III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2013 sampai dengan Januari 2014 di

Transkripsi

1 15 III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2013 sampai dengan Januari 2014 di Laboratorium Teknik Sumber Daya Air Universitas Lampung B. Alat dan Bahan Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi: satu unit laptop dan perlengkapan yang digunakan untuk analisis dan penulisan laporan. Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa: 1. Data klimatologi tahun (BMKG Bandar lampung) 2. Perkolasi, limpasan, kadar air, tinggi tanaman, kapasitas lapang (FC), titik layu permanen (PWP), evapotranspirasi (ET c ) (Muamar, 2012) C. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan metode simulasi dengan tahapan :

2 16 1. Fungsi pertumbuhan tanaman dengan regresi Fungsi pertumbuhan tanaman dilakukan dengan cara menganalisis data tinggi tanaman diperoleh dari penelitian (Muamar, 2012) menggunakan regresi polynomial. Data dari hasil analisis tersebut selanjutnya digunakan untuk menentukan simulasi pemanenan air hujan. 2. Validasi K c Validasi koefisien tanaman (K c ) ditaksir dengan menggunakan model persamaan yang dikembangkan oleh (Allen dkk, 1998). Model tersebut dirumuskan dengan Persamaan 11 sebagai berikut : (11) K c tab : Nilai K c berdasarkan tabel dari FAO U 2 : Nilai kecepatan angin rata-rata harian (m/s) RH min : Nilai rata-rata kelembaban udara minimum (%) h : Tinggi tanaman (m) menggunakan regresi linear dimana : hst. Hasil perhitungan K c model selanjutnya dihitung kesalahan relatif nya dengan menggunakan Persamaan 12. (12) Tingkat keandalan model tersebut, dinilai dari besarnya RMSE (root means square error) yang dirumuskan pada Persamaan 13.

3 17 RMSE = - (13) K c tersebut selanjutnya digunakan untuk memprediksi ET c model. ET c model dihitung dengan menggunakan Persamaan 2. ET c model kemudian dibandingkan dengan ET c pengukuran (Muamar, 2012). Kesalahan relatif pada perhitungan ET c model dihitung dengan menggunakan Persamaan 12. ET c pengukuran dan data ET c model selanjutnya diuji tingkat keandalannya menggunakan Persamaan 13 dan ditampilkan dengan kurva Validasi model Validasi model meliputi kadar air, evapotranspirasi harian dan kumulatif, limpasan dan perkolasi. Validasi model dilakukan dengan cara membandingkan data pengukuran (Muamar, 2012) dan model. Validasi model selanjutnya ditampilkan dengan program vissim. D. Deskripsi Sistem Pemanenan Air Hujan Model pemanenan air terdiri dari 1ha lahan dan satu kolam dengan kedalaman 3m yang berfungsi untuk menampung air hujan. Model tersebut disajikan pada Gambar 2. Kadar air lahan akan meningkat ketika terjadi hujan dan di irigasi, dan sebaliknya kadar air lahan akan turun karena evapotranspirasi dan perkolasi. Ketika kadar air lebih dari kapasitas lapang, maka air akan mengalir sebagai perkolasi dan ketika lebih kecil dari kapasitas lapang maka penurunan air tanah terjadi karena proses evapotranspirasi.

4 18 Ketika terjadi hujan lebat, hingga kadar air lahan berada diatas titik jenuh maka akan terjadi perkolasi dan limpasan. Air limpasan selanjutnya akan ditampung pada kolam. Air dikolam akan bertambah apabila terjadi limpasan dari lahan dan air hujan dan akan berkurang karena pengambilan irigasi dan penguapan langsung dari kolam. Limpasan dari kolam akan terjadi jika kolam tidak mampu menampung limpasan dari lahan dan curah hujan. Gambar 2. Deskripsi sistem pemanenan air hujan Neraca air memiliki input curah hujan dan irigasi, sedangkan outputnya adalah evapotranspirasi, perkolasi dan limpasan ke kolam. Kondisi ini digambarkan dengan Persamaan 14 berikut, (14) CH IR ET c P L 1 : perubahan tinggi muka air pada lahan (mm/hari) : curah hujan (mm/hari) : irigasi (mm/hari) : evapotranspirasi (mm/hari) : perkolasi (mm/hari) : limpasan dari lahan ke kolam (mm/hari)

5 19 Neraca air pada kolam memiliki input curah hujan dan limpasan dari lahan, sedangkan outputnya adalah irigasi, evaporasi dan overflow. Model neraca air kolam ini digambarkan dengan Persamaan 15 berikut : (15) CH L 1 IR E k L 2 : Perubahan tinggi muka air pada kolam (mm/hari) : Curah hujan (mm/hari) : Limpasan dari lahan ke kolam (mm/hari) : Irigasi (mm/hari) : Evaporasi kolam (mm/hari) : Limpasan dari kolam (mm/hari) Evaporasi kolam digambarkan dengan Persamaan 16 berikut, (16) E k K ET 0 :Evaporasi kolam :Koefisien evaporasi kolam :Evapotranspirasi acuan Berdasarkan model kesetimbangan air (Persamaan 14 dan 15), simulasi tersebut berjalan secara kontinyu dari hari ke hari. Ketinggian air dapat dihitung dengan pendekatan metode Euler, seperti pada Persamaan 17 berikut, (17) (i) / T (i) :Tinggi air pada hari ke i+1 :Tinggi air pada hari ke i :Perubahan ketinggian pada hari ke i

6 Ya Ya Tidak Tidak 20 E. Diagram Alir Penelitian Mulai Initialisasi (TInggi Air) Read data Klimat (curah hujan, kecepatan angin, ET 0 dan RH min ) Input data (tanah, perkolasi, limpasan & KA,) Interpolasi K c tab dan K c Adj Menentukan fase pertumbuhan Menghitung tinggi tanaman & kesetimbangan air Hari ke 365 Simpan data Tahun ke 13 Simpan data Selesai Gambar 3. Flow chart program sistem pemanenan air hujan

7 21 F. Analisis Data Analisis dilakukan di Laboratorium Sumber Daya Air dan Lahan Universitas Lampung. Data dari analisis disajikan dalam bentuk tabel, grafik, dan uraian. Data yang dianalisis berupa, 1. Fungsi pertumbuhan tanaman dengan regresi 2. Validasi K c 3. Validasi model (kadar air, limpasan, perkolasi dan ET c ) 4. Menghitung kebutuhan air tanaman melalui simulasi untuk 13 tahun waktu tanam. 5. Menentukan perbandingan luas lahan (1ha) dan kolam yang optimal.