The Optimazation Study Of Water Resources Utilization For Irrigation Area Uma Pungka Labuhan Burung Village Sub-district Of Buer Sumbawa Regency Tugas akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
STUDI OPTIMASI PEMANFAATAN SUMBER DAYA AIR UNTUK DAERAH IRIGASI UMA PUNGKA DESA LABUHAN BURUNG KACAMATAN BUER KABUPATEN SUMBAWA
The Optimazation Study Of Water Resources Utilization For Irrigation Area Uma Pungka Labuhan Burung Village Sub-district Of Buer Sumbawa Regency
Tugas akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
Oleh :
RUSDIANI F1A 212 133 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM 2018
Studi Optimasi Pemanfaatan Sumber Daya Air Untuk Daerah Irigasi Umapungka Desa
Labuhan Burung Kacamatan Buer Kabupaten Sumbawa
Rusdiani1 , M. Bagus Budianto
Dengan dasar gambaran diatas maka diperlukan suatu analisis “Studi Optimasi
Pemamfaatan air untuk daerah irigasi sering terjadi kurang hati-hati dalam pemakaiannya sehingga diperlukan upaya untuk menjaga keseimbangan antara ketersediaan air di permukaan (surface water) dan air tanah (ground water) yang sangat dipengaruhi oleh watak akuifer dan sistem pengolahan irigasi air tanah dangan kebutuhan air irigasi yang harus terpenuhi. Hal ini sangat penting agar pengoprasiaan pompa untuk memenuhi kebutuhan irigasi dapat dilakukan secara kesinambungan baik teknik maupun ekonomis.
Daerah irigasi Uma Pungka memiliki luas sebesar 87 Ha, permasalahan yang terjadi pada daerah irigasi ini adalah terbatasnya ketersediaan air pada Bendung Uma Pungka untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, sehingga di daerah irigasi ini belum mendapatkan air sesuai kebutuhannya. Untuk memenuhi kekurangan tersebut air dipasok dari sumur pompa listrik, pembangkit mesin diesel dengan mengalirkan air tanah melalui jaringan irigasi. buah dengan kapasitas dan luas area yang diairi masing-masing pompa adalah 17,05 lt/dt mengairi area seluas 27 ha serta 23,34 lt/dt mengairi area seluas 27 ha. Kendala dalam penggunaan pompa adalah biaya operasional yang mahal, karena pompa sangat tergantung pada BBM.
Daerah irigasi (D.I) Uma Pungka merupakan daerah pesisir yang mengalami evaporasi yang tinggi yang terletak di Dusun Pernang Desa Labuhan Burung Kacamatan Buer Kabupaten Sumbawa. DI ini memiliki dua sumber daya air yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan air irigasi yaitu menggunakan air permukaan (Bendung Uma Pungka) dan air tanah (sumur pompa).
Sumber daya air memiliki peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia untuk memenuhi kegiatan industri, perikanan, pertanian dan usaha-usaha lainnya. Pemanfaatan sumber daya air salah satunya dalam hal pertanian yaitu untuk kepentingan tergantung lokasi dan musim. Penyediaan sumber daya air meliputi : air permukaan (surface water) dan air tanah (ground water). Sumber air tersebut adalah air telaga, air sungai, air tanah, dan mata air. Ketersediaan air baik di permukaan maupun di bawah permukaan tidak bisa lepas dari siklus hidrologi. Siklus ini diawali dengan terjadinya penguapan dari permukaan tanah dan air (evaporasi) dan juga penguapan dari tumbuh-tumbuhan (transpirasi).
Kata Kunci : Ketersediaan Air, Kebutuhan Air, Optimasi.
Berdasarkan hasil optimasi maka diperoleh keuntungan maksimum selama satu tahun dengan pola tanam kedelai-jagung-jagung. Untuk keandalan 80% dengan intensitas tanam 239,63% keuntungan diperoleh sebesar Rp 2.101.750.209,-. Sedangkan untuk keandalan 50% dengan intensitas tanam 254,19% keuntungan diperoleh sebesar Rp 2.284.589.799,-.
Sementara fungsi kendala meliputi basarnya debit dan luas lahan yang tersedia.
Ms. Excel sebagai alat bantu dalam analisis optimasi. Model optimasi yang digunakan adalah priode
musim tanam pada MT I, MT II dan MT III. fungsi tujuan berupa hasil maksimum usaha tani.Sehingga dilakukan optimasi dengan menerapkan pola tanam yang berbeda-beda yaitu padi-jagung- jagung, padi-kedelai-kedelai dan kedelai-jagung-jagung. Studi ini menggunakan solver yang ada pada
Daerah irigasi (D.I) Uma Pungka terletak di Dusun Pernang Desa Labuhan Burung Kacamatan Buer Kabupaten Sumbawa. DI ini memiliki dua sumber daya air yaitu Bendung Uma Pungka dan sumur pompa. keterbatasan ketersediaan air pada Bendung Uma Pungka untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, sehingga daerah irigasi ini menggunakan sumur pompa untuk memenuhi kekurangan tersebut. studi ini bermaksud untuk memaksimalkan pemakaian dari masing-masing sumber air guna mengetahui luas lahan yang bisa diairi dengan ketersediaan air pada masing-masing sumber.
INTISARI
2 Dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram
2
2 , Ir.Sasmito
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pemanfaatan Sumber Daya Air Untuk Daerah Irigasi Uma Pungka Desa Labuhan Burung kacamatan Buer Kabupten Sumbawa”,
Firmansyah (2016) melakukan analisis dengan judul analiss hidrologi dan optimasi tampungan embung batu payung kacamatan pringgabaya kabupaten lombak timur dangan menggunakan data pos iklim dari stasiun terdekat. Studi ini menggunakan solver yang ada pada Ms. Excel sebagai alat bantu dalam analisis optimalisasi. Model optimalisasi yang digunakan adalah optimalisasi bulanan pada MT I, MT II dan MT III. Berdasarkan hasil optimalisasi maka diperoleh keuntungan maksimum selama satu tahun dengan pola tanam padi – jagung – jagung. Untuk keandalan 80% dengan intensitas tanam 154,689% keuntungan yang diperoleh sebesar Rp 2.625.417.500,-. Sedangkan untuk keandalan 50% dengan intensitas tanam 155,447% keuntungan yang diperoleh sebesar Rp 2.635.837.500,-.
Padi – Jagung – Jagung Padi – Kedelai -Kedelai
Kedelai – Jagung - Jagung d. Tidak membahas analisis hidrolika.
e. Tidak terkoneksi dengan das lain atau susplensi dari bendung lain.
II. DASAR TEORI
A. Analisis Hidrologi 1) Tinjauan Pustaka
Erawan (2011) melakukan penelitian dengan judul Optimasi Pemamfaatan Sumur Pompa. Dari hasil menelitian didapatkan Awal musim tanam bulan Maret membutuhkan total jumlah air irigasi selama setahun lebih kecil dari pada awal musim tanam bulan Pebruari. Keuntungan hasil usahatani per ha pertahun, lebih besar diperoleh pada awal musim tanam bulan Maret dibanding awal musim tanam bulan Pebruari dengan jenis tanaman kacang tanah dan padi yang memungkinkan untuk diusahakan pada lahan irigasi sumur pompa.
2) Curah Hujan Rata-Rata
b. Data klimatalogi yang berpengaruh pada lokasi studi yaitu pos iklim stamet sumbawa yang berasal dari BMKG NT-1.
Ada tiga cara yang digunakan dalam menentukan tinggi curah hujan rata-rata di atas areal tertentu dari angka-angka curah hujan di beberapa titik pos penakaran atau pencatat.
a. Cara rata-rata Aljabar Tinggi curah hujan rata-rata didapat dengan mengambil harga rata-rata hitung dari penakaran pada penakaran hujan pada areal tersebut. Persamaan yang digunakan adalah: d =
⋯
= ∑ dengan: d = tinggi curah hujan rata- rata areal,
,
, ,…
= tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2, 3, …, n, n = banyaknya pos penakar.
c. Pola tanam yang dianalisis yaitu pola tanam:
a. Data hujan yang digunakan merupakan data hujan dari pos hujan Alas dengan ketersedian data dari tahun 1990-2016 yang diperoleh dari Dinas Perairan dan Kebinamargaan Alas.
sehingga dapat memberikan manfaat dalam upaya memenuhi kebutuhan air irigasi DI Uma Pungka serta meningkatkan hasil produksi petani.
C. Tujuan Penelitian
B. Rumusan Masalah
Permasalahan yang akan dibahas pada penelitian ini meliputi : a. Bagaimana potensi air pada Daerah Irigasi
Uma Pungka?
b. Bagaimana pola tanam yang sesuai dengan Daerah Irigasi Uma Pungka?
c. Berapa kebutuhan air irigasi untuk Daerah Irigasi Uma Pungka?
d. Berapa debit yang digunakan untuk kebutuhan irigasi dari sumur pompa dan Bendung Uma Pungka?
e. Berapa keuntungan maksimum yang didapat dari optimasi?
Tujuan yang ingin di capai dalam penulisan tugas akhir ini adalah : a. Mengetahui potensi air pada Daerah Irigasi
E. Batasan Masalah
Uma Pungka?
b. Mengetahui pola tanam yang sesuai dengan Daerah Irigasi Uma Pungka?
c. Mengetahui kebutuhan air irigasi untuk Daerah Irigasi Uma Pungka?
d. Mengetahui debit yang digunakan untuk kebutuhan irigasi dari sumur pompa dan bendung Uma Pungka?
e. Mengetahui keuntungan maksimum yang didapat dari optimasi?
D. Manfaat Penelitian
Bisa menjadi salah satu alternatif pola tanam untuk daerah irigasi Uma Pungka, sehingga bermanfaat bagi masyarakat untuk menaikkan keuntungan hasil panen masyarakat Desa Labuhan Burung.
b. Cara Polygon Thiessen Cara ini didasarkan atas rata-rata timbang (weighted average). Masing-masing penakaran mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis
Dengan melihat nilai statistik di atas maka dapat dicari nilai
= luas yang dibatasi oleh isohiet yang bersangkutan (km
2 ).
C. Evapotranspirasi
Ry / n syarat.
syarat dan
Qy / n
Hasil yang didapat dibandingkan dengan nilai
Ry / n
dan
Qy / n
dengan : Q = nilai statistik n = jumlah data hujan
, …, A
S S maks R
min k n k k n k
Nilai Statistik R (Range)
k n k S maks Q
n = jumlah data hujan
i Y
= data curah hujan (mm)
Y
= rerata curah hujan (mm)
n
1
= nilai statistik Nilai statistik Q
… = Luas pengaruh pos 1, 2, …, n (km
Perhitungan evapotranspirasi potensial dihitung dengan metode Penman (modifikasi FAO) dengan data klimatologi terdekat sebagai stasiun refrensi. Persamaan Penman modifikasi FAO (Food and Agriculture Organization) adalah sebagai berikut:
sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua pos penakar. d =
…
= ∑ dengan:
A = luas areal (km
2
), d = tinggi curah hujan rata- rata areal (mm),
,
,
… = tinggi curah hujan di pos 1, 2, …, n (mm), ,
,
2 ).
, A
c. Cara Isohyet Dalam cara ini kita harus menggambarkan dua kontur dengan tinggi hujan yang sama (Isohyet). Kemudian luas bagian diantara isohyet-isohyet yang berdekatan diukur dan harga rata-ratanya sebagai harga rata-rata timbang dari nilai kontur, seperti persamaan berikut ini: d =
⋯ ⋯
=
∑ ∑
dengan: A = luas areal (km
2)
, D = tinggi curah hujan rata-rata areal (mm), d , d
1 , …, d n = tinggi curah hujan
pada isohiet 0,1,2,…,n (mm),
A
1
y k k D S S , ,
B. Uji Konsistensi Data Hujan
1
Y Y S
α = 6% (areal genangan)
1 Rns = (1- α) . Rs
c
= tekanan uap jenuh (mbar), e d = tekanan uap nyata (mbar), c = factor kompensasi temperatur angin dan kelembaban, Rh = kelembaban udara (%). harga-harga: W = d = 2(0,00738.T
a
= radiasi bersih (mm/hari), f(u) = fungsi kecepatan angin, e
n
) dengan: Eto = evapotranspirasi tanaman acuan (mm/hari), W = faktor temperatur dan ketinggian, R
d
a
n
ETo = c. (W . R
Untuk memperoleh hasil analisis yang baik, data hujan harus dilakukan pengujian konsistensi terlebih dahulu untuk mendeteksi penyimpangan ini. Uji konsistensi juga meliputi homogenitas data karena data konsisten berarti data homogen. Pengujian konsistensi ada berbagai cara diantaranya RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sum). Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
- ( 1-W )) . f(U) . ( e
- e
y k k
D S S
K = 0,1,2, … , n
n Y Y
- 0,8072) -0,0016 y = 0,386 . P = 1013-0,1055 . E L = 595-0,510 . T E = elevasi medan dari muka air laut (m), T = temperature rata-rata (C), Rn = Rns-Rn
- k = 1,2,3, … , n dengan :
D n i i y
1
2
k i i k
2
α = 25% (areal irigasi) α = 25% (catchment area) Rs = ( 0,25 + 0,35 ) . Ra Rn
1. Plot niat Sw dari masing-masing tahap sebangai sumbu y, dan nilai Q sebangai sumbu x.
Virginia, amerika serikat a = 0,22 b = 0,54, Canberra, Australia a = 0,25 b = 0,54, Negeri Belanda a = 0,20 b = 0,48.
Untuk daerah tropik dan subtropik dapat diambil nilai untuk a = 0,28 dan b = 0,48.
D. Ketersediaan Air Andalan
Ketersediaan air adalah jumlah air yang diperkirakan terus menerus ada dalam sungai dengan jumlah tertentu dalam jangka atau periode tertentu. Ketersediaan dapat diketahui dengan menghitung atau mengukur debit yang masuk ke dalam Bendung (inflow), kehilangan akibat evaporasi, pemakaian (outflow) diperoleh tampungan bendung itu sendiri.
Kajian ini menggunakan tahun andalan menggunakan metode basic month yang memiliki pengertian bahwa debit atau hujan yang diurutkan (ranking) yang mengacu pada bulan tiap periodenya.
E. Analisis Debit Pada Sumur Pompa
Debit air tanah yang dapat diambil adalah debit optimum hal ini untuk menjaga kelestarian air tanah. Analisis debit air tanah dapat dilakukan dengan uji pompa.
Untuk mengatahui debit optimum suatu sumur, langka-langka analisisnya adalah :
2. Menghitung nilai Qmaksimum dengan menggunakan persamaan : = 2. . . . (
= - 0,1 δE dengan:
,
/15.35) dengan :
rw = Jari-jari sumur (m)
D = Tebal akuifer (m) K = koefesien kelulusan air (m/detik)
3. Menghitung nilai sw maksimum dengan menggunakan persamaan : = + ²
4. Nilai dan diplot dan ditarik garis potongan antara kedua garis hasil poting, maka akan diperoleh nilai Qoptimum dan Swoptimum.
5. Dari gambar perpotongan kedua garis tersebut diperoleh nilai Qoptimum dan Swoptimum.
6. Besarnyan Qoptimum ini yangdigunakan sebangai dasar dalam pemamfaatan debit air tanah. Artinya pemamfaatan debit air tanah sumur (sumur produksi) tidak boleh lebih dari debit optimum (Qoptimum) untuk menjaga kelestariannya.
F. Analisa Kebutuhan Air Irigasi
= penyinaran matahari terkoreksi (%), = lama penyinaran matahari terukur (%), a,b = konstanta yang tergantung letak suatu tempat di atas bumi. untuk:
Li = elevasi lokasi perencanaan (m), Lp = elevasi lokasi pengukuran (m). Koreksi terhadap lama penyinaran matahari lokasi perencanaan adalah:
1
0,5 f = 1,10 + 0,90 .
= f (T).f (ed).f (u) ea = 7,01 . 1,062
Tc
ed = Rh/100 . ea dengan: Rn1 = radiasi bersih gelombang panjang
(mm/hari), Rns = radiasi bersih gelombang pendek
(mm/hari), Rs = radiasi gelombang pendek (mm/hari), Ra = radiasi teraksial ekstra (mm/hari) yang dipengaruhi oleh letak lintang daerah, Rh = kelembaban udara (%), n/N = lama penyinaran matahari terukur
(%). harga fungsi-fungsi: f(u) = 0,27 . ( 1+ ) f(T) = 11,25 . 1,0133
Tc
f(ed) = 0,34-0,044(ed)
dengan: U = kecepatan angin dalam km/hari. Reduksi pengurangan temperatur karena ketinggian elevasi daerah pengaliran diambil menurut persamaan:
= kecepatan angin di lokasi pengukuran (km/hari),
Tc = T- 0,006 x δE dengan:
Tc = temperatur terkoreksi (C), T = temperatur-temperatur (C), δE = beda tinggi elevasi stasiun dengan lokasi tinjauan (m).
Koreksi kecepatan angin karena perbedaan elevasi pengukuran diambil menurut persamaan: U
2c
= U
2
( ) dengan:
U 2c = kecepatan angina di lokasi perencanaan (km/hari), U
2
Kebutuhan air irigasi dihitung dengan mengacu pada metode perhitungan berdasarkan Standar Perencanaan Irigasi KP-01 (Direktorat Jenderal Pengairan, 1986) dengan persamaan- persamaan berikut: = ×
(2-35) =
Pengairan (1986) maka efisiensi irigasi secara keseluruhan diambil 90% dan tingkat tersier 80%. Angka efisiensi irigasi keseluruhan tersebut dihitung dengan cara mengkonversi efisiensi di masing-masing tingkatan yaitu, 0,9 x 0,9 x 0,8 = 0,684 ≈ 65%.
Penggantian lapisan air mempunyai tujuan untuk memenuhi kebutuhan air yang terputus akibat kegiatan di sawah. Ketentuan yang berlaku antara lain (Anonim,1986) :
1. WLR diperlukan saat terjadinya pemupukan maupun penyiangan, yaitu 1-2 bulan dan trasplantasi.
2. WLR = 50 mm (diperlukan penggantian lapisan air, diasumsikan = 50 mm).
3. Jangka waktu WLR = 1,5 bulan ( selama 1,5 bulan air digunakan untuk WLR sebesar 50 mm).
d. Efisiensi Irigasi
Besarnya efisiensi irigasi dipengaruhi oleh besarnya jumlah air yang hilang di perjalanannya dari saluran primer, sekunder hingga tersier. Besarnya efisiensi dapat dilihat
Tabel 2 Nilai efisiensi irigasi Lokasi Efisiensiirigasi (%)
Jaringantersier
80 Jaringansekunder
90 Jaringan primer
90 Total
65 Sumber : KP-01 Mengacu pada Direktorat Jendral
G. Optimasi
P = Perkolasi, K = M (T/S), S = kebutuhan air untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm, yakni 200 + 50 = 250 mm, e = bilangan alam (2,7182881820), T = jangka waktu penyiapan lahan (hari).
Model optimasi adalah penyusunan model suatu sistem yang sesuai dengan keadaan nyata, yang nantinya dapat dirubah kedalam model matematis dengan pemisahan elemen- elemen pokok agar suatu penyelesaian yang
Biasa Unggul Jagung Kedelai 1,10 1,10 0,5 0,50 1,10 1,10 0,59 0,75 1,10 1,05 0,96 1,00 1,10 1,05 1.05 1,00 1,10 0,95
1.02 0,82 1,05 0,00 0,95 0.45 0,95
0,00 Palawija Periode Padi
1
2
3
4
5
6
7
8
c. Kebutuhan Air Untuk Mengganti Lapisan Air (WLR)
Eo = evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 selama penyiapan lahan (mm/hari),
× ,
kebutuhan air konsumtif, dalam mm/hari,
(2-36) Untuk padi selama penyiapan lahan
= −
(2-37) Untuk padi setelah tanam
= + + −
(2-38) Untuk palawija
= −
(2-39) dengan:
QD : debit intake, dalam m3/det, DR : kebutuhan pengambilan air irigasi,
dalam lt/det/ha,
NFR : kebutuhan bersih air irigasi
ditingkat persawahan, mm/hari,
IE : efisiensi irigasi, dalam %, ETc : evapotranspirasi tanaman sebagai
LP : kebutuhan air untuk penyiapan
IR = kebutuhan air irigasi di tingkat persawahan dalam mm/hari, M = kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi disawah yang sudah dijenuhkan,M = Eo + p (mm/hari),
lahan, dalam mm/hari,
WLR : kebutuhan air untuk mengganti
lapisan air, dalam mm/hari,
P : perkolasi, dalam mm/hari, Re : hujan efektif, dalam mm/hari, A : luas areal irigasi, dalam ha.
a. Kebutuhan Air Konsumtif
Pemakaian konsumtif didefinisikan sebagai jumlah air aktual yang digunakan tanaman untuk transpirasi dan evaporasi selama pertumbuhannya. Pemakain konsumtif dihitung berdasarkan rumus (Triatmodjo, 2008) : Etc = Eto x kc dengan :
Etc = kebutuhan air konsumtif, dalam mm/hari, Eto = evapotraspirasi, dalam mm/hari, Kc = koefisien tanaman . Tabel 1 kofesien tanaman
9 Tengah bulanan
Sumber : Kp-01
b. Kebutuhan Air Untuk Penyiapan Lahan
digunakan metode yang dikembangkan oleh Van de Goor Zijlstra (Standar perencanaan Irigasi KP-01, 1986). Metode tersebut didasarkan pada laju konstan dalam liter/detik selama periode penyiapan lahan dengan rumus sebagai berikut (Triatmodjo, 2008) :
IR = (
( ) sesuai dengan sasaran atau tujuan pengambilan keputusan dapat tercapai.
) dengan :
Dalam studi ini jenis model yang digunakan adalah program linier. Program linier merupakan suatu model umum yang dapat digunakan dalam pemecahan masalah pengalokasian sumber-sumber yang terbatas secara optimal. Hal ini didasarkan pada pertimbangan bahwa program linier cukup sederhana baik dari segi formulasimya maupun, tahap penyelesaian yang dilakukan, sehingga tidak membutuhkan tingkat pemecahan yang terlalu rumit. Model pemrograman linier memiliki tiga unsur dasar (siswanto, 1990), yaitu :
C. Analisis Data
Menentukan medel program linier yang sesuai dengan tujuan dan masalah-masalah yang ada untuk mencari keuntungan maksimum usaha tani dengan menggunakan solver yang terdapat dalam program microsoft excel.
Analisis debit dilakukan dengan uji pompa akan digunakan untuk mencari debit optimum. j. Analisis Optimasi
h. Analisis ketersediaan air andalan Data inflow bendung Umapungka dianalis sebagai ketersediaan air dengan perhitungan debit andalan Q80% dan Q50% pada bendung Uma Pungka. i. Analisis debit pada sumur pompa
g. Menghitung kebutuhan air irgasi NFR dihitung dengan memanfaatkan hasil analisis kebutuhan air tanaman dan curah hujan efektif serta evapotranspirasi.
f. Analisis kebutuhan air tanaman Analisis kebutuhan air tanaman untuk mengetahui besarnya kebutuhan air masing- masing tanaman.
d. Analisis data klimatologi Data klimatologi digunakan untuk evapotranspirasi yang terjadi pada daerah tersebut.
c. Analisis curah hujan efektif Dari data hujan diperoleh perhitungan curah hujan efektif yang nantinya akan digunakan untuk perhitungan kebutuhan air irigasi.
b. Analisis curah hujan rerata Hujan rerata dihitung dengan menggunakan Metode poligon thisen.
a. Uji konsistensi data curah hujan Uji konsistensi data dilakukan dengan menggunakan Metode RAPS.
Data karaktristik sumur pompa
1. Fungsi tujuan Maks. Z = c1X1 + c2X2 + ......... + cnXn
Data debit Data daerah irigasi
Data curah hujan Data klimatologi
Adapun data-data yang diperlukan tersebut antara lain :
B. Pengumpulan Data
Gambar 1 Peta Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian ini terletak di Daerah Irigasi Uma Pungka, Dusun Pernang, Desa Labuhan Burung, Kacamatan Buer, Kabupaten Sumbawa.
Banyak teknik optimasi yang dapat digunakan dalam mengoptimalkan sumber daya air yang ada seperti program linier, program non linier, program dinamik, program solver, lindo dan lain-lain. Program solver merupakan program yang paling populer digunakan diantara teknik optimasi diatas, karena sifatnya yang sederhana dalam formulasinya maupun penyelesaiannya.
Cn = parameter fungsi tujuan ke-n Xn = variabel keputusan ke - n an = parameter fungsi kendala ke - n bn = kapasitas kendala ke - n n = 1, 2, 3, …….., p
≥ bn a1X1 + a2X2 + … + anXn = bn keterangan :
2. Fungsi kendala Adalah fungsi matematika yang menjadi kendala bagi usaha untuk memaksimumkan atau meminimumkan fungsi tujuan, mewakili kendala yang harus dicapai. a1X1 + a2X2 + … + anXn ≤ bn a1X1 + a2X2 + … + anXn
III. METODE PENELITIAN
A. Lokasi Penelitian
C. Bagan Alir Penelitian Mulai Pengumpulan Data
Data Data debit
Data daerah Data hujan Data sumur
klimatalogi bendung pompa irigasi TidakEvapotranpirasi Pengujian sumur Uji RAPS Debit optimum
Debit andalan sumur pompa ya
Hujan Efektif Pola Tanam Kebutuhan Air Irigasi
Optimasi Program Linier Keuntungan usaha tani
Kesimpulan Selesai
Gambar 2 Bagan alir penelitian
IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Hidrologi 2) Uji Konsistensi Data Hujan
1) Data Hujan Dalam pencatatan ini, uji konsistensi
Das lemir memiliki tangkapan curah data curah hujan dilakukan dengan metode hujan (catchment area) sekitar 11,33 km dan RAPS (Recalled Adjusted Partial Sums). Berikut melihat dari gambar polygon thiessen, maka adalah hasil dari uji dengan menggunakan stasiun curah hujan yang berpengaruh yaitu metode RAPS stasiun hujan Alas. Data yang digunakan adalah Tabel 4Hasil uji RAPS pada 1 stasius pos hujan
Q/(n^0.5) R/(n^0.5)
hasil pencatatan dari tahun 1997 sampai dengan
No Pos Hujan Keterangan
tahun 2016, yaitu selama dua puluh tahun
Hitung Table Hitung Tabel
1 Stasiun Hujan Alas 1,41 1,42 1,41 1,60 konsisten
pencatatan .
Sumber : hasil perhitungan
Berdasarkan uji konsistensi data dengan menggunakan metode RAPS (Rescaled
Adjusted Parsial Sums) hasil pengujian pada
stasiun hujan tersebut konsisten. Data yang konsisten menunjukan bahwa data curah hujan yang digunakan pada analisa ini akurat dan tidak terjadi penyimpangan atau pun pergeseran nilai rata-rata (mean).
3) Analisa Curah Hujan Efektif
Dalam studi ini, perhitungan hujan efektif menggunakan metode tahun penentu Gambar 3 Polygon Thiessen stasiun hujan
(basic year) dengan panjang pengamatan 20
2. Mengurutkan data hujan dari data yang tahun. terbesar ke data yang terkecil,
Langkah-langkah perhitungan curah hujan efektif
3. Menentukan probabilitas hujan efektif, adalah sebagai berikut:
4. Menghitung curah hujan efektif untuk padi 1. Merekap data rerata curah hujan, dan palawija. Tabel 2 Curah hujan efektif untuk padi dan palawijah
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agst Sept Okt Nov Des NO Hujan Efektif SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II
1 R Padi (mm / hari) 1,76 2,49 0,75 2,94 0,61 0,33 0,47 0,00 0,24 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,29 3,43 10,27 7,66 4,52 0,74
eff
2 R palw (mm / hari) 2,01 3,09 5,66 3,24 3,43 7,75 3,08 0,93 0,22 2,86 1,32 2,23 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,63 2,53 1,71 2,54 4,81 1,95
eff Sumber : hasil perhitunganDari perhitungan didapatkan curah hidrologi, terutama di dalam perhitungan hujan efektif untuk tanaman padi terbesar terjadi ketersediaan air untuk irigasi.Besarnya pada bulan November I sebesar 10,27 mm/hari evapotranspirasi dihitung dengan cara Penman sedangkan untuk tanaman jagung pada Maret II (Modifikasi FAO) dengan memasukkan data-data sebesar 7,75 mm/hari. klimatologi yang ada.
B. Analisa Evapotranspirasi
Evapotranspirasi merupakan unsur yang paling penting dalam keseluruhan proses Tabel 3 Evapotranspirasi pada daerah irigasi
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agst Sept Okt Nov Des NO Evapotranpirasi SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II SB I SB II
1 Eto (mm/hari) 6,71 6,71 5,68 5,68 6,69 6,69 7,03 7,03 6,43 6,43 5,83 5,74 5,90 5,90 7,43 7,43 8,28 8,28 7,94 7,94 7,82 7,82 4,98 4,98
2 Eto (mm/1/2bln) 100,64 107,35 79,48 79,48 100,34 107,03 105,47 105,47 96,43 102,85 87,46 86,11 88,50 94,40 111,50 118,94 124,15 124,15 119,03 126,96 117,28 117,28 74,73 79,72
Sumber : Hasil perhitunganC. Analisa Ketersediaan Air
2. Mengurutkan debit aliran rendah bulanan Perhitungan ketersedian bendung Uma dari besar ke kecil. Pungka dilakukan untuk mengetahui debit
3. Menghitung probabilitas masing-masing andalan yang dimiliki Bendung Uma Pungka. debit aliran rendah menggunakan Untuk menentukan debit andalan persamaan Weibull. digunakan metode bulan dasar perencanaan
4. Menentukan debit andalan sesuai dengan
(basic month) dengan peluang keandalan 80% probabilitas yang dicari, umumnya rasio
dan 50%. kegagalan panen akan kecil jika Langkah-langkah dalam pengerjaan perencanaan padi sawah menggunakan penentuan debit andalan menggunakan metode Q80 % sedangkan untuk palawija
Basic Month adalah : menggunakan Q50 %.
1. Merekap seluruh debit aliran setengah bulanan.
0,10 0,09 0,08 0,07 t)
0,06 d ³/ m
0,05 ( it b
Q80% e
0,04 D
Q50% 0,03 0,02 0,01 0,00
5
10
15
20
25 Waktu (1/2 Bulan)
Gambar 4 Grafik Debit Andalan Metode Besic Month Dari analisa debit andalan dengan diperoleh debit andalan bendung umapungka menggunakan metode Basic Month, maka terbesar terjadi pada bulan Desember I dengan keandalan 80% (Q
80 ) sebesar 0,07 m³/det.
D. Analisis Debit Optimum Sumur Pompa
10
60
11
7
6.4
60
2.63
6
8
60
8
5
8.83
60
7.75
60
12
4 60 12 0.012 8.830 0.001 735.83 695.70 124350.43 8.35 17.91 26.25
SPS 26 SPS 230 Sumur Pompa
8 60 12 0.012 9.370 0.001 780.83 552.25 113734.85 6.63 16.38 23.00 Tahap uji
7 60 11 0.011 7.750 0.001 704.55 552.25 113734.85 6.07 13.76 19.84
6 60 10 0.010 6.400 0.002 640.00 552.25 113734.85 5.52 11.37 16.90
60 8 0.008 2.630 0.003 328.75 552.25 113734.85 4.42 7.28 11.70
5
3 60 11 0.011 7.730 0.001 702.73 695.76 124350.43 7.65 15.05 22.70
4
2 60 10 0.010 6.230 0.002 623.00 695.76 124350.43 6.96 12.44 19.39
60 8 0.008 2.030 0.004 253.75 695.76 124350.43 5.57 7.96 13.52
1
⁵) (m) (m) (m)
t Q Q S Q/S S/Q B C B.Q C.Q² SW (menit) (l/dt) (m³/dt) (m) (m²/det) (det/m²) (det/m²) (det²/m
9.37 Sumur Pompa Tahap uji SPS 26 SPS 230
12
7.73
Sedangkan debit andalan terbesar terjadi pada bulan Desember I dengan Keandalan 50% (Q
1
9. C.Q² = 7,96 m
10. Sw = 13, 52 m Hasil perhitungan total penurunan muka air SPS 26 dan SPS 230 selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 6.
60
Sumber : Hasil penelitian
Tabel 4 Data Hasil Pengukuran
Analisis debit optimum air tanah dilakukan dengan uji sumur pompa, untuk mengatahui kemampuan sumur bor dalam memproduksi air juga mengatahui kelulusan pembawa air (akuifer).Uji pompa dilakukan pada sumur pompa SPS 26 dan SPS 230 dengan debit pemompaan 8 l/dt, 10 l/dt, 11 l/dt dan 12 l/dt, Mengamati penurunan muka air selama pemompaan berlangsung.
50 ) sebesar 0,09 m³/det.
Q t S (l/dt) (menit) (m)
8
Gambar 5 Grafik Penurunan Jenis S/Q Vs Debit Q SPS 26
60
2.03
2
10
60
6.23
3
11
8. B.Q = 5,57 m
a. Pehitungan Total Penurunan Muka Air (Sw)
7. Koefesien kehilangan tinggi tekan pada sumur (C)= 124350,43 (det²/ ) Koefesien C didapatkan dari perhitungan grafik 5 penurunan jenis (S/Q) Vs debit (Q) yang menghasilkan garis lurus. Harga C didapatkan dari kemiringan garis atau tangen yang dibentuk oleh harga S/Q dan Q. Harga B dan C dapat dilihat pada grafik berikut:
6. Koefesien kehilangan tinggi tekan pada akuifer (B) = 695,76 (det/m²) Didapatkan dari perhitungan grafik 5 penurunan jenis (S/Q) Vs debit (Q) yang menghasilkan garis lurus, harga B diperoleh dari perpotongan antara garis lurus tersebut dengan sumbu vertikal (S/Q).
5. S/Q = 253,750 (det/m²)
4. Q/S =0.004(m²/det)
3. Debit Q (m³/dt) = 0,008 (m³/dt)
2. Penurunan muka air tanah (S) = 2,03 m
1. Debit Q (lt/dt) = 8 l/dt
Dari data hasil pengukuran didapatkan nilai penurunan muka air tanah (S), yang akan digunakan untuk menentukan total penurunan muka air. Contoh perhitungan total penurunan muka air (Sw) SPS 26 sebangai berikut :
Sumber : Hasil perhitungan
a. Perhitungan Debit Optimum Sumur
Besarnya debit maksimum inilah yang digunakan sebangai dasar dalam pemanfaatan debit air tanah. Artinya pemanfaatan debit air tanah tidak boleh lebih dari debit optimum untuk menjaga kelestariannya. Karaktristik sumur pompa hasil pengeboran (Dinas Energi Sumber daya mineral) dari hasil analisis loggin diketahui kedalaman akuifer didaerah penelitian berkisar antara 24 sampai 70 meter dari permukaan tanah. Sedangkan screen (saringan) dipasang pada kedalaman yang disesuaikan dengan kedalaman akuifer. Perhitungan debit optimum sumur pompa SPS 26 adalah sebangai berikut : Dari data didapatkan : Ketebalan akuifer = 46 m Jari-jari sumur (rw) = 4 inci
= 10,16 cm
Tabel 5 Total penurunan Muka Air Sumur pompa
= 0,1016 m Nilai kelulusan air (k) = 3,588 x
= 17,91 SWmaks = BQmaks + CQmaks²
Tabel 6 Kebutuhan air tanaman pola tanam padi-jagung-jangung
Kebutuhan air tanaman dianalisis berdasarkan faktor klimatologi, curah hujan, suhu, koefisien tanaman dan segala hal yang berkaitan dengan penguapan. Perhitungan kebutuhan air irigasi tanaman dilakukan berdasarkan pola tanam yang telah ditentukan.
b. Analisis kebutuhan air tanaman
Keadaan pertanian di areal studi terdiri dari lahan pertanian dengan tanaman existing (pola tanam yang biasa dilakukan oleh petani setempat) berupa padi – palawija – palawijah. Meninjau dari kondisi pola tanam existing maka, akan dicoba tiga alternatif perhitungan kebutuhan air irigasi tanaman pada daerah irigasi Umapungka. Alternatif I dilakukan dengan pola tanam padi – jagung – jagung, alternatif II padi – kedelai – kedelai dan alternatif III kedelai – jagung – jagung.
a. Sistem pola tanam
E. Kebutuhan Air Irigasi
Gambar 6 Garafik Nilai Q optimum dan SW optimum SPS 26 Dari grafik diatas didapatkan debit optimum (Qopt) adalah 0,0092 m³/dt dan penurunan muka air optimum (swopt) adalah 17,30 m.
= 8,35 + 17,91 = 26,25
= 8,35 CQmaks² = 124350,43 x 0,012 ²
10 (tabel kelulusan air)
= 0,012 m³/dt BQmaks = 695,76 x 0,012
/ 15)
,
(3,588 x 10
/15) =2x3,14x 0,1016x 46 x
,
= 2. . . . (
Selanjutnya menghitung debit maksumum ( ) dengan menggunakan persamaan sebangai berikut :
Sumber : Hasil perhitungan Bulan satuan I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 LP JAGUNG JAGUNG 15 16 15 16 14 14 15 16 15 15 15 16 15 15 15 16 15 16 15 15 15 16 15 15 2 Evapotranspirasi (ETo) mm/hr 4,98 4,98 6,71 6,71 5,68 5,68 6,69 6,69 7,03 7,03 6,43 6,43 5,83 5,74 5,90 5,90 7,43 7,43 8,28 8,28 7,94 7,94 7,82 7,82
3 Evaporasi bebas (Eo) mm/hr 5,48 5,48 7,38 7,38 6,24 6,24 7,36 7,36 7,73 7,73 7,07 7,07 6,41 6,31 6,49 6,49 8,18 8,18 9,10 9,10 8,73 8,73 8,60 8,60
4 Perkolasi (P) mm/hr 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 5 Rasio penyiapan lahan 0,50 1,00 0,50 6 Penyiapan lahan mm/hr 20,69 19,66 21,79 7 Kebutuhan air penyiapan lahan (LP) mm/hr 10,34 19,66 10,90 8 Curah hujan 80% ( R80 ) mm 96,96 16,96 37,62 56,82 14,97 58,88 12,97 7,58 9,98 0,00 5,19 1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6,16 78,44 220,12 164,16 9 Curah hujan 50% ( R50 ) mm 103,15 44,50 43,10 70,55 113,10 64,85 73,55 177,15 66,00 19,85 4,65 65,35 28,30 47,75 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 13,60 57,90 54,50 103,15 10 Curah hujan efektif padi mm/hr 4,52 0,74 1,76 2,49 0,75 2,94 0,61 0,33 0,47 0,00 0,24 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,29 3,43 10,27 7,6611 Curah hujan efektif jagung mm/hr 4,81 1,95 2,01 3,09 5,66 3,24 3,43 7,75 3,08 0,93 0,22 2,86 1,32 2,23 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,63 2,53 2,54 4,81
Pengganti lap.air perioda I mm/hr 3,33 Pengganti lap.air perioda II mm/hr 3,33 12 Pengganti lap.air rerata (WLR) mm/hr 1,67 1,67 1,67 1,67 c1 ( Padi ) LP LP 1,10 1,10 1,05 1,05 0,95 0,00 c2 (Padi) LP LP 1,10 1,10 1,05 1,05 0,95 0,00 13 Koefisien rerata padi 0,55 1,10 1,08 1,05 1,00 0,48 c1 jagung I 0,50 0,59 0,96 1,05 1,02 0,95 0,50 0,59 0,96 1,05 1,02 0,95 c2 jagung 2 0,50 0,59 0,96 1,05 1,02 0,95 0,50 0,59 0,96 1,05 1,02 0,95 14 Koefisien rerata jagung 0,25 0,55 0,78 1,01 1,04 0,99 0,73 0,55 0,78 1,01 1,04 0,99 0,48 15 Pengg.konsumtif Padi + LP (ETc1) mm/hr 10,34 19,66 14,59 7,38 6,10 5,96 6,69 3,18 0,00 16 Pengg.konsumtif jagung (ETc2) mm/hr 1,76 3,83 4,98 6,46 6,03 5,65 4,28 3,22 5,76 7,47 8,57 8,15 3,77 17 NFR Padi + LP mm/hr 5,82 18,92 14,83 8,56 9,02 6,69 9,75 4,85 1,53 18 NFR Jagung mm/hr 0,00 2,91 4,76 3,60 4,71 3,43 4,28 3,22 5,76 7,47 8,57 8,15 3,13 19 Keb.air di sawah utk padi + LP lt/dt/ha 0,67 2,19 1,72 0,99 1,05 0,78 1,13 0,56 0,18 20 Keb.air di sawah utk jagung lt/dt/ha 0,00 0,34 0,55 0,42 0,55 0,40 0,50 0,37 0,67 0,87 0,99 0,95 0,36 21 Keb.air di intake utk padi + LP lt/dt/ha 1,04 3,38 2,65 1,53 1,61 1,19 1,74 0,86 0,27 22 Keb.air di intake utk jagung lt/dt/ha 0,00 0,52 0,85 0,64 0,84 0,61 0,76 0,57 1,03 1,33 1,53 1,45 0,56 NO U R A I A N DESEMBER JANUARI FEBRUARI MARET OKTOBER NOVEMBER SEPTEMBER 1 POLA TANAM PADI APRIL MEI JUNI JULI AGUSTUSTabel 7 Rekap kebutuhan air tanaman pola tanam padi-jagung-jangung
Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 8 Rekap kebutuhan air tanaman pola tanam padi-kedelai-kedelai
Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 9 Rekap kebutuhan air tanaman pola tanam padi-kedelai-kedelai