studi keseimbangan air pada daerah irigasi delta … · studi keseimbangan air pada daerah irigasi...
TRANSCRIPT
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 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.
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
1i
n1 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 Tersier 90%
Total 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 - -
PadiJagung
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
Langkah 4.Mencari harga fungsi Angin f( U )
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 SatuanBulan
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 0.236 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 15.857 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 7.958 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 SatuanBulan
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 periodeRe 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 SatuanBulan
8 LP = (M.ek) / ( e
k - 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 periodeRe 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 periodeRe 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 periodeRe 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 128613850235.00100.00
100.00
Awal Tanam MusimLuas 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
for Windows 2 :
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 MusimLuas Tanaman ( Ha )
Intensitas ( % ) Total ( % ) Pendapatan ( Rp )
Nop.1
30.09
230.24 108207443581.00100.00
100.15
Nop.2
44.37
243.99 111218819264.00100.04
99.57
Nop.3
72.58
272.58 128613850235.00100.00
100.00
71.01
Des.1
24.02
224.00 100436016941.0099.99
99.99
Des.2
41.04
212.05 97192551700.00100.00
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 KecamatanSawah (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
MusimLuas 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 Kesimpulan
Dari 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. 128.613.850.235 dengan 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 .
PADI TEBU
LENGKONG 0.238 - 0.15
KEMLATEN - 0.261 0.136
MANGETAN KANAL IA 0.322 -
INTAKE PELAYARAN PELAYARAN 0.562 - 0.69 1.252 9.601
INTAKE MANGETAN KANAL IIA MANGETAN KANAL IIA 0.134 - - 0.134 9.467
PURBOYO 1 - 2.178 0.2
PURBOYO 2 - 0.425 0.03
DURUNG - 0.234 0.03
ULING KIRI - 0.011 0.167
SUMOKALI - 0.014 -
BLIGO - 0.044 -
ULING KANAN - 0.167 -
GELAM - 0.106 -
PAGERWOJO - 0.219 -
BALE PANJANG - 0.404 0.01
PURBOYO IIIA - 0.229 0.028
PURBOYO IIIB - 0.034 -
INTAKE SIDOMUKTI SIDOMUKTI 0.845 - 0.845 4.092
KEMASAN I 1.072 -
KEMASAN II 0.295 -
MANGETAN KANAL IIB 0.093 - 0.0625
KETAWANG 0.549 - 0.02
MANGETAN KANAL III 0.013 - 0.03
DUNGUS 0.079 - 0.06
GAMBIR ANOM 0.246 - 0.045
BOTOKAN 0.083 - 0.087
KEDUNG TURI 0.004 - 0.08
MANGETAN IV 0.197 - -
GEDANGAN 0.119 - 0.046
INTAKE KEMASAN - 1.367 2.725
INTAKE MANGETAN KANAL IIIB 1.8135 0.9115
INTAKE MANGETAN KANAL 11.4 10.853
INTAKE PURBOYO 4.53 4.937
NAMA INTAKE SALURAN
DEBIT KEBUTUHAN
DEBIT INTAKE (m3/s) SISA (m3/s)IRIGASI (m3/s)INDUSTRI (m3/s)
Dari tabel diatas dapat diketahui debit pada dekade 17 adalah sebesar 11.4 m3/s dan setelah digunakan
untuk kebutuhan irigasi dan industry ternyata ada sisa
air sebesar 0.9115 m3/s
7.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan berdasarkan
hasil perhitungan dan analisa dalam pengerjaan tugas
akhir ini antara lain sebagai berikut :
1. Jika hasil optimasi ini akan diterapkan pada
wilayah studi, dirasa perlu untuk
mengadakan sosialisasi terlebih dahulu. 2. Kondisi saluran dan bangunan air lainnya
hendaknya mendapat perhatian khusus dari
pihak terkait sehingga pemberian air irigasi
dapat berjalan dengan optimal.
3. Kepada mahasiswa lain yang berminat
mendalami subyek ini dapat mencoba
alternatif awal tanam yang lebih banyak.