STUDI KESEIMBANGAN AIR PADA DAERAH IRIGASI DELTA BRANTAS (SALURAN MANGETAN KANAL) UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DAN INDUSTRI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR - RC STUDI KESEIMBANGAN AIR PADA DAERAH IRIGASI DELTA BRANTAS (SALURAN MANGETAN KANAL) UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DAN INDUSTRI GILANG IDFI NRP Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Nadjadji Anwar, MSc JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010

2 STUDI KESEIMBANGAN AIR PADA DAERAH IRIGASI DELTA BRANTAS (SALURAN MANGETAN KANAL) UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DAN INDUSTRI Nama mahasiswa : GIilang Idfi NRP : 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 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 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 dengan intensitas tanam sebesar 272,58 %. Kata kunci : Mangetan Kanal, volume andalan, pola tanam, pendapatan hasil tani, intensitas tanam. terdiri dari 4 wilayah pengamatan. Wilayah 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 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 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 Ha ( Data Dinas Pengairan Kabupaten Sidoarjo, 2006 ). Sedangkan Jaringan Irigasi Porong Kanal yang mempunyai luas baku sawah 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

3 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 Rn Rns matahari = Rns Rn1 bersih (mm/hari) = Rs( 1 α ) ; (α = koefisien pemantulan = 0,25 )

4 Rs = ( ( n / N ) ) Ra Rn1 = 2.01 x T 4 ( ed 0.5 ) ( n/n ) F ( u ) = Fungsi Pengaruh angin pada ETo = 0.27 x ( 1 + U 2 /100 ) dimana U 2 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 : R n 1 Ri n i 1... (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 R 80 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 R 80 mempunyai kemungkinan hanya 20%. Curah hujan efektif dapat dihitung dengan menggunakan cara empiris seperti berikut ini : R 80 = (n/5) + 1 ( 2.3 ) dimana : Reff = R 80 = 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) : Re padi = ( R 80 x 70% ) mm/hari. Re tebu = ( R 80 x 60% ) mm/hari. Re polowijo = ( R 80 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 sifatsifat 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

5 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. e k / ( e k 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 = 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 Periode Padi Tengah Bulan Variasi Biasa Variasi Unggul Jagung Sumber : Standar PerencanaanIirigasi KP 01 : 1986 Tabel 2.2. Koefisien Tanaman Tebu Periode Bulan Tebu , , Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP 01 : 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 Efisiensi Irigasi Jaringan Primer 80% Jaringan Sekunder 90% Jaringan T ersier 90% T otal EI 65% Sumber : Standar Perencanaan Irigasi KP 01 : 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 ).

6 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: NFR pad i = Etc padi + P Re padi + WLR. ( 2.6 ) NFR pol = Etc pol Re pol..( 2.7 ) NFR tebu = Etc tebu Re tebu...( 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 = C 1.X 1 + C 2.X C n.x n Kendala : A 11. X 1 + A 12. X A 1n. X n = b 1 A 21. X 1 + A 22. X A2 n. X n = b 2 : A m1. X 1 + A m2. X A mn. X n = b n X1,X2,X 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 = 2X 1 + 4X 2, sama dengan maks.(-z) = -2X 1-4X 2 2) Semua fungsi kendala dirubah menjadi bentuk persamaan, dengan cara menambah atau mengurangi dengan bilangan-bilangan slack, surplus atau artifisial. Misalnya : a. 7X 1 4X 2 6, menjadi 7X 1 4X 2 + S 1 = 6,S 1 = bil. Slack b. 7X 1 4X 2 6, menjadi 7X 1 4X 2 S 2 +R = 6, S 2 = bil. Slack; R = artifisial c. 7X 1 4X 2 = 6, menjadi 7X 1 4X 2 + R = 6,R = artifisial 3) Semua ruas kanan fungsi kendala bertanda positif. Misalnya : -2X 1 + 4X 2-6, menjadi 2X 1 4X 2 6, kemudian 2X 1 4X 2 - S 2 + R = 6, 4) Semua peubah tidak negatif. Misalnya X 1 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 c 1 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 c 1 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 (b 1 ) dibagi dengan angka matriks pada baris yang sama dengan b 1 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.

7 Langkah 3: Langkah 4: Melakukan perhitungan operasi baris elementer (OBE) pada setiap baris termasuk baris fungsi tujuan sehingga didapat bahwa POM sudah menjadi PBS, dan PK menjadi PNB. Bila masih terdapat nilai c 1 pada baris fungsi tujuan, lanjutkan dengan memulai langkah 1 dan seterusnya hingga seluruh nilai c 1 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 3.2 Bagan Alir Optimasi Program Linear Gambar 3.1 Bagan Alir Pengerjaan Tugas Akhir

8 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 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 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 (m 3 ) Daerah Irigasi Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember Bulan Debit Andalan ( m³/dt ) Volume Andalan ( m³ ) I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III Tabel 4.5 Rekapan Debit Andalan ( m³/dt ) dan Volume Andalan (m 3 ) per Musim Daerah Irigasi Musim Debit Andalan ( m³/dt ) Volume Andalan ( m³ ) Hujan Kemarau Kemarau TOTAL 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 C dan suhu tertinggi terjadi pada bulan Nopember sebesar 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 %. 4) Kecepatan angin terendah terjadi pada bulan Desember sebesar 8.33 km/jam dan tertinggi terjadi pada bulan Juni sebesar 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) = km/jam = km/hari Langkah 1.Mencari harga Tekanan Uap Jenuh ( ea )( mbar ) Dari data T = C, didapat ea = mbar Langkah 2.Mencari harga Tekanan Uap Nyata ( ed ) ( mbar ) ed = ea x RH = x 83 % = mbar Langkah3.Mencari harga Perbedaan Tekanan Uap Air ( ea - ed ) ( ea - ed ) = = 6.25 mbar Langkah 4.Mencari harga fungsi Angin f( U )

9 Langkah 5. Langkah 6. Dengan rumus f( U ) = 0.27 x ( 1+U/100 ) = 0.96 km/hari = 0.96 km/hari Mencari harga faktor ( W ) dan( 1-W) Dari data T = C, dan ketinggian rata-rata air laut = 0 m, maka didapat ( 1-W ) = 0.24 Mencari harga ( 1-W ) x f( U )x ( eaed ) = 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 = mm/hari Langkah 8. Mencari harga Radiasi gel. Pendek ( Rs ) = ( ( n/n ) ) x Ra = ( ( 48% ) ) x = 7.82 mm/hari Langkah 9. Langkah 10. Mencari harga f( T ) koreksi akibat temperature Dari data T = C, maka didapat f( T ) = Mencari harga f (ed) koreksi akibat tekanan uap nyata = ed = = Langkah 11. Mencari harga f( n/n ) = ( x ( n/n ) ) = ( 48 % ) = 0.53 Langkah12. Mencari harga Radiasi netto Gelombang Panjang ( Rn1 ) = f( T ) x f( ed ) x f( n/n ) = x 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 = = 5.03 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 ( 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 Bulan No JENIS DATA Satuan Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Nop Des 1 Suhu ( T ) o C Kelembaban Relatif ( RH ) % Lama Penyinaran ( n/n ) % km/jam Kecepatan Angin ( u ) km/day Sumber : Stasiun Klimatologi Karangploso Sumber : Stasiun Meteorologi Karang Ploso Tabel 4.7 Tabel Perhitungan Evaporasi Potensial No PERHITUNGAN Satuan Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Nop Des 1 Tekanan Uap Jenuh (ea) mbar Tekanan Uap Nyata (ed) mbar Perbedaan Tek. Uap (ea-ed) mbar Fungsi Angin f(u) km/hari Faktor Pembobot ( 1 W ) Radiasi extra terrestial (Ra) mm/hari Radiasi gel. Pendek (Rs) mm/hari Radiasi Netto Gel.Pendek (Rns) mm/hari Fungsi Tek. Uap nyata f(ed) Fungsi penyinaran f(n/n) Fungsi suhu f(t) Radiasi netto Gel. Panjang (Rn1) mm/hari Radiasi netto (Rn) mm/hari Faktor Pembobot Rn ( W ) Faktor koreksi (c ) Potensial Evapotranspirasi (Eto) mm/hari 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

10 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 % Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember Bulan Sumber : Hasil Perhitungan I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III Tabel 5.4 Perhitungan Curah Hujan Efektif untuk Tanaman Palawija Bulan periode 50 % Re 80 Re Eto Re pol mm/10 hari mm/bulan mm/bulan mm/bulan I Nov II III I Des II III I Jan II III I Feb II III I Mar II III I Apr II III I Mei II III I Jun II III I Jul II III I Agt II III I Sep II III I Okt II Sumber : Hasil Perhitungan Re pol mm/hari III 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 Re 80 / 10 hari (tabel 4.5. kolom 14) dalam mm/hari Kolom 4 = total kolom 3 selama 3 dekade tiap bulan Re 80 dalam mm/bulan Kolom 5= evapotranspirasi tiap bulan (dari tabel 4.3) dalam mm/bulan Kolom 6= Re polowijo (ditentukan dengan cara menginterpolasi dari tabel 5.3) Kolom 7&8 = Re polowijo pada kolom 6/30 hari (mm/hari) Tabel 5.5 Perhitungan Curah Hujan Efektif untuk Tanaman Padi, Palawija, Tebu Nov Des Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sep Oct Bulan 1 Sumber : Hasil Perhitungan Re 80 % Re padi Re tebu Re pol mm/10 hari mm/hari mm/hari mm/hari I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 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 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

11 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 berbedabeda. 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 = 250 mm K = 8.37 mm/hari x 31 hari / 250 mm = 1.04 LP = M. e k / ( e k 1 ) = e 1.04 / ( e ) = 12.96mm/hari Untuk perhitungan bulan yang lain direkap pada tabel 5.6 Tabel 5. 6 Perhitungan Kebutuhan Air untuk Persiapan Lahan Kebutuhan air untuk pengolahan tanah padi Sawah ` Parameter Satuan Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sept Okt Nop Des 1 Eto mm/hari Eo = Eto x 1.10 mm/hari P mm/hari M = Eo + P mm/hari T hari S mm k = MT/S mm/hari LP = (M.e k ) / ( e k - 1 ) l/dt/ha Sumber : Hasil Perhitungan 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.

12 Tabel 5.7 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Padi Untuk Awal Tanam Nopember 1 Musim Bulan periode Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Nop Des Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt PADI Re 80 Eto Re P WLR Koefifien Tanaman Etc NFR mm/hari mm/hari mm/hari mm/hari C1 C2 C3 C mm/hari mm/hari l/dt/ha l/dt/ha I LP LP LP LP II LP LP LP III LP LP I II III I II III I II III I LP LP LP LP II LP LP LP III LP LP I II III I II III I II III I LP LP LP LP II LP LP LP III LP LP I II III I II III I II III Sumber : Hasil perhitungan Tabel 5.8 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Palawija Untuk Awal Tanam Nopember 1 Musim Bulan periode Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Nop Des Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Eto Re 80 PALAWIJA Re Koefifien Tanaman Etc NFR mm/hari mm/hari C1 C2 C3 C mm/hari mm/hari l/dt/ha l/dt/ha I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III DR DR Tabel 5.9 Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman Tebu Untuk Awal Tanam Nopember 1 Musim Bulan periode Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Nop Des Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Eto Re 80 mm/hari mm/hari C1 C2 C3 C mm/hari mm/hari l/dt/ha l/dt/ha I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III Sumber : Hasil perhitungan TEBU Re Koefisien Tanaman Etc NFR 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 DR Sumber : Hasil perhitungan

13 Tabel 5.10 Rekapan Kebutuhan Air Tanaman Padi, Palawija dan Tebu Per Musim Tanam Musim Bulan periode Hujan Kemarau 1 Kemarau 2 Nop Des Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agst Sept Okt Sumber : Hasil perhitungan Padi Polowijo Tebu (m3/ha) (m3/ha) (m3/ha) I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 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 Padi Jagung Tebu No. Uraian ( Rp / Ha ) ( Rp / Ha ) ( Rp / Ha ) 1 Harga Produk ( Rp/ton) Rata - rata produksi Sawah ( ton/ha ) Hasil Produksi / Ha Biaya Produksi / Ha Keuntungan Komoditi / Ha 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

14 Kanal juga digunakan untuk kebutuhan industry tiap bulannya sebesar 1,5 m 3 /dtk. Adapun model yang digunakan adalah sebagai berikut : Fungsi Tujuan : Maksimumkan Z = A.X 11 + A.X 21 + A.X 31 + B.X 12 + B.X 22 + B.X 32 + C.X 13 + C.X 23 + C.X 33 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 ) X 11 = Luasan tanaman padi pada musim hujan ( Ha ) X 21 = Luasan tanaman padi pada musim kemarau 1 (Ha) X 31 X 12 X 22 X 32 X 13 X 23 = Luasan tanaman padi pada musim kemarau 2 (Ha) = Luasan tanaman palawija pada musim hujan ( Ha) = Luasan tanaman palawija pada musim kemarau 1 (Ha) = Luasan tanaman palawija pada musim kemarau 2 (Ha) = Luasan tanaman tebu pada musim hujan ( Ha ) = Luasan tanaman tebu pada musim kemarau 1 (Ha) X 33 = Luasan tanaman tebu pada musim kemarau 2 (Ha) Fungsi Kendala : Luasan Maksimum X 11 + X 21 + X 3 Luas Total X 12 + X 21 + X 23 Luas Total X 13 + X 23 + X 3 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 m 3 /dtk. V p1. X 11 + V j2.x 21 + V t3.x 3 = V i1 - Volume industri X 1 V p1.x 12 + V j2.x 22 + V t3.x 3 = V i2 - Volume industry X 1 +X 2 V p1.x 31 + V j2.x 32 + V t3.x 33 = V i3 - Volume industry X 2 +X 3 Dimana : V p1 = Kebutuhan air padi pada dekade ke-1 V ji = Kebutuhan air palawija pada dekade ke-1 V ti = Kebutuhan air tebu tiap dekade V i1 = Volume andalan pada dekade ke-1 V i2 = Volume andalan pada dekade ke-2 V i3 = Volume andalan pada dekade ke-3 V in = Volume andalan pada dekade ke-n X 1 = Volume air sisa pada dekade ke-1 X 2 = Volume air sisa pada dekade ke-2 X 3 = Volume air sisa pada dekade ke-3 X n = Volume air sisa pada dekade ke-n Tanaman Tebu X 3 X t X 13 - X 23 = 0 X 23 - X 33 = 0 Dimana : X t = Luas tanaman tebu yang disyaratkan ( =3683 Ha ) Contoh perhitungan untuk awal tanam Nopember 1 Maksimumkan Z = X X X X X X X 3 Fungsi kendala = X 11 + X 21 + X X 12 + X 22 + X X 13 + X 23 + X ,08 X ,54 X X 3 = X X X 3 = ,38 X ,53 X ,92 X 3 = X X 13 - X 23 = 0 X 23 - X 33 = 0 X 11, X 21, X 31, X 12, X 22, X 32, X 13, X 23, X 33 0

15 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 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 = X X X X X X X X X 33 dimana variabel variabel yang ada digantikan oleh luasan tanaman hasil optimasi diatas. Dari persamaan tersebut, didapat pendapatan produksi sebesar Rp 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 Sumber : Input Awal Tanam Nopember 1 QM for Windows 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 Kemudian dengan cara yang sama dilakukan perhitungan dan analisa terhadap awal tanam berikutnya sampai dengan awal tanam Desember 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 Tanaman ( Ha ) Luas Total Awal Tanam Nop.3 Musim Padi Palawija Tebu ( Ha ) Hujan Kemarau Kemarau 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 : 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