141, 54 208, 87 III 18, 38 86,9 9 90,6 1 69,8 6 24,7 2 81,5 4 94,8 0 112, 10 154, 58 Mei I -5,5 0 58,2 4 71,1 0 55,6 3 15,4 0 52,8 0 63,5 4 70,7 4 87,4 7 II _7,6 -0 21,9 5 29,3 2 24,0 3 14,0 1 28,5 6 42,5 0 34,8 4 53,5 3 III 5,2 0 15,8 4 23,3 6 18,6 7 13,1 1 20,3 0 41,3 1 37,7 8 56,3 8 Juni I -7,9 9 81,6 9 10,9 4 63,3 9 18,8 3 20,0 0 147, 83 76,7 6 48,4 6 II 5,7 5 69,1 5 9,34 72,06 13,5 5 16,6 8 160, 16 53,4 3 27,0 5 III -17, 64 92,1 7 6,34 54,7 9 11,9 6 16,3 1 107, 06 34,4 4 16,9 3 Juli I -14, 82 82,4 1 4,43 82,44 11,5 8 15,2 1 102, 87 20,9 0 30,6 6 II -20, 44 107, 48 4,65 81,4 5 13,0 8 15,6 0 148, 00 13,3 5 11,6 5 III -3,3 8 67,8 2 2,95 64,19 8,98 11,18 123, 03 12,1 9 10,8 0 Agust us I 12, 02 91,9 5 5,03 67,40 8,19 8,59 79,25 10,3 1 8,40 II 12, 11 75,1 1 5,54 41,21 8,81 8,91 65,41 10,0 2 8,96 III 10, 98 75,8 6 5,58 55,96 10,2 3 8,29 91,34 10,0 3 11,9 5 Septe mber I 9,8 8 65,8 2 5,42 63,8 6 10,3 3 8,64 88,7 8 10,0 7 9,18 II 9,8 6 76,5 1 7,70 62,92 9,85 9,22 84,62 10,0 4 11,1 6 III 9,8 1 80,5 2 7,82 70,7 5 9,29 8,21 77,3 6 10,0 4 9,47 Oktob er I 10, 66 71,9 3 8,82 58,95 8,54 8,52 100,84 10,0 3 9,78 II 10, 12 67,0 5 5,57 76,44 8,41 8,24 80,90 10,0 1 20,9 3 III 11, 15 82,8 1 8,33 88,28 9,22 11,63 96,5 5 11,4 6 30,3 4 Nove mber I 10, 46 101, 12 8,72 92,74 11,3 9 13,7 1 89,4 8 13,3 6 47,3 9 II 11, 61 90,8 7 12,4 2 100, 78 12,4 9 17,5 5 103, 13 18,5 6 57,5 4 III 13, 92 108, 71 15,7 2 100, 20 24,2 1 24,5 1 101, 57 40,0 4 70,8 7 Desem ber I 41, 02 25,2 2 25,9 0 13,9 5 14,2 2 55,1 6 95,4 6 195, 81 80,0 4 II 27, 75 18,9 3 19,3 7 13,8 7 21,6 8 42,5 0 97,6 9 152, 10 76,6 5 III 42, 81 35,6 4 46,9 1 14,3 8 57,3 6 70,1 2 123, 43 188, 13 101, 55

Sumber : Perhitungan

Perhitungan debit andalan ini akan

menggunakan metode Weilbull penentuan

besarnya probabilitas curah hujan tiap kolomnya.

)

1

(





N

m

P

Dimana : P = probabilitas data (%)

m = nomor urut data curah hujan dari

yang terbesar hingga terkecil

n = jumlah data di setiap baris = 10

Tabel 4.4 Debit Andalan Inflow Mrican

Sisa (m3/det)

PROBABILITAS BULA N PERI ODE 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % Januari I 197, 74 144, 13 77,2 1 62,8 7 61,9 6 57,4 1 56,4 9 24,1 7 20, 24 II 187, 32 138, 27 82,9 0 80,2 3 77,5 2 71,3 7 64,8 5 26,1 6 14, 06 III 226, 45 164, 50 124, 11 105, 29 103, 99 95,0 6 93,0 3 67,9 6 28, 99 Februa ri I 185, 93 159, 94 140, 36 138, 16 131, 79 128, 31 122, 04 96,1 3 41, 24 II 236, 24 168, 66 130, 98 118, 54 116, 51 113, 27 110, 39 107, 26 38, 99 III 205, 26 158, 09 122, 00 116, 44 105, 68 104, 98 100, 57 26,5 4 16, 25 Maret I 270, 39 154, 44 146, 09 133, 86 129, 93 129, 61 129, 51 105, 55 15, 44 II 258, 40 158, 88 152, 05 147, 64 145, 75 138, 00 103, 80 94,4 2 22, 72 III 262, 48 183, 65 155, 95 144, 78 141, 88 133, 29 132, 11 65,2 0 48, 89 April I 201, 09 162, 61 139, 71 126, 08 117, 80 117, 42 115, 38 53,3 8 32, 62 II 208, 87 141, 54 118, 65 102, 00 98,7 5 97,4 8 92,3 3 35,8 1 25, 91 III 154, 58 112, 10 94,8 0 90,6 1 86,9 9 81,5 4 69,8 6 24,7 2 18, 38 Mei I 87,4 7 71,1 0 70,7 4 63,5 4 58,2 4 55,6 3 52,8 0 15,4 0 5,4 0 II 53,5 3 42,5 0 34,8 4 29,3 2 28,5 6 24,0 3 21,9 5 14,0 1 7,6 0 III 56,3 8 41,3 1 37,7 8 23,3 6 20,3 0 18,6 7 15,8 4 13,1 1 5,2 0 Juni I 147, 83 81,6 9 76,7 6 63,3 9 48,4 6 20,0 0 18,8 3 10,9 4 7,9 9 II 160, 16 72,0 6 69,1 5 53,4 3 27,0 5 16,6 8 13,5 5 9,34 5,7 5 III 107, 06 92,1 7 54,7 9 34,4 4 17,6 4 16,9 3 16,3 1 11,9 6 6,3 4 Juli I 102, 87 82,4 4 82,4 1 30,6 6 20,9 0 15,2 1 14,8 2 11,5 8 4,4 3 II 148, 00 107, 48 81,4 5 20,4 4 15,6 0 13,3 5 13,0 8 11,6 5 4,6 5 III 123, 03 67,8 2 64,1 9 12,1 9 11,1 8 10,8 0 8,98 3,38 2,95 Agustu s I 91,9 5 79,2 5 67,4 0 12,0 2 10,3 1 8,59 8,40 8,19 5,03 II 75,1 1 65,4 1 41,2 1 12,1 1 10,0 2 8,96 8,91 8,81 5,54 III 91,3 4 75,8 6 55,9 6 11,9 5 10,9 8 10,2 3 10,0 3 8,29 5,5 8 Septe mber I 88,7 8 65,8 2 63,8 6 10,3 3 10,0 7 9,88 9,18 8,64 5,42 II 84,6 2 76,5 1 62,9 2 11,1 6 10,0 4 9,86 9,85 9,22 7,70 III 80,5 2 77,3 6 70,7 5 10,0 4 9,81 9,47 9,29 8,21 7,82 Oktob er I 100, 84 71,9 3 58,9 5 10,6 6 10,0 3 9,78 8,82 8,54 8,52 II 80,9 0 76,4 4 67,0 5 20,9 3 10,1 2 10,0 1 8,41 8,24 5,57 III 96,5 5 88,2 8 82,8 1 30,3 4 11,6 3 11,4 6 11,1 5 9,22 8,33 Nove mber I 101, 12 92,7 4 89,4 8 47,3 9 13,7 1 13,3 6 11,3 9 10,4 6 8,7 2 II 103, 13 100, 78 90,8 7 57,5 4 18,5 6 17,5 5 12,4 9 12,4 2 11, 61 III 108, 71 101, 57 100, 20 70,8 7 40,0 4 24,5 1 24,2 1 15,7 2 13, 92 Desem ber I 195, 81 95,4 6 80,0 4 55,1 6 41,0 2 25,9 0 25,2 2 14,2 2 13, 95 II 152, 10 97,6 9 76,6 5 42,5 0 27,7 5 21,6 8 19,3 7 18,9 3 13, 87 III 188, 13 123, 43 101, 55 70,1 2 57,3 6 46,9 1 42,8 1 35,6 4 14, 38

Sumber : Perhitungan

Dengan cara yang sama pula, dilakukan perhitungan debit andalan pada eksisting Mrican Kanan yang kemudian nantinya akan dimasukkan pada permodelan optimasi.