OPTIMASI PEMANFAATAN AIR DENGAN PROGRAM LINEAR … · dimana air tersebut dikeluarkan dari...
64
OPTIMASI PEMANFAATAN AIR DENGAN PROGRAM LINEAR (LINEAR PROGRAMMING) DI SALURAN TARUM BARAT SKRIPSI Oleh : RISMA NURMAWALI F14062259 2010 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Transcript of OPTIMASI PEMANFAATAN AIR DENGAN PROGRAM LINEAR … · dimana air tersebut dikeluarkan dari...
OPTIMASI PEMANFAATAN AIR DENGAN
PROGRAM LINEAR (LINEAR PROGRAMMING)
DI SALURAN TARUM BARAT
SKRIPSI
Oleh :
RISMA NURMAWALI
F14062259
2010
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
ABSTRACT
Risma Nurmawali1
Optimization of Water Management With
Linear Programming at West Tarum Canal
Roh Santoso Budi Waspodo2
The problems of water resources is fluctuation where there is drought in the
dry season and floods during the rainy season. One effort to optimize the utilization of limited water resources while the community needs for water has increased is the management of water in the main channel with the method of linear programming (LP) that can distribute water at its optimum. So needed formulate mathematical models and optimize the water demand for agricultural, domestic and industry in West Tarum Canal.
The data required in this study are the data of agricultural land area, population and industry that utilizes water from the West Tarum Canal. Water needs in agricultural research is set to 0,86 liters/sec/ha, the domestic equivalent to 120 liters/person/day or 3,6 m3/month and the industry of 350 m3/day or 10.500 m3/month. Debit is included in this optimization is the monthly average discharge West Tarum Canal.
Optimization is done by determining the proportion of the allocation of water resources, that is for domestic 26,3%, agriculture 71%, and the rest of the industry at 2,7%. Based on the results of the optimization of agricultural land area, population, and the industry is 12.486 ha, 6.560.099 peoples, and 231 industries and with revenues amounting to IDR 295.714.500,00.
Keyword :optimization, water resources
1Student of Agricultural Engineering Departement, Faculty of Agricultural Technology – Bogor Agricultural University 2Lecture of Civil and Environment Engineering Departement, Faculty of Agricultural Technology – Bogor Agricultural University
Risma Nurmawali. F14062259. Optimasi Pemanfaatan Sumber Daya Air Dengan Program Linear di Saluran Tarum Barat. Di bawah bimbingan : Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
RINGKASAN
Air merupakan sumberdaya alam terbaharui, tetapi ketersediaannya tidak selalu sejalan dengan kebutuhan yang selalu meningkat. Sebagai sumber daya alam yang diperlukan untuk kehidupan menusia, air membutuhkan perencanaan yang baik dalam pengelolaan dan pemanfaatannya agar tetap terjaga kelestarian sumber daya alam tersebut.Permasalahan yang terjadi saat ini adalah sumberdaya air yang jumlahnya fluktuatif dimana terjadi kekeringan pada musim kemarau dan banjir pada musim hujan. Salah satu upaya untuk mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya air yang terbatas sedangkan kebutuhan masyarakat akan air semakin meningkat adalah pengelolaan air pada saluran utama dengan metode linear programming (LP) yang dapat mendistribusikan air secara optimum.
Tujuan dari penelitian ini adalah merumuskan model matematik dan mengoptimalkan kebutuhan air untuk keperluan pertanian, domestik dan industri di Saluran Tarum Barat. Model matematis diperoleh dengan mengidentifikasikan dan menganalisis kebutuhan dari tiap sektor seperti pertanian, domestik, dan industri.
Data-data yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah data luas areal lahan pertanian, jumlah penduduk dan industri yang memanfaatkan air dari Saluran Tarum Barat.Selain itu diperlukan data iklim. Kebutuhan air pada penelitian ini ditetapkan untuk pertanian sebesar 0,86 liter/detik/ha, domestik sebesar 120 liter/orang/hari atau 3,6 m3/bulan dan industri sebesar 350 m3/hari atau 10500 m3/bulan. Debit yang dimasukan dalam optimasi ini adalah debit rata-rata bulanan Saluran Tarum Barat.
Ketersediaan air pada Saluran Tarum Barat berasal dari Bendung Curug dimana air tersebut dikeluarkan dari Bendungan Ir. H. Djuanda yang di operasikan oleh Perum Jasa Tirta II. Besarnya air yang dikeluarkan oleh Bendungan Ir. H. Djuanda berdasarkan dari kebutuhan air irigasi, sehingga debit air pada Saluran Tarum Barat berubah sesuai kebutuhan dari irigasi.
Optimasi dilakukan dengn menentukan proporsi pengalokasian sumberdaya air, yaitu untuk domestik (PAM/PDAM) sebesar 26,3%, pertanian 71%, dan sisanya industri sebesar 2,7%. Berdasarkan hasil optimasi luas lahan pertanian, jumlah penduduk, dan industri adalah 12.486 ha, 6.560.099 orang, dan 231 buah industri dan dengan pendapatannya sebesar Rp 295.714.500.
i
OPTIMASI PEMANFAATAN SUMBERDAYA AIR DENGAN
PROGRAM LINEAR (LINEAR PROGRAMMING)
DI SALURAN TARUM BARAT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
Departemen Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
RISMA NURMAWALI
F14062259
2010
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
ii
JudulSkripsi : Optimasi Pemanfaatan Air Dengan Program Linear di Saluran
Tarum Barat
Nama : Risma Nurmawali
NIM : F14062259
Menyetujui,
Dosen Pembimbing Akademik
Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
NIP: 19620714 198703 1 004
Mengetahui :
Ketua Departemen,
Dr. Ir. Desrial, M.Eng.
NIP : 19661201 199103 1 004
Tanggal lulus :
iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor, pada tanggal 16 Januari
1988 dan merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari
pasangan orang tua dengan nama Bapak Moh Yunus dan Ibu
Isoh Kholisoh.
Pada tahun 2000, penulis menyelesaikan pendidikan di
SDN Empang 2 Bogor. Kemudian melanjutkan pendidikan ke jenjang Sekolah
Lanjutan Tingkat Pertama Negeri (SLTPN) 1 Kota Bogor dan lulus tahun 2003.
Tahun 2003 penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah Atas Negeri 1
Kota Bogor dan lulus pada tahun 2006.
Pada tahun 2006, penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian
Bogor melalui program SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru). Pada tahun
kedua di IPB penulis masuk Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian.
Selama menjadi mahasiswa penulis aktif menjadi Pengurus Himateta
periode 2007-2008. Pada tahun 2009 penulis melakukan kegiatan Praktek
Lapangan di Perum Jasa Tirta II, Purwakarta, Jawa Barat dengan topik
“Manajemen Operasi Sistem Irigasi di Daerah Irigasi Jatiluhur, Purwakarta, Jawa
Barat”. Selanjutnya penulis melakukan penelitian dengan judul “Optimasi
Sumberdaya Air Dengan Program Linear di Saluran Induk Tarum Barat” di bawah
bimbingan Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberika
rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini
dengan baik. Laporan ini ditulis berdasarkan kegiatan penelitian yang
dilaksanakan di Saluran Induk Tarum Barat) Citarum, Jawa Barat. Mulai Maret
sampai dengan Mei 2010.
Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada
pihak-pihak yang telah banyak memberikan bantuan berupa masukan, saran dan
kritikan terhadap penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, yaitu:
1. Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T. selaku Dosen Pembimbing
Akademik yang telah banyak memberikan bimbingan kepada penulis.
2. Dr. Ir. Emi Darmawati, M.Si. dan Dr. Ir. Yuli Suharnoto, M.Eng sebagai
dosen penguji.
3. Ibu, Bapak, adikku dan keluarga tercinta yang selalu memberikan doa dan
dukungan secara moril dan materil selama ini.
4. Bapak Andri Sewoko, STP, M.P atas bantuannya memberikan masukan, saran
serta kesediaannya membantu penulis dalam pengambilan data-data mengenai
DAS Citarum di Perum Jasa Tirta II Purwakarta, Jawa Barat.
5. Teman-teman pondok Al Ghuroba yang selalu memberikan semangat dan
dukungan serta memberikan warna selama kuliah.
6. Teman-teman seperjuangan Teknik Pertanian Angkatan 43, terima kasih atas
bantuan dan semangatnya selama kuliah, penelitian dan penyusunan laporan
ini.
7. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu yang telah
membantu terlaksananya penelitian hingga tersusunnya laporan ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih terdapat banyak kesalahan dan
kekurangan, Oleh karena itu, penulis menerima berbagai saran dan kritik dari
semua pihak demi kesempurnaan laporan ini. Penulis berharap laporan ini dapat
bermanfaat bagi penulis pribadi maupun semua pihak yang memerlukannya.
Bogor, September 2010 Penulis
v
DAFTAR ISI
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ........................................................................ iii
KATA PENGANTAR .................................................................................... iv
DAFTAR ISI .................................................................................................. v
DAFTAR TABEL .......................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1
A. Latar Belakang .................................................................................... 1
B. Tujuan ................................................................................................. 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 3
A. Siklus Hidrologi .................................................................................. 3
1. Curah Hujan ................................................................................... 4
2. Evapotranspirasi ............................................................................. 6
3. Limpasan ........................................................................................ 8
4. Infiltrasi .......................................................................................... 9
5. Perkolasi ......................................................................................... 9
B. Irigasi .................................................................................................. 10
1. Pengertian ....................................................................................... 10
2. Peranan Irigasi ................................................................................ 11
C. Kebutuhan Sumberdaya Air ................................................................. 11
1. Kebutuhan Air Domestik ................................................................. 12
2. Kebutuhan Air Industri .................................................................... 13
3. Kebutuhan Air Pertanian.................................................................. 13
D. Ketersediaan Sumberdaya Air ............................................................. 19
E. Linear Programming ............................................................................ 19
1. Bentuk Umum Model Linear Programming (LP) ............................ 20
2. Penyelesaian Grafik Model LP ........................................................ 21
3. Penyelesaian LP dengan Model Simplek .......................................... 21
III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 22
A. Bahan Dan Alat ................................................................................... 22
B. Tempat Dan Waktu.............................................................................. 22
vi
C. Metode Penelitian ................................................................................ 22
1. Identifikasi Kebutuhan Air............................................................... 22
2. Sistem dan Teknik Optimasi ............................................................ 25
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 27
A. Keadaan Umum Daerah....................................................................... 27
1. Lokasi Penelitian ............................................................................. 27
2. Curah Hujan .................................................................................... 27
3. Kondisi Hidrologi ............................................................................ 28
4. Topografi ......................................................................................... 28
5. Tanah .............................................................................................. 29
B. Saluran Tarum Barat ............................................................................ 30
C. Ketersediaan Air .................................................................................. 32
D. Kebutuhan Air ..................................................................................... 33
1. Penduduk ......................................................................................... 33
2. Industri ............................................................................................ 34
3. Pertanian ......................................................................................... 34
E. Optimasi Sumberdaya Air ................................................................... 36
V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 44
A. Kesimpulan ......................................................................................... 44
B. Saran ................................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 46
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kc sesuai fase pertumbuhan tanaman ................................................... 7
Tabel 2. Standar Kebutuhan Air Rumah Tangga Berdasarkan Jenis Kota
dan Jumlah Penduduk ........................................................................... 13
Tabel 3. Banyaknya air yang dibutuhkan pada budidaya padi sawah per hektar .. 15
Tabel 4. Kebutuhan air pengolahan tanah pada berbagai tekstur tanah ................ 18
Tabel 5. Laju perkolasi sesuai tekstur tanah........................................................ 24
Tabel 6. Curah hujan di stasiun hujan Purwakarta, Perum Jasa Tirta II ............... 28
Tabel 7. Evapotranspirasi Potensial Bulanan ..................................................... 35
Tabel 8. Curah hujan efektif ............................................................................... 35
Tabel 9. Debit Rata-rata Bulanan Saluran Tarum Barat ...................................... 37
Tabel 10. Hasil Optimasi dengan Program Lingo 8.0 ......................................... 42
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Siklus Hidrologi ............................................................................... 3
Gambar 2. Hulu Sungai Citarum di Gunung Wayang ......................................... 29
Gambar 3. Skema Pembagian Air di Bendung Curug ......................................... 31
Gambar 4. Kolam yang dibangun di tepian Saluran Induk Tarum Barat ............. 31
Gambar 5. Bendungan Ir. H. Djuanda ................................................................ 33
Gambar 6. Perkembangan Luas Sawah yang Diairi Saluran Tarum Barat ........... 36
1
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Air sebagai sumber daya alam yang diperlukan untuk kehidupan menusia
membutuhkan perencanaan yang baik dalam pengelolaan dan pemanfaatannya
agar tetap terjaga kelestarian sumber daya alam tersebut.
Berdasarkan UU No.7 Tahun 2004 tentang Sumber Daya Air, air adalah
semua air yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah permukaan tanah,
termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut
yang berada di darat. Pengelolaan sumberdaya air didefinisiskan sebagai aplikasi
dari cara struktural dan non-struktural untuk mengendalikan sistem sumber daya
air alam dan buatan manusia untuk kepentingan/manfaat manusia dan tujuan-
tujuan lingkungan.
Sumber daya air merupakan bagian dari sumber daya yang mempunyai
sifat yang sangat berbeda dengan sumber daya alam lainnya. Air adalah sumber
daya yang terbarui, bersifat dinamis mengikuti siklus hidrologi yang secara
alamiah berpindah-pindah serta mengalami perubahan bentuk dan sifat.
Tergantung dari waktu dan lokasinya, air dapat berupa zat padat sebagai es dan
salju, dapat berupa air yang mengalir serta air permukaan. Berada dalam tanah
sebagai air tanah, berada di udara sebagai air hujan, berada di laut sebagai air laut,
dan bahkan berupa uap air yang didefinisi sebagai air udara.
Salah satu cara yang harus diperhatikan dalam pengelolaan air adalah
pengelolaan yang berdasarkan pada ‘watershed’ (Daerah Aliran Sungai/DAS).
Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan
dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung,
menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau laut
secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut
sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan. Dengan
pengelolaan air berdasarkan DAS maka diharapkan akan tercipta kesinambungan
sumber daya air karena air tidak bisa dilihat satu bagian wilayah saja.
Oleh karena itu pelaksanaan pengelolaan air merupakan suatu hal yang
mutlak dilakukan, agar dalam pengelolaan air didapatkan nilai yang optimal dan
2
efisien. Dalam pelaksanaanya perlu dilakukan secara bertahap, mulai dari
perencanaan, pelaksanaan hingga tahap evaluasi dan pengawasan.
B. TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini secara umum adalah mengoptimalkan kebutuhan
air di Saluran Induk Tarum Barat.
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. SIKLUS HIDROLOGI
Siklus Hidrologi didefinisikan sebagai suksesi tahapan-tahapan yang dilalui
air dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer (Seyhan, 1990).Sumber
tenaga dari siklus ini adalah matahari. Dalam daur hidrologi, energi panas
matahari dan faktor-faktor iklim lainnya menyebabkan terjadinya proses evaporasi
pada permukaan vegetasi dan tanah, di laut atau badan-badan air lainnya.
Uap air sebagai hasil proses evaporasi akan terbawa oleh angin melintasi
daratan yang bergunung maupun datar, dan apabila keadaan atmosfer
memungkinkan, sebagian dari uap air tersebut akan terkondensasi dan turun
sebagai air hujan.
Gambar 1. Siklus Hidrologi
Hujan yang jatuh ke bumi menyebar dengan cara dan arah yang berbeda-
beda. Sebagian besar dari hujan untuk sementara tertahan pada tajuk tanaman
yang pada akhirnya dikembalikan lagi ke atmosfer oleh penguapan yang
merupakan intersepsi selama dan sesudah berlangsungnya hujan.Sebagian lagi
mengalir melalui permukaan dan tanah menuju sungai, sementara lainnya
menembus tanah (infiltrasi dan perkolasi) menjadi air tanah (ground water).Di
bawah pengaruh gravitasi, baik aliran permukaan maupun air tanah bergerak
4
menuju tempat yang lebih rendah dan akhirnya mengalir ke laut. Namun, selama
pengaliran sebagian besar air permukaan dan bawah tanah dikembalikan ke
atmosfer oleh penguapan (evaporasi) dan transpirasi sebelum ke laut (Linsley, et
al.,1990).
Komponen siklus hidrologi dalam DAS berdasarkan siklus di atas terdiri dari
hujan, evaporasi, intersepsi, transpirasi, infiltrasi, perkolasi, aliran permukaan dan
aliran bawah permukaan serta total aliran yang terjadi di sungai (outlet).
1. Curah Hujan
Curah hujan adalah faktor utama yang mengendalikan daur hidrolgi di
suatu DAS.Terbentuknya ekologi, geografi dan tataguna lahan di suatu
daerah sebagian besar ditentukan atau tergantung pada fungsi daur
hidrologi, dengan demikian curah hujan merupakan kendala sekaligus
kesempatan dalam usaha pengelolaan sumberdaya tanah dan air.Oleh
karenanya, para perencana pengelolaan DAS diharapkan memahami
bagaimana caranya melakukan analisis dan menentukan karakteristik
curah hujan, melakukan pengukuran dan perhitungan-perhitungan
besarnya curah hujan. Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan adalah
sebagai berikut:
a. Distribusi Curah Hujan
Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan
pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan
rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada
suatu titik tertentu. Curah hujan ini disebut curah hujan
wilayah/daerah dan dinyatakan dalam mm.
Curah hujan daerah harus diperkirakan dari beberapa titik
pengamatan curah hujan. Adapun cara-cara perhitungan curah hujan
daerah di beberapa titik adalah sebagai berikut (Sosrodarsono dan
Takeda, 2003):
1) Metode Rata-rata aritmatika
Metode ini merupakan metode yang paling sederhana, dan
cocok diterapkan bila jumlah stasiun banyak dan tersebar merata.
Metode ini memberikan bobot yang sama untuk tiap stasiun, yaitu
5
dengan menjumlahkan angka pengukuran di tiap stasiun dan
membaginya dengan jumlah stasiun penakar, seperti rumus berikut:
푃 =푃푖푛
Dimana: 푃 = curah hujan daerah
Pi = curah hujan pada stasiun ke-i
n = jumlah stasiun penakar
2) Metode polygon Thiessen
Metode ini merupakan metode yang didasarkan pada
pemberian bobot bagi tiap stasiun terhadap luas daerah yang
diwakili. Luas daerah ditentukan dengan menarik garis-garis yang
menghubungkan stasiun yang satu dengan yang lain, sehingga
terbentuk polygon yang merupakan perpotongan garis-garis bagi
tersebut, dimana di dalam setiap polygon tersebut terdapat sebuah
stasiun yang mewakili daerah tersebut.
Perhitungan curah hujan dengan metode ini menggunakan
rumus sebagai berikut:
푃 = ∑( )∑
= ∑푊푖 퐴푖
Dimana: 푃 = curah hujan daerah (mm)
Pi = curah hujan pada stasiun ke-i (mm)
Ai = luas poligona ke-i
Penerapan metode ini memberikan hasil yang konsisten, tetapi
apabila letak stasiun berubah maka bobot stasiun juga ikut berubah.
3) Metode Isohyet
Metode ini merupakan metode penentu curah hujan daerah
dengan menggunakan peta isohyet, yaitu peta yang mempunyai
garis-garis yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai
curah hujan yang sama. Peta ini dibuat dengan memperhatikan efek
6
topografi dan asal datangnya hujan. Penentuan curah hujan daerah
dihitung dengan rumus sebagai berikut:
푃 =∑(푃푖 + 푃푖)퐴푖 /2
∑퐴푖
Dimana: 푃 = curah hujan daerah (mm)
Pi = curah hujan pada stasiun ke-i (mm)
Ai = luas poligon ke-i
Penerapan metode ini biasanya untuk daerah yang luas dengan
jaringan stasiun yang tidak terlalu padat.Hasilnya bersifat subyektif
dan banyak ditentukan oleh ketelitian pembuat peta.
b. Frekuensi curah hujan
Cara perkiraan untuk mendapatkan frekuensi kejadian curah
hujan dengan intensitas tertentu yang digunakan dalam perhitungan
pengendalian banjir, rancangan drainase dan lain-lain adalah dengan
menggunakan data pengamatan yang lalu. Perhitungan frekuensi sama
seperti cara yang digunakan di Amerika Serikat, yakni cara tahun
stasiun yang menjumlahkan banyaknya titik-titik pengamatan. Cara ini
memperkirakan frekuensi dengan menjumlahkan banyaknya tahun
pengamatan pada titik-titik pengamatan. Cara ini adalah cara yang
paling sederhana, tanpa penyelesaian secara statistik. Penerapan cara
ini dapat diadakan untuk daerah yang mempunyai kondisi meteorologi
yang sama, bukan seperti daerah pegunungan
2. Evapotranspirasi
Evapotranspirasi adalah keseluruhan jumlah air yang berasal dari
permukaan tanah, air, dan vegetasi yang diuapkan kembali ke atmosfer.
Dengan kata lain, besarnya evapotranspirasi adalah jumlah antara
evaporasi (penguapan air dari permukaan tanah), intersepsi (penguapan
kembali air hujan dari permukaan tajuk vegetasi), dan transpirasi
(penguapan air tanah ke atmosfer melalui vegetasi). Beda antara intersepsi
7
dan transpirasi adalah bahwa pada proses intersepsi air yang diuapkan
kembali ke atmosfer tersebut adalah air hujan yang tertampung sementara
pada permukaan tajuk dan bagian lain dari suatu vegetasi sedangkan
transpirasi adalah penguapan air yang berasal dari dalam tanah melalui
tajuk vegetasi sebagai hasil proses fisiologi vegetasi.
Unsur iklim yang mempengaruhi laju evaporasi adalah radiasi surya,
suhu udara, kelembaban udara dan kecepatan angin. Pada permukaan air
yang tenang tidak bergelombang, laju penguapan akan tergantung pada
suhu dan tekanan uap air diatas permukaan air. Suhu air menentukan
tekanan uap air pada permukaan air, dan laju evaporasi sebanding dengan
perbedaan tekanan uap air antara permukaan air dan udara di
atasnya.Gabungan evaporasi dan transpirasi dengan persediaan air yang
tidak terbatas disebut evaporasi potensial (PE).
Menurut Doorenbos dan Pruittn (1977) untuk mengetahui
evapotranspirasi tanaman dapat diduga dari evapotranspirasi acuan yang
berasal dari data klimatologi setempat. Perhitungan evapotranspirasi
tanaman melalui tiga tahapan, yaitu:
a. Menentukan evapotranspirasi acuan (ETo) dengan menggunakan
metode Blaney-Criddle, Radiasi, Penman, atau Panci evaporasi.
b. Menentukan koefisien tanaman (Kc), dari hasil penelitian Hargreaves
dapat dilihat pada Table 1 di bawah ini
Nilai koefisien tanaman (Kc) sesuai dengan fase pertumbuhan tanaman
menurut Hargreaves (dalam Hariyanto, 1987)
Tabel 1. Kc sesuai fase pertumbuhan tanaman
Tanaman Usia tanam (hari)
0 20 40 60 80 100
Padi 0.80 1.05 1.20 1.30 1.10 0.50
Kedelei 0.15 0.25 0.45 0.70 0.70 0.50
Jagung 0.20 0.50 0.80 0.90 0.75 0.50
Kacang tanah 0.15 0.35 0.55 0.65 0.60 0.30
8
c. Menghitung evapotranspoirasi tanaman. Hubungan antara
evapotranspirasi tanaman dan evapotranspirasi acuan adalah:
Etc = ETo x Kc
Dimana : Etc : Evapotranspirasi tanaman (mm/hari)
ETo : Evapotranspirasi acuan
Kc : Koefisien tanaman (tergantung pada jenis tanaman,
tahap pertumbuhan).
3. Limpasan
Limpasan dapat diartikan sebagai bagian curah hujan yang membuat
aliran ke saluran-saluran, sungai, danau, atau laut sebagai aliran
permukaan (Schwab.Et al, 1968). Menurut Arsyad (1983), limpasan atau
run-off adalah bagian dari curah hujan yang mengalir keluar dari suatu
daerah pengaliran di atas dan di bawah permukaan tanah. Air yang
mengalir di permukaan tanah disebut limpasan permukaan sedangkan air
yang mengalir di bawah permukaan tanah disebut limpasan dalam.
Sosrodarsono dan Takeda (2003) menyatakan air limpasan permukaan
adalah air yang mencapai sungai sebelum mencapai permukaan air tanah,
yakni curah hujan dikurangi oleh infiltrasi, air yang tertahan, dan besarnya
genangan.Limpasan air permukaan ini merupakan bagian yang penting
dari puncak banjir.
a. Komponen-komponen limpasan
Sumber-sumber air sungai adalah curah hujan atau salju yang
mencair. Sosrodarsono dan Takeda (2003) menyatakan air untuk
mencapai sungai melalui tiga jalan sebagai berikut:
1) Curah hujan di saluran (Channel Precipitaion), yaitu curah hujan
yang jatuh langsung pada permukaan air di sungai utama dan
anak-anak sungainya yang umumnya termasuk dalam limpasan air
permukaan dan tidak dipisahkan sebagai komponen dari hidrograf.
Curah hujan yang langsung jatuh ke sungai merupakan bagian
yang sangat kecil dari curah hujan itu sendiri.
9
2) Limpasan permukaan, yaitu air yang mencapai sungai tanpa
mencapai permukaan air tanah. Limpasan permukaan merupakan
curah hujan yang dikurangi oleh besarnya infiltrasi, besarnya air
yang tertahan dan besarnya genangan.
3) Aliran air tanah, yaitu air yang terinfiltrasi ke dalam tanah, air ini
akan mencapai permukaan air tanah dan bergerak menuju sungai
dalam beberapa hari, beberapa minggu atau lebih. Aliran ini
disebut juga debit aliran dasar yang hanya berubah sedikit selama
musim kering dan basah sepanjang tahun.
b. Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan
Aliran sangai tergantung dari beberapa faktor secara
bersamaan.Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan dibagi ke
dalam dua kelompok, yaitu elemen-elemen meteorologi yang diwakili
oleh curah hujan dan elemen-elemen daerah pengaliran yang
menyatakan sifat-sifat fisik daerah pengaliran.
4. Infiltrasi dan perkolasi
Infiltrasi adalah proses berlangsungnya air masuk ke dalam profil
tanah melalui permukaan tanah (ground surface). Jika pada saat pertama
terjadi hujan, maka yang terjadi adalah proses infiltrasi, dimana air masuk
ke dalam tanah yang awalnya kering menjadi basah hingga menjadi jenuh.
Sedangkan perkolasi adalah pergerakan air di dalam tanah yang
bergerak ke bawah dari profil tanah secara vertikal, melalui lapisan air di
dalam tanah (soil water) dan masuk ke lapisan aquifer karena pengaruh
gravitasi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi dan perkolasi:
a. Sifat tanah
b. Kadar kejenuhan air
c. Sifat hujan
d. Jenis vegetasi
10
B. IRIGASI
1. Pengertian
Irigasi adalah upaya pemberian air dalam bentuk lengas (kelembaban)
tanah sebanyak keperluan untuk tumbuh dan berkembang bagi tanaman
(Najiyati : 1987). Pengertian lain dari irigasi adalah penambahan kekurangan
kadar air tanah secara buatan yakni dengan memberikan air secara sistematis
pada tanah yang diolah. Kebutuhan air irigasi untuk pertumbuhan tergantung
pada banyaknya atau tingkat pemakaian dan efiensi jaringan irigasi yang ada
(Kartasaputra, 1991: 45). Jaringan irigasi merupakan prasarana irigasi yang
terdiri atas bangunan dan saluran air beserta perlengkapnya. Sistem jaringan
irigasi dapat dibedakan antara jaringan irigasi utama dan jaringan irigasi
tersier. Jaringan irigasi utama meliputi bangunan – bangunan utama yang
dilengkapi dengan saluran pembawa, saluran pembuang. dan banguan
pengukur. Jaringan irigasi tersier merupakan jaringan irigasi di petak tersier,
beserta bangunan pelengkap lainnya yang terdapat di petak tersier
(Kartasapoetra, 1990: 30 – 31).
Berdasarkan letak dan fungsinya saluran irigasi teknis dibedakan
menjadi:
a. Saluran Primer (Saluran Induk) yaitu saluran yang lansung
berhubungandengan saluran bendungan yang fungsinya untuk
menyalurkan air dari waduk ke saluran lebih kecil.
b. Saluran Sekunder yaitu cabang dari saluran primer yang membagi saluran
induk kedalam saluran yang lebih kecil (tersier).
c. Saluran Tersier yaitu cabang dari saluran sekunder yang langsung
berhubungan dengan lahan atau menyalurkan air ke saluran – saluran
kwarter.
d. Saluran kwarter yaitu cabang dari saluran tersier dan berhubungan
langsung dengan lahan pertanian (Najiyati, 1993: 35 – 36).
Irigasi merupakan bangunan air yang berupa saluran dan berfungsi
menyalurkan air dari Bendung ke petak secara periodik, guna mencukupi
kebutuhan air bagi tanaman di petak sawah.
11
2. Peranan Irigasi
Peranan irigasi dalam memenuhi kebutuhan air untuk tanaman padi dapat
di ketahui melalui suatu kajian yang cermat pada masalah – masalah tentang
irigasi, dengan memperhatikan beberapa faktor yang mempengaruhi
pengelolaan kegiatan penyediaan dan pemberian air secara efektif dan efisien.
Peranan irigasi bagi suatu lahan dapat dijabarkan sebagai berikut :
a. Menambah air ke dalam tanah untuk menyediakan cairan yang
diperlukanu ntuk pertumbuhan tanaman.
b. Menyediakan jaminan panen pada musim kemarau yang pendek.
c. Mendinginkan tanah dan atmosfer, sehingga menimbulkan lingkungan
yang baik untuk pertumbuhan tanaman.
d. Mengurangi bahaya pembekuan.
e. Mencuci atau mengurangi garam dalam tanah.
f. Mengurangi bahaya erosi.
g. Melunakan pembajakan dan pengumpalan tanah.
h. Memperlambat pembentukan tunas dengan perbandingan karena
penguapan (Hansen, 1986: 4).
Berkaitan dengan perkembangan teknologi budidaya dan produksi
pangan, peranan irigasi berkembang menjadi :
a. Penyedia air untuk tanaman dan dapat digunakan untuk mengatur
kelembaban tanah.
b. Membantu menyuburkan tanah melalui bahan – bahan pangan
kandunganyang di bawa oleh air.
c. Memungkinkan penggunaan obat – obatan dalam dosis.
d. Menekan pertumbuhan gulma.
e. Menekan perkembangan hama tertentu.
f. Memudahkan pengolahan tanah (Pasandaran, 1991: 141).
C. KEBUTUHAN SUMBERDAYA AIR
Air digunakan manusia untuk kebutuhan rumah tangga, pertanian, industri,
pembangkit energi (tenaga listrik), transportasi, dan untuk keperluan lainnya.
Ditinjau dari fungsi air/wilayah perairan, dapat dibagi menjadi 3 golongan:
12
a. Air sebagai faktor produksi,
b. Air sebagai komponen ekosistem, dan
c. Air sebagai sumber kenyamanan (amenity resource) (Nasoetion, 1991
dalam Ananda, R. D., 2003)
Di Indonesia, khususnya sebagai Negara agraris, sektor pertanian adalah
sektor yang banyak menggunakan air, penggunaannya meliputi untuk tanaman,
perikanan, dan peternakan. Penggunaan untuk rumah tangga/domestik terdiri atas
penggunaan untuk air minum, memasak, mencuci, mandi dan lain sebagainya.
Penggunaan untuk industri di antaranya sebagai bahan mentah, pendingin,
penggelontor kotoran serta penggunaan lainnya dalam proses industri. Sedangkan
infrastruktur menggunakan air untuk pembangkit tenaga listrik, rekreasi,
transportasi, dan lain sebagainya.
Dengan bertambahnya jumlah penduduk maka kebutuhan air untuk rumah
tangga akan meningkat. Di sisi lain dengan meningkatnya taraf hidup manusia
yang berarti memicu industrialisasi maka berarti juga perlu sumberdaya air dalam
proses produksinya, dengan demikian kebutuhan sumberdaya air makin hari
semakin meningkat sejalan dengan tingkat pertumbuhan penduduk, tingkat
kenaikan taraf hidup serta peningkatan proses industrialisasi.
1. Kebutuhan Air Domestik
Kebutuhan air domestik atau rumah tangga adalah kebutuhan air
untuk memenuhi kebutuhan hidup bagi masing-masing orang. Kebutuhan
tiap orang tidak sama dan sangat tergantung pada beberapa faktor
diantaranya tingkat sosial, tingkat pendidikan, kebiasaan penduduk, letak
geografis, dan lain-lain. Kebutuhan dasar air bersih tiap individu
digunakan untuk memenuhi keperluan minum, masak, mencuci dan lain-
lain.
13
Tabel 2. Standar Kebutuhan Air Rumah Tangga Berdasarkan Jenis Kota
dan Jumlah Penduduk
Jumlah Penduduk Jenis Kota Jumlah Kebutuhan
>2.000.000 Metropolitan >210
1.000.000-2.000.000 Metropolitan 150-210
500.000-1.000.000 Besar 120-150
100.000-500.000 Besar 100-120
20.000-100.000 Sedang 90-100
3.000-20.000 Kecil 60-100
Dan berdasarkan standar dari Direktorat Jendral Cipta Karya
besarnya kebutuhan dalam Pawitan, H., et. Al. (2008) air setiap orang per
hari adalah sebagai berikut:
a. Kebutuhan untuk penduduk kota besar sebesar 120 liter/kapita/hari.
b. Kebutuhan untuk penduduk kota kecil sebesar 80 liter/kapita/hari.
c. Kebutuhan untuk penduduk pedesaan sebesar 60 liter/kapita/hari.
2. Kebutuhan Air Industri
Kebutuhan air industri adalah kebutuhan air untuk proses industri,
termasuk bahan baku, kebutuhan air pekerja industri dan pendukung
kegiatan industri. Tetapi besarnya kebutuhan air industri ditentukan oleh
kebutuhan air untuk diproses, bahan baku industri dan kebutuhan air
untuk produktifitas industri. Oleh karena itu, kebutuhan air untuk industri
disesuaikan dengan klasifikasi jenis industri.Untuk industri kecil berkisar
5 – 50 m3/hari, industri sedang berkisar 51 – 150 m3/hari, dan industri
besar 151 – 350 m3/hari (Purwanto, 1995).
3. Kebutuhan Air Pertanian
a. Kebutuhan Air Tanaman
Kebutuhan air tanaman adalah jumlah air per satuan waktu yang
dibutuhkan untuk mencukupi evapotranspirasi, biasanya dinyatakan
14
dalam mm/hari.Evapotranspirasi merupakan gabungan dari evaporasi
dan transpirasi.
Doorenbos dan Pruitt (1977) menjelaskan bahwa kebutuhan air
tanaman merupakan perkalian antara evapotranspirasi potensial
tanaman acuan (ETo) dengan koefisien tanaman (Kc) yang nilainya
tergantung pada jenis dan umur tanaman. Sedangkan yang dimaksud
dengan evapotranspirasi potensial tanman acuan (ETo) menurut
Suranto (1989) adalah transpirasi dari tanaman rumput yang tumbuh
seragam dan sepenuhnya menutup tanah, tumbuh subur dan tidak
kekurangan air serta dipangkas setinggi 8 – 15 cm.
Besarnya kebutuhan air suatu tanaman dipengaruhi oleh
beberapa faktor yaitu varietas tanaman, umur tanaman, keadaan tanah,
iklim serta cara pemberian air. Sedangkan evapotranspirasi
dipengaruhi temperatur, pelaksanaan pemberian air, panjangnya
musim tanam dan presipiasi.Jumlah air yang diuapkan oleh tanaman
tergantung pada temperatur, kelembaban udara, gerakan angin,
intensitas dan lamanya penyinaran, tahap perkembangan tanaman
serta jenis tanaman.
b. Kebutuhan Air Irigasi
Kebutuhan air irigasi atau pertanian adalah jumlah selain air
hujan yang ditambahkan untuk tanaman.Kebutuhan air untuk pada
sawah meliputi kebutuhan air untuk pengolahan tanah, pembibitan,
pertumbuhan sampai saat panen.Jumlah kebutuhan air untuk irigasi dan
pertanian pada umumnya dipengaruhi oleh jenis dan sifat tanah, jenis
tanaman, keadaan iklim setempat, keadaan topografi dan luas areal
persawahan.Kebutuhan air irigasi ditentukan oleh faktor-faktor
penyiapan lahan, penggunaan konsumtif, perkolasi, penggantian lapisan
air, curah hujan efektif serta efisiensi irigasi.
15
Tabel 3. Banyaknya air yang dibutuhkan pada budidaya padi sawah per
hektar
Kegiatan Lama (hari) Jumlah Air Yang
Dibutuhkan
Penyiapan Lahan 2 170 mm
Evapotranspirasi
selama penyemaian 20
66 mm (MH)
130 mm (MK)
Perkolasi 140 (20 hari pembibitan
+ 120 hari umur masak
pertanaman padi
7 mm/hari atau 980
mm
Evapotranspirasi sejak
pemidah bibitan
sampai dengan panen 120
4,4 mm/hari atau 528
mm (MH)
5,5 mm/hari atau 660
mm (MK)
Sumber: Notohadiprawiro, T. (2006)
Dari tabel di atas didapatkan jumlah keperluan satu musim tanam
ialah 1744 mm atau 1,6 liter/detik/ha padi MH, sedangkan MK 1940
mm atau 1,8 liter/detik/ha. Sehingga rata-rata kebutuhan air selama satu
musim tanam adalah 1,7 liter/detik/ha.
Pada budidaya padi sawah, biasanya pemberian air dilakukan
pada kegiatan-kegiatan sebagai berikut:
a. Penyiapan lahan dilakukan dua hari sebelum menyemai benih,
b. Penyemaian bibit selama 20 hari,
c. Umur masak tanaman padi 120 hari sejak pemindahan bibit sampai
dengan panen, dan
d. Pembekalan air dihentikan 14 hari sebelum panen.
Dalam mengelola sumberdaya air untuk kepentingan irigasi,
curah hujan diperhitungkan sebagai tambahan air irigasi yang dapat
dimanfaatkan.Jumlah curah hujan yang jatuh selama periode
pertumbuhan tanaman dan curah hujan itu dapat dimanfaatkan untuk
memenuhi kebutuhan air tanaman disebut dengan curah hujan
16
efektif.Kebutuhan air irigasi ditentukan oleh faktor-faktor penyiapan
lahan, penggunaan konsumtif, perkolasi, penggantian lapisan air, curah
hujan efektif serta efisiensi irigasi (Departemen PU, KP-01, 1986).
1. Penyiapan Lahan
Faktor-faktor penting yang menentukan besarnya kebutuhan air
untuk penyiapan lahan adalah (Departemen PU, KP-01, 1986):
a. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan
pekerjaan penyiapan lahan.
b. Jumlah air yang diperlukan untuk penyiapan lahan.
c. Kebutuhan air selama penyiapan lahan.
Kebutuhan air penyiapan lahan tanaman padi diambil 200
sampai 250 mm untuk jangka waktu penyiapan lahan 30 atau 45 hari
yang kemudian ditambah 50 mm setelah pemindahan bibit
sedangkan kebutuhan air penyiapan lahan tanaman palawija
ditentukan sebesar 50 sampai 100 mm.
2. Penggunaan Konsumtif
Besarnya penggunaan konsumtif bagi tanaman sebanding
dengan besarnya nilai evapotranspirasi (Linsley, et al., 1990).Nilai
evapotranspirasi untuk suatu daerah dipengaruhi iklim setempat
seperti temperatur, kecepatan angin, radiasi matahari dan
kelembaban udara.
3. Perkolasi
Perkolasi merupakan gerakan air di dalam tanah sebagai
kelanjutan dari proses infiltrasi. Dengan demikian air yang
mengalami infiltrasi pada suatu saat akan melampaui batas tanah
untuk menahan air, di mana pori-pori tanah telah terisi oleh air
sehingga air kelebihannya akan terus bergerak ke bawah berupa
perkolasi.
Perkolasi sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat tanah antara lain
permeabilitas dan tekstur tanah, pengendapan-pengendapan lumpur,
17
kedalaman muka air tanah (Kartasapoetra dan Sutedjo, 1991 dalam
Pribadi, A. 2001). Laju perkolasi pada tanah bertekstur lempung
berat dengan pengolahan yang baik mencapai 1 – 3 mm, sedangkan
pada tanah-tanah lebih ringan laju perkolasinya lebih tinggi
(Departemen PU, KP-01, 1986).
4. Penggantian Lapisan Air
Penggantian air dilakukan sesuai jadwal dan kebutuhan bila
tidak ada penjadwalan, penggantian air dilakukan sebanyak 2 kali
masing-masing 50 mm (3.3 mm/hari selama setengah bulan) selama
sebulan dan dua bulan setelah pemindahan bibit (Departemen PU,
KP-01, 1986).
5. Curah Hujan Efektif
Curah hujan yang jatuh di suatu areal tidak semuanya dapat
dimanfaakan oleh tanaman karena sebagian akan hilang disebabkan
intersepsi, infiltrasi, penguapan, dan tampungan cekungan (Sri
Harto, 1993). Bagian dari air hujan yang dapat dimanfaatkan oleh
tanaman dinyatakan sebagai hujan efektif.
c. Kebutuhan Air Pengolahan Tanah
Pengolahan tanah adalah suatu usaha menciptakan kondisi tanah
yang sedemikian rupa sehingga tanaman dapat berkecambah dan tumbuh
dengan baik. Kegiatan pengolahan tanah ini bertujuan untuk
membersihkan lahan dari gulma, memberantas hama dan penyakit dalam
tanah.
Kebutuhan air pengolahan tanah dipengarui oleh sifat fisik
tanah.Tanah pasir umumnya memerlukan banyak air untuk
pengolahannya, karena tidak lekas jenuh dengan air.Kebutuhan
pengolahan tanah untuk berbagai tekstur tanah disajikan dalam Tabel 5.
18
Tabel 4. Kebutuhan air pengolahan tanah pada berbagai tekstur tanah
Tekstur tanah Kebutuhan air
(mm/hari)
Pasir 27
Lempung berpasir 23
Lempung 17
Lempung liat 14
Liat 10
Sumber : Rice irrigation in Japan. Otca, 1973 didalam Soedodo H,
1999.
Penentuan saat pengolahan tanah padi lahan kering tergantung dari
datangnya musim hujan, sehingga perencanaan pola tanam yang sesuai
akan membantu dalam tingkat keberhasilan sistem pola usaha tani di
daerah kering.
d. Pola Tanam
Pola tanam merupakan jenis tanaman yang ditanam pada suatu
lahan dalam kurun waktu tertentu, tujuannya supaya air irigasi yang
tersedia sangat terbatas masih dapat dimanfaatkan secara adil dan merata
untuk seluruh daerah irigasi.
Pengertian mengenai jenis tanaman dan kesesuaiannya dengan
lahan sangat penting untuk menentukan jenis atau urutan pertanaman
yang dapat dikembangkan, sehingga dengan pengaturan pola tanam dapat
diperoleh manfaat yang maksimal, efisen serta dapat meningkatkan
produktivitas lahan dan pendapatan petani. Penentuan jenis tanaman
terpilih haruslah mempertimbangkan beberapa faktor, di antaranya;
Tanaman tersebut dapat tumbuh dan menghasilkan produksi.
Tanaman tersebut merupakan tanaman yang disukai petani.
Tanaman tersebut mempunyai nilai ekonomi tinggi dan mudah untuk
dipasarkan.
19
D. KETERSEDIAAN SUMBERDAYA AIR
Pengertian ketersediaan sumberdaya air adalah air yang dapat dimanfaatkan
oleh makhluk hidup dalam suatu wilayah dan waktu tertentu.Ketersediaan
sumberdaya air dapat berupa air hujan, air sungai, mata air dan air tanah, baik air
tanah dangkal (unconfined aquifer), maupun air tanah dalam (confined aquifer).
Air hujan diasumsikan sebagai masukan tunggal dalam sistem hidrologi DAS,
sedangkan air sungai, mata air dan air tanah adalah bentuk lain dari air hujan. Air
merupakan sumberdaya alam yang dapat diperbaharui (renewable) dan
keberadaannya mengikuti suatu kaidah atau sistem yang disebut daur hidrologi
(Linsley, et al. 1990).
Dalam mempelajari sistem hidrologi, Manan (1979) mengemukakan bahwa
model Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan model yang terbaik untuk
menelusuri sumberdaya air, karena dalam suatu DAS akan terjadi proses
masukan-keluaran air yang merupakan bagian dari sistem hidrologi. Dengan
demikian pengelolaan DAS secara umum dapat didefinisikan sebagai pengelolaan
sumberdaya alam pulih (seperti air, tanah dan vegetasi) dalam sebuah DAS
dengan tujuan untuk memperbaiki, memelihara dan melindungi keadaan DAS
agar secara kontinyu meningkatkan kuantitas air (water yield) untuk keperluan air
minum, industri, pertanian, tenaga listrik dan lain sebagainya.
Tinjauan umum sistem hidrologi DAS umumnya lebih menekankan pada
aliran air permukaan, sedangkan untuk air tanah mempunyai pendekatan agak
berbeda, sehingga dapat dikatakan bahwa wilayah suatu DAS tidak selalu identik
dengan wilayah cekungan air tanah sehingga pendekatan yang komprehensif
diharapkan akan lebih memadai tetapi juga akan lebih kompleks.
E. LINEAR PROGRAMMING
Linear Programming yang biasa disingkat LP merupakan salah satu teknik
operational research yang digunakan paling luas dan diketahui dengan
baik.Linear Programming digunakan untuk merubah suatu masalah ke dalam
model matematik dalam mengalokasikan sumberdaya yang langka untuk
mencapai suatu tujuan seperti memaksimumkan keuntungan dan meminimumkan
biaya.
20
Masalah keputusan yang sering dihadapi analis adalah alokasi optimum
sumberdaya yang langka. Sumberdaya sering berupa uang, tenaga kerja, bahan
mentah, kapasitas mesin, waktu, ruangan, teknologi, air dan masih banyak lagi
yang lain. Linear Programming digunakan untuk mencapai hasil terbaik yang
mungkin dengan keterbatasan sumberdaya, hasil yang diinginkan mungkin
ditunjukkan sebagai maksimisasi dari beberapa ukuran seperti profit, penjualan
dan kesejahteraan, atau minimisasi seperti biaya, waktu, dan jarak. Setelah
mengidentifikasi masalah maka dapat ditentukan tujuan yang akan dicapai dan
dapat dibuat suatu formula matematik yang meliputi tiga tahap sebagai berikut:
a. Tentukan variabel yang tak diketahui (variabel keputusan) dan nyatakan
dalam simbol matematik.
b. Membentuk fungsi tujuan yang ditunjukkan sebagai suatu hubungan linier
(bukan perkalian) dari variabel keputusan.
c. Menentukan semua kendala masalah tersebut dan mengekspresikan dalam
persamaan atau pertidaksamaan yang juga merupakan hubungan linier dari
variabel keputusan yang mencerminkan keterbatasan sumberdaya masalah.
Suatu permasalahan yang akan dipecahkan dengan Linear Programming
untuk menghasilkan suatu alokasi sumberdaya yang optimal, terlebih dahulu harus
menentukan variabel keputusan. Fungsi tujuan yang memuat tujuan yang akan
dicapai dan fungsi kendala dimana fungsi kendala ini merupakan masalah
keterbatasan sumberdaya yang harus dipecahkan untuk mencapai suatu yang
optimal. Setelah variabel keputusan, fungsi keputusan dan fungsi kendala
ditentukan maka suatu permasalahan tersebut dapat diringkas menjadi suatu
persamaan matematik. Solusi dari model matematik yang dihasilkan akan
memberikan berapa jumlah sumberdaya yang optimal untuk memaksimumkan
keuntungan atau meminimumkan biayaproduksi.
1. Bentuk Umum Model Linear Programming (LP)
Pada setiap masalah, ditentukan variabel keputusan, fungsi tujuan, dan
sistem kendala, yang bersama-sama membentuk suatu model matematik
dari dunia nyata. Bentuk umum model LP itu adalah
Maksimumkan atau minimumkan:
a. Fungsi tujuan : Z =c1 + x2 + c2x2 + … + cnxn
21
b. Fungsi Kendala : a11 x11 + a12 x12 + … + an1 xn1 < b2 (= ; >)
a21x21 + a22 x22 + …+ an1 xn1 < b2 (= ; >)
………+ …….. + ….+ …….. < …
an1 xn1 + an2 xn2 + …+ anm xnm < b2 (= ; >)
c. Asumsi : x1, x2, …., xn > 0
Keterangan :
xn = Banyaknya kegiatan n, di mana n = 1, 2, …, m. Berarti di sini
terfapat m variabel keputusan.
z = Nilai fungsi tujuan.
cn = Sumbangan per unit kegiatan n. untuk masalah maksimisasi
cn menunjukkan keuntungan atau penerimaan per unit,
sementara dalam kasus minimisasi ini menunjukkn biaya per
unit.
bn = Jumlah sumberdaya ke-i (i = 1, 2, 3, … , m). Berarti terdapat
m jenis sumberdaya.
anm = Banyaknya sumberdaya n yang diperlukan untuk
menghasilkan suatu unit barang ke-m.
2. Penyelesaian Grafik Model LP
Masalah LP dapat diilustrasikan dan dipecahkan secara grafik jika ia
hanya memiliki dua variabel keputusan. Suatu cara sederhana untuk
menggambarkan masing-masing persaman garis adalah dengan
menetapkan salah satu variabel dalam suatu persamaan sama dengan nol
dan kemudian mencari nilai variabel yang lain.
3. Penyelesaian LP dengan Model Simplek
Penyelesaian LP dengan menggunakan metode simplek harus diubah
terlebih dahulu ke dalam bentuk umum yang dinamakan “bentuk baku
(standard form). Ciri-ciri bentuk baku LP adalah : semua kendala berupa
persamaan dengan sisi kanan non negatif, semua variabel non negatif dan
fungsi tujuan dapat maksimum maupun minimum.
22
III. METODOLOGI PENELITIAN A. BAHAN DAN ALAT
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah satu unit computer yang
dilengkapi dengan perangkat lunak linear programming (LP) Lingo 8,
Crop Wat, dan Microsoft Excel dalam pengolahan data.
Adapun bahan yang digunakan dalam penlitian ini adalah:
1. Peta rupa bumi.
2. Data jumlah penduduk
3. Data inventaris luas sawah, diperoleh dari Perum Jasa Tirta II.
4. Data industri di DAS Citarum dari Perum Jasa Tirta II
5. Harga air untuk industri dan PAM dengan menggunakan standar harga
dasar air Balai Pengelolaan Sumber Daya Air, Propinsi Jawa Barat .
B. TEMPAT DAN WAKTU
Penelitian ini direncanakan akan dilaksanakan di Perum Jasa Tirta II.
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Mei 2010 sampai Agustus 2010.
C. METODE PENELITIAN
Dalam melaksanakan penelitian dilakukan tahap-tahap kegiatan sebagai
berikut:
1. Identifikasi Kebutuhan Air
Kebutuhan air secara umum dapat dibagi dalam dua kategori yaitu
keperluan irigasi dan non irigasi.Untuk kebutuhan non irigasi dibagi lagi
menjadi kebutuhan air untuk domestik dan non domestik, industri,
peternakan, perikanan, dan penggelontoran/perawatan sungai. Sedangkan
dalam penelitian ini, kebutuhan air dikategorikan menjadi kebutuhan tiga
sektor pengguna utama yaitu: domestik, industri, dan pertanian (irigasi).
Perkiraan kebutuhan air dihitung dengan perkalian jumlah pengguna
(penduduk, industri, dan luas lahan areal irigasi) dengan kebutuhan air
masing-masing.
23
1.1 Kebutuhan Air Domestik
Besarnya debit air yang dibutuhkan penduduk dihitung
berdasarkan jumlah penduduk dan perkiraan besarnya kebutuhan air
penduduk per hari.
Berdasarkan stadar dari Direktorat Jenderal Cipta Karya,
besarnya kebutuhan air setiap orang per hari adalah sebagai berikut:
a. Kebutuhan untuk penduduk kota besar sebesar 120 liter/kapita/hari.
b. Kebutuhan untuk penduduk kota kecil sebesar 80 liter/kapita/hari.
c. Kebutuhan untuk penduduk pedesaan sebesar 60 liter/kapita/hari.
1.2 Kebutuhan Air Industri
Debit air yang dibutuhkan untuk keperluan industri dihitung
berdasarkan kebutuhan air untuk industri. Kebutuhan air industri
berdasarkan jenis industri secara umum menurut Purwanto tahun1995,
yaitu untuk industri besar berkisar 151-350 m3/hari, industri sedang
51-150 m3/hari, dan industri kecil 5-50 m3/hari.Dalam penelitian ini
digunakan besarnya kebutuhan air untuk industri besar, karena
sebagaimana kita ketahui bahwa Karawang serta Bekasi merupakan
kawasan industri dengan asumsi pemakaian air untuk industri rata-rata
sebesar 350 m3/hari.
1.3 Kebutuhan Air Pertanian
a. Evapotranspirasi Tanaman
Untuk menentukan nilai Evapotranspirasi tanaman, terlebih
dahulu menentukan evapotranspirasi acuan atau potensial (ETo)
dengan menggunakan metode Penman-Monteith yang diperoleh
dengan menggunakan program komputer Cropwat.
b. Penentuan Curah Hujan Efektif
Curah hujan efektif falam perhitungannya dengan
menggunakan metode US Bereau of Reclamation (USBR) dengan
24
menggunakan bantuan program komputer Cropwat. Persamaan
yang digunakan adalah:
Peff = Pmean x (125 – 0.2 Pmean /125 ) Untuk P < 250 mm
Peff = 125 + 0.1 x Pmean Unrtuk P > 250 mm
c. Penentuan Perkolasi
Untuk mendapatkan nilai perkolasi digunakan pendekatan
nilai perkolasi. Untuk daerah Jawa laju perkolasi berkisar antara
2.0 – 3.0 mm./hari. Adapun nilai perkolasi berdasarkan jenis tanah
seperti pada tabel 6 berikut :
Tabel 5.Laju perkolasi sesuai tekstur tanah.
Tekstur tanah Kebutuhan air
(mm/hari)
Lempung berpasir 3 – 6
Lempung 2 – 3
Liat lempung 1 – 2
Sumber : Rice irrigation in Japan. Otca, 1973 didalam Soedodo H,
1999
d. Penentuan Kebutuhan Air Irigasi
Kebutuhan air untuk pertanian irigasi meliputi kebutuhan air
untuk pengolahan lahan, pembibitan, pertumbuhan tanaman hingga
panen.Selain itu faktor penggenangan berupa perkolasi ikut
diperhitungkan.Untuk tanaman palawija, nilai perkolasi tidak
diperhitungkan karena tidak membutuhkan penggenangan.
Persamaan kebutuhan air irigasi padi dan palawija adalah sebagai
berikut (Soedodo H, 1999) :
I padi = (ETcrop + P – Re) / Eff
I palawija = (ETcrop – Re) / Eff
Dimana :
ETc = Evapotranspirasi tanaman (mm/hari)
25
Eff = Efisiensi penyaluran air irigasi (%)
Re = Curah hujan efektif (mm/hari)
P = Perkolasi (mm/hari)
I = Kebutuhan air irigasi (mm/hari)
pemenuhan air untuk lahan pertanian yang dilayani oleh suatu
sistem irigasi teknis, setengah teknis maupun sederhana.
Untuk mendapatkan nilai kebutuhan air pertanian harus
menentukan nilai evapotranspirasi tanaman.Perkiraan kebutuhan air
untuk irigasi yaitu dengan perkalian luas lahan dengan kebutuhan air
per satuan luas. Untuk menentukan banyaknya air yang diperlukan
oleh satu hektar lahan padi sawah ialah 1744 mm atau 1,6 liter/detik/ha
padi MH, sedangkan MK 1940 mm atau 1,8 liter/detik/ha. Sehingga
rata-rata kebutuhan air selama satu musim tanam adalah 1,7
liter/detik/ha (Tejoyuwono, 2006).
2. Sistem dan Teknik Optimasi
Menurut Hiller Lieberman (1974) menyebutkan bahwa teknik
program matematik yang banyak dipakai dala program optimasi
pengelolaan suatu sumberdaya terbatas adalah Linear
Programming.Linear Programming menggambarkan interaksi komponen-
komponen sebuah system yang harus memenuhi asumsi-asumsi tertentu
yaitu proposionalitas, additivitas, dan non-negativitas agar terbentuk suatu
Linear Programming (program linier).
Linear Programming (program linier) adalah teknik optimasi dari
suatu masalah. Masalah tersebut dapat dipecahkan dengan program linier
apabila memenuhi syarat sebagai berikut :
1. Mempunyai tujuan yang dioptimumkan atau diminimumkan dan dapat
dinyatakan dalam fungsi linier.
2. Mempunyai keterbatasan dalam jumlah sumberdaya tertentu dan dapat
dinyatakan dalam persamaan ( = ) atau pertidaksamaan ( < ) atau ( > ).
26
Untuk mendapatkan optimasi pemanfaatn sumberdaya air yang
tersedia, maka harus disusun poola penggunaan air untuk pertanian
(irigasi), domestik (penduduk) dan industri.Untuk domestik dan industri
jumlah penduduk dan industri yang dapat disuplai dari sumber air yang
tersedia. Teknik optimasi yang digunakan adalah keuntungan maksimum
yang diperoleh dengan menggunakan rumus :
Fungsi Tujuan :
Z =
n
iXiPi
1.
Di mana : Pi = Harga air untuk masing-masing sektor (Rp)
Xi = Jumlah penduduk optimum, jumlah industri optimum
atau luas lahan optimum yang dihasilkan
Faktor pembatasnya adalah terbatasnya sumberdaya air yang tersedia.
Optimasi yang dilakukan dengan menggunakan pembatas sebagai berikut :
3
1iCi .Xi <Qt
Di mana : Ci = Kebutuhan air masing-masing sektor
Xi = Jumlah pengguna air setiap sektor.
Qt = Ketersediaan debit air tiap bulan
27
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. KEADAAN UMUM DAERAH
1. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Saluran Tarum Barat di mana saluran ini
merupakan bagian dari Daerah Aliran Sungai (DAS) Citarum yang
merupakan DAS terbesar di Jawa Barat.
Wilayah DAS Citarumberada pada koordinat 106˚51’36”-107˚51’ BT
dan 7˚19’-6˚24’ LS. DAS Citarum seluas 12.000 km2, melayani kebutuhan
air di DAS Citarum terutama untuk pengairan (irigasi), termasuk
penyediaan air baku untuk air minum di wilayah DKI Jakarta melalui
instalasi air Pejompongan I dan II, Buaran, dan Pulogadung. Di sebelah
utara DAS citarum berbatasan dengan Laut Jawa, di sebelah barat
berbatasan dengan DAS Ciliwung, di sebelah timur berbatasan dengan
DAS Cimanuk dan di sebelah selatan berbatasan dengan Kabupaten Garut.
Saluran Tarum Baratsendiri secara administrasi berada di Kabupaten
Karawang, Kabupaten dan Kota Bekasi dan Propinsi DKI Jakarta.Saluran
Tarum Barat merupakan saluran yang berada dalam satu bagian dari proyek
serbaguna Jatiluhur.Persentase kebutuhan air di Saluran Tarum Barat
terbagi menjadi pertanian (irigasi) sebesar 71 %, domestik (air minum)
sebesar 26.3 % dan industri sebesar 2.7 %.
Tidak seperti DAS lainnya dimana pengelolaannya dikelola oleh
BPSDA Kementrian Pekerjaan Umum, DAS Citarum beserta saluran
irigasinya dan anak-anak sungainya dikelola oleh sebuah lembaga milik
pemerintah yang statusnya sebagai BUMN yaitu Perum Jasa Tirta II yang
berpusat di Jatiluhur, Purwakarta.
2. Curah Hujan
Curah hujan di salah satu bendung di Saluran Tarum Barat dengan
rata-rata curah hujan tahunan lebih dari 2000 mm.
Data curah hujan tersebut disajikan pada tabel 6. berikut.
28
Tabel 6. Curah hujan di stasiun hujan Cibeet, Perum Jasa Tirta II.
Bulan Curah hujan (mm/bulan)
Januari 406 Februari 409 Maret 536 April 192 Mei 121 Juni 129 Juli 93 Agustus 40 September 16 Oktober 280 Nopember 215 Desember 105 Berdasarkan data di atas diketahui bahwa curah hujan terendah terjadi
pada bulan September serta curah hujan tertinggi terjadi pada bulan
Februari.
3. Kondisi Hidrologi
Kondisi hidrologi bertujuan untuk mengetahui siklus air (daur
hidrologi) di suatu daerah, serta meliputi proses-proses yang
mempengaruhinya, penekanan dalam hal ini diutamakan pada siklus air
yang dijumpai di daratan. Parameter-parameter dalam hidrologi ini
meliputi curah hujan sebagai komponen masukan, karakteristik sungai dan
debitnya, serta besarnya evapotranspirasi. Semua komponen itu sebagai
komponen utama yang akan dipergunakan dalam menghitung besaran
neraca air.
4. Topografi
Secara umum keadaan topografi di wilayah Saluran Taum Barat
adalah dataran rendah dan sebagian kecil dataran tinggi yang menjadi
daerah irigasi selatan Jatiluhur.
Untuk DAS Citarum Secara umumnya memiliki ketinggian berkisar
antara 400-600 m pada daerah kaki pegunungan, pada daerah perbukitan
29
yang bergelombang memilki ketinggian berkisar antara 50 – 400 m, pada
tanah yang datar memilki ketinggian di bawah 50 m. Bendungan Jatiluhur
sendiri berada di daerah dataran rendah.
Gambar2. Hulu Sungai Citarum di Gunung Wayang
5. Tanah
Setiap jenis tanah memilki ketahanan terhadap erodibilitas yang
berbeda-beda, sedangkan jenis tanah ditentukan oleh batuan induk,
pembentukannya dan proses pembentukan tanah tersebut. Jenis yang
terdapat di wilayah DAS Citarum adalah Alluvial, Regosol, Latosol dan
Glei.
Setiap jenis tanah tersebut di atas, masing-masing mempunyai kriteria
sebagai berikut:
1) Tanah alluvial
Tanah alluvial adalah tanah-tanah yang dihasilkan oleh pengendapan
karena air. Tanah ini menempati daerah aliran yang berlereng, datar
sampai berombak (0 – 8 %). Bahan induknya tergantung dari bahan
asalnya, biasanya mempunyai kedalaman efektif tanah (solum) yang
dalam. Tanah ini berpotensi untuk pengembangan tanaman pertanian
(sawah) dan perikanan apabila tersedia air irigasi sepanjang tahun.
30
2) Tanah regosol
Tanah ini terdapat di daerah pantai atau daerah lembah, bertekstur
kasar, bahan induknya berskala dari batuan vulkanik atau reduksial,
karena teksturnya kasar maka daya menyimpan air kecil.
3) Tanah latosol
Tanah ini memilki solum dangkal sampai dalam, warna tanah kuning
sampai coklat. Induk vulkan atau plutonik, bersifat intermidier sampai
basa. Kesuburannya pada umunya rendah sampai sedang sehingga tidak
mudah tererosi dan tidak mudah longsor.
4) Tanah glei
Tanah glei (aqueptsi) meliputi tanah alluvial yang berupa sub recent
deposit yang telah mengalami perkembangan profil yang lanjut
dibandingkan dengan tanah alluvial biasa yang diklasifikasikan sebagai
Glei Humik Rendah, Hidromorfik Kelabu dan Planosol. Pada daerah-
daerah yang mempunyai irigasi yang cukup maka tanah glei cocok
digunakan untuk padi sawah.
Biasanya jenis tanah ini bertekstur ringan di bagian atas dan berat
di bagian bawah, juga mempunyai kandungan besi dan mangan yang
menyertaiwarna glei. Pada lahan sawah, lapisan permukaan
berkonsentrasi kuat dengan kadar air pada bagian bawah lapisan bajak
membentuk profil, sedangkan prosentase kuarsa lebih tinggi pada
lapisan bajak.
B. SALURAN TARUM BARAT
Saluran Taum Barat adalah saluran irigasi sekaligus saluran air baku.
Saluran ini mengalirkan air Sungai Citarum yang berasal Waduk Jatiluhur.
Total panjang saluran ini adalah 68,3 km yang memanjang dari Bendung
Curug, Kabupaten Karawang hingga Pejompongan, Jakarta Timur. Saluran ini
memasok PDAM Kabupaten Karawang, Kabupaten/Kota Bekasi dan PAM
Jakarta.
31
Gambar 3. Skema Pembagian Air di Bendung Curug
Terdapat dua saluran lainnya, yaitu Saluran Tarum Timur yang
memanjang hingga Patrol, Indramayu dan Saluran Tarum Utara yang mengairi
daerah irigasi di Karawang. Saluran Tarum Barat ini memiliki kapasitas desain
sebesar 82 m3/detik, namun kapasitas aktual yang ada adalah 60 m3/detik.
Penyebab adanya perbedaan antara kapasitas desain dengan kapasitas aktual
adalah besarnya sedimentasi di saluran ini seperti adanya kolam di tepian
saluran.
Gambar 4. Kolam yang dibangun di tepian Saluran Tarum Barat
32
C. KETERSEDIAAN AIR
Air merupakan sumberdaya alam terbarukan, dan memegang peranan
penting sebagai sumber pasokan kebutuhan untuk berbagai
keperluan.Pemanfaatan sumberdaya air dan pengelolaannya merupakan faktor
penting dan mempunyai peranan yang menentukan dalam rangka peningkatan
produksi pertanian pada umumnya.Dalam hubungan ini disamping
pengembangan sumberdaya air perlu peningkatan pengelolaan dan efisiensi
penggunaannya untuk berbagai keperluan diantaranya domestik, industri dan
pertanian.
Ketersediaan air permukaan dihitung dari besarnya debit sungai yang
sangat dipengaruhi oleh besarnya curah hujan, sehingga ketersediaan air
sangat bervariasi tergantung musim. Pada musim penghujan air yang tersedia
sangat banyak dan berlimpah, sebaliknya pada musim kemarau debit aliran di
sungai kecil sehingga ketersediaan air akan sedikit. Berdasarkan data curah
hujan, musim hujan umumnya terjadi pada bulan September hingga Maret,
sedangkan musim kemarau terjadi pada bulan April hingga Agustus.
Ketersediaan air permukaan di DAS Citarum sangat melimpah, dengan
volume total + 12,95 milyar m3/tahun dari sungai Citarum itu sendiri sebesar 6
milyar m3/tahun dan suplesi dari anak sungai lainnya 6,95 milyar m3/tahun.
Dari semua air yang ada baru 59,07% atau 7,65 milyar m3/ tahun yang
termanfaatkan dari sungai 6 milyar m3/tahun dan sungai lain 1,65 milyar m3/th
dan 40.03 % atau 5,30 milyar m3/tahun sisanya belum termanfaatkan
(terbuang ke laut). Air yang termanfaatkan tersebut dimanfaatkan sebagai
irigasi sebesar 86,7 %, air baku PAM Jakarta 6,0 %, tak termanfaatkan 5%,
industri dan domestik 2% dan untuk pemerintahan 0,3%.
Air yang keluar dari Bendungan Ir.H.Djuanda akan menuju Bendung
Curug. Di Bendung Curug, air akan di bagikan ke tiga saluran utama yaitu
Saluran Tarum Timur dengan persentase 38,4%, kemudian Sungai Citarum
dan Saluran Tarum Utara dengan persentase 42,1%, dan Saluran Tarum Barat
dengan persentase 34,7%.
Pertanian beririgasi merupakan pengguna air terbesar. Pada umumnya
lebih 80% dari air yang ada dialirkan khusus untuk pertanian. Tetapi karena
33
biasanya air disalurkan dengan gratis atau tidak dipungut biaya, maka kecil
sekali dorongan niatan dari pengguna air ini untuk menggunakan secara
efisien. Maka hasilnya adalah penggunaan yang sangat tidak efisien.
Gambar 5. Bendungan Ir. H. Djuanda
D. KEBUTUHAN AIR
1. Penduduk
Dari data BPS tahun 2009 jumlah penduduk daerah yang dilalaui
oleh Saluran Tarum Barat adalah sekitar 15,3 juta jiwa. Jumlah ini sangat
besar mengingat jumlah penduduk DKI Jakarta yang terhitung dalam
jumlah tersebut
Mata pencaharian penduduk adalah petani, pedagang, PNS/TNI,
buruh/swasta, dan lain-lain.Kebutuhan air penduduk meliputi kebutuhan
air minum yang bersih dan sehat, memasak dan mencuci. Besarnya debit
air yang dibutuhkan domestik dihitung berdasarkan jumlah penduduk dan
perkiraan besarnya kebutuhan air penduduk perhari.
Pertanian adalah sektor yang paling banyak memanfaatkan air dari
saluran ini. Kemudian dalam hal pemanfaatan air baku, PAM/PDAM
34
adalah pihak yang memanfaatkan air baku yang terbesar. Air ini diolah dan
dimanfaatkan sebagai air baku untuk keperluan domestik (rumah tangga).
2. Industri
Terdapat macam-macam industri yang memanfaatkan air dari
Saluran Tarum Barat. Dari industri kecil sampai industri multi nasional.
Industri tersebut antara lain industri hiburan, tekstil, bahan bangunan,
makanan hingga industri otomotif. Besarnya kebutuhan air untuk industri
berdasarkan pada kriteria yang dijabarkan Purwanto, 1995 yaitu untuk
industri besar berkisar 151 – 350 m3/hari, industri sedang berkisar 51 –
150 m3/hari, dan industri kecil berkisar 5 – 50 m3/hari.
3. Pertanian
Wilayah Karawang dan Bekasi merupakan daerah pertanian yang
sangat luas. Daerah ini termasuk lumbung padi Jawa Barat dengan total
areal mendekati 60000 hektar.
Kebutuhan air irigasi ditentukan oleh beberapa faktor antara lain
luas tanam, jenis tanaman, keadaan iklim (curah hujan dan
evapotranspirasi), jenis tanah, pengolahan tanah dan penggantian lapisan
air, serta efisiensi irigasi.
a. Kebutuhan air tanaman
Penentuan evapotranspirasi tanaman dilakukan dengan pendugaan
dari evapotranspirasi acuan atau potensial potensial. Penentuan
evapotranspirasi potensial (Eto) dilakukan dengan menggunakan
metode Penman – Monteith. Penentuan evapotranspirasi potensial ini
dengan menggunakan bantuan perangkat lunak komputer Cropwat.
Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan metode Penman-
Monteith, besat evapotranspirasi potensial tiap bulan disajikan pada
Tabel 7.
35
Tabel 7. Evapotranspirasi Potensial Bulanan.
No. Bulan Eto (mm/hari) 1. Januari 3.06 2. Februari 2.98 3. Maret 3.60 4. April 3.71 5. Mei 3.48 6. Juni 3.33 7. Juli 3.58 8. Agustus 3.91 9. September 4.13
10. Oktober 4.20 11. Nopember 3.02 12. Desember 3.07
Untuk menentukan Evapotranspirasi tanaman (Etc) digunakan nilai
koefisien tanaman (Kc) yang sesuai dengan tanaman
b. Penentuan Curah Hujan Efektif
Curah hujan efektif falam perhitungannya dengan menggunakan
metode US Bereau of Reclamation (USBR) dengan menggunakan bantuan
program komputer Cropwat.
Tabel 8. Curah hujan efektif
No. Bulan Curah hujan Efektif (mm / bulan)
1 Januari 165.6
2 Februari 165.9
3 Maret 178.6
4 April 133.0
5 Mei 97.6
6 Juni 102.4
7 Juli 79.2
8 Agustus 37.4
9 September 15.6
10 Oktober 153
11 Nopember 141.0
12 Desember 87.4
36
c. Penentuan Kebutuhan air irigasi
Berdasarkan hasil perhitungan sebelumnya, dapat disusun
kebutuhan air irigasi tiap hektar sawah yang perlu diairi dengn
menggunakan program Cropwat.
Gambar 6. Perkembangan Luas Sawah yang Diairi Saluran Tarum Barat
E. OPTIMASI SUMBERDAYA AIR
Debit air yang mengalir di sungai tidaklah sama setiap waktu,
adakalanya debit tersebut sangat kecil dan adakalanya debit sungai tersebut
sangat besar yang dapat mengakibatkan banjir di daerah hilir. Sehingga dalam
pemanfaatannya harus dilakukan sedemikian rupa agar semua kebutuhan dapat
terpenuhi.Keterbatasan sumberdaya menyebabkan kita melakukan pembagian
air secara tepat sesuai dengan proporsi kebutuhan masing-masing pengguna
dan seefisien mungkin agar air tidak terbuang atau terjadi kekurangan air.
Berdasarkan pemikiran di atas, maka dalam penelitian ini dilakukan
perhitungan kebutuhan air untuk pertanian (irigasi), domestik (penduduk), dan
industri. Hasil perhitungan ini akan memberikan hasil luas, lahan jumlah
penduduk, dan jumlah industri yang dapat di suplai dari DAS Citarum.
Persamaan fungsi tujuan dari Program Linear ini adalah
memaksimumkan keuntungan dari alokasi sumberdaya air yang jumlahnya
terbatas agar dapat memebuhi kebutuhan air di setiap sektor dengan
54,000
56,000
58,000
60,000
62,000
64,000
66,000
68,000
Luas (Ha)
37
memperhitungkan nilai uang.Dan fungsi kendala yang ada adalah ketersediaan
air yang terbatas dan fluktuatif di setiap bulannya.
Persentase untuk setiap sektor berbeda, dimana untuk pertanian
mendapatkan alokasi terbesar yaitu sebesar 71% dari total air, kemudian untuk
domestik sebesar 26,3 % dan untuk industri sebesar 2,7%. Asumsi yang
digunakan untuk harga jual air untuk semua keperluan adalah dengan
menggunakan harga yang ditetapkan oleh Perum Jasa Tirta II.harga air untuk
pertanian (irigasi) adalah sebesar Rp 40/m3, keperluan domestik
(PAM/PDAM) adalah sebesar Rp 45/m3, dan untuk industri sebesar Rp 50/m3.
Tabel 9. Debit Rata-rata Bulanan Saluran Tarum Barat
No. Bulan Debit (l/detik) Volume satu bulan (m3)
1. Januari 42072,20 109.051.142
2. Februari 34646,30 89.803.210
3. Maret 41860,30 108.501.898
4. April 68683,81 178.028.436
5. Mei 67332,40 174.525.581
6. Juni 64028,74 165.962.494
7. Juli 59149,60 153.315.763
8. Agustus 58164,80 150.763.162
9. September 46145,46 119.609.032
10. Oktober 46164,10 119.657.347
11. Nopember 46127,38 119.562.169
12. Desember 51129,30 132.527.146
Fungsi pembatas dalam persamaan ini adalah keterbatasan jumlah debit
air pada Saluran Tarum Barat yangbesarnya berubah sesuai dengan musim
yang terjadi dan adanya alokasi air untuk setiap sektor.
Dengan menggunakan standar yang dikeluarkan oleh Direktorat Jendral
Cipta Karya besarnyakebutuhanairuntuk kota besar sebesar 120liter/orang/hari,
atau 3,6 m3/bulan. Untuk kebutuhan industri sebesar350 m3/hari atau 10500
38
m3/bulan. Sedangkan untuk pertanian diperoleh dari kebutuhan air dengan
perhitungan cropwat sebesar 0,86 liter/detik/ha atau 2229,12 m3/bulan/ha.
Pada bulan Februari, Juni, dan Oktober dilakukan awal musim tanam
dimana terjadi pengolahan tanah dengan kebutuhan airnya 17 mm/hari atau
sebesar 1,97 liter/detik/ha atau 5106,24 m3/bulan.
Dari data tersebut dapat dibuat suatu persamaan atau fungsi tujuan dan
fungsi kendala sebagai berikut :
Fungsi Tujuan (maksimisasi) :
Z =
3
1.
iXiPi
Z = 40X1 + 45X2 +50X3; atau
40X1 + 45X2 + 50X3< 0
Fungsi Kendala :
C1 X1 + C2 X2 + C3 X3< Qtotal i (bulanan);
C1 X1< Q1i;
C2 X2< Q2i;
C3 X3< Q3i;
Pt X1< Q (khusus pada awal musim tanam);
X1> 0;
X2> 0;
X3> 0;
C1> 0;
C2> 0;
C3> 0;
Q1 = 0,71 Qtotal;
Q2 = 0,263 Qtotal;
Q3 = 0,027 Qtotal;
Di mana:
P1 = Harga air untuk pertanian (irigasi).
P2 = Harga air untukdomestik (PAM/PDAM).
39
P3 = Harga air untukindustri.
Qtotal = Besarnya volumet air yang mengalir pada saluran
Q1i = Besarnya volume air yang diperlukan oleh pertanian (irigasi) pada
bulan ke-i.
Q2i = Besarnya volume air yang diperlukan oleh domestik (PAM/PDAM)
pada bulan ke- i
Q3i = Besarnya volume air yang diperlukan oleh industri pada bulan i.
X1 = Luas areal pertanian (ha)
X2 = Jumlah penduduk
X3 = Jumlah industri
C1 = Kebutuhan air untuk pertanian (irigasi).
C2 = Kebutuhan air untuk domestik (PAM/PDAM).
C3 = Kebutuhan air untuk industri.
Pt = Kebutuhan air pada pengolahan tanah
Asumsi-asumsi yang digunakan dalam program linear ini adalah :
1. Besar kebutuhan air domestik, industri dan pertanian dianggap konstan.
2. Besar volume air tersedia konstan
3. Harga air dianggap konstan
4. Nilai input dan output berharga positif
Adapun penjabaran dari persamaan fungsi tujuan dan fungsi kendala di
atas adalah sebagai berikut
Fungsi Tujuan;
max = 40*x1+45*x2+50*x3;
Fungsi Kendala:
1. Januari
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=109051142;
2229,12*x1 <=77426311,1;
3,6*x2 <=28680450;
10500 *x3 <=2944380,84;
40
2. Februari(awal musim tanam/ olah tanah)
0.71*5106,24*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=89803210;
5106,24*x1 <=63760278,82;
0,001389*x2 <=23618244;
4.05*x3 <=2424686,66;
3. Maret
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=108501898;
2229,12*x1 <=77036347,3;
3,6*x2 <=28535999;
10500 *x3 <=2929551,24;
4. April
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=178028436;
2229,12*x1 <=126400189,2;
3,6*x2 <=46821479;
10500 *x3 <=4806767,76;
5. Mei
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=174525581;
2229,12*x1 <=123913162,4;
3,6*x2 <=45900228;
10500 *x3 <=4712190,68;
6. Juni (awal musim tanam/ olah tanah)
0.71*5106,24*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=165962494;
5106,24*x1 <=117833370,8;
0,001389*x2 <=43648136;
4.05*x3 <=4480987,34;
41
7. Juli
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=153315763;
2229,12*x1 <=108854191,9;
3,6*x2 <=40322046;
10500 *x3 <=4139525,61;
8. Agustus;
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=150763162;
2229,12*x1 <=107041844,7;
3,6*x2 <=39650712;
10500 *x3 <=4070605,36;
9. September
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=119609032;
2229,12*x1 <=84922412,95;
3,6*x2 <=31457176;
10500 *x3 <=3229443,87;
10. Oktober (awal musim tanam/ olah tanah)
0.71*5106,24*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3119657347;
5106,24*x1 <=84956716,51;
0,001389*x2 <=31469882;
4.05*x3 <=3230748,37;
11. Nopember;
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=119562169;
2229,12*x1 <=84889139,96;
3,6*x2 <=31444850;
10500 *x3 <=3228178,56;
42
12. Desember
0.71*2229,12*x1+0.263*3,6*x2+0.027*10500 *x3<=132527146;
2229,12*x1 <=94094273,38;
3,6*x2 <=34854639;
10500 *x3 <=3578232,93;
Syarat:
X1>=0;
X1>=0;
X3>=0;
C1>=0;
C2>=0;
C3>=0;
Awal musim tanam terjadi pada bulanFebruari, Juni, dan Oktober
dimana pada saat itu dilakukan olah tanah dengan kebutuhan air pada saat
olah tanah sebesar 5106,24 m3. Sedangkan untuk bulan Januari, Maret, April,
Mei, Juli, Agustus, September, November, dan Desember dilakukan
pengairan reguler sebesar 2229,12 m3.
Hasil optimasi dengan menggunakan program Lingo 8.0 disajikan
pada Tabel 10.
Tabel 10. Hasil Optimasi dengan Program Lingo 8.0
No. Sektor Banyaknya
pemakai Satuan
Volume pemakaian
selama satu bulan (m3)
1 Pertanian 12.486,74 ha 27.834.442
2 Domestik 6.560.623 jiwa 23.618.243
3 Industri 279 Buah 2.929.500
4 Keuntungan 295.741.500,00 Rp
Dari hasil perhitungan dengan menggunakan program Lingo 8.0
diperoleh luas lahan pertanian yang dapat terairi adalah 12.486,74 ha, untuk
sektor domestik jumlah pemakaiadalah 6.560.623 orang, untuk sektor industri
43
sebanyak 279 buah industri.Keuntungan yang didapat sebesar
Rp295.741.500.Dengan nilai pemakai yang banyak menunjukkan bahwa
Saluran Tarum Barat merupakan aset yang vital karena menyuplai kebutuhan
air untuk Propinsi DKI Jakarta. Selain untuk menyuplai PAM DKI Jakarta, air
dari saluran ini juga menyuplai kebutuhan air baku untuk industri di
Karawang, Bekasi dan Jakarta. Keuntungan yang didapatkan tidak besar, hal
ini disebabkan harga yang ditetapkan dari pemerintah juga cukup rendah untuk
setiap meter kubiknya sehingga menyebabkan pendapatan yang didapatkannya
pun turut rendah.
44
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Berdasarkan seluruh serangkaian penelitian yang telah dilakukan, maka
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. DAS Citarum adalah DAS terbesar di Propinsi Jawa Barat yang memiliki
debit aliran bulanan rata-rata 177,575 m3/detik.
2. Besar kecilnya debit pada DAS Citarum dipengaruhi oleh jumlah debit
air yang datang dari daerah hulu Sungai Citarum ditambah dengan air
yang berasal dari anak Sungai Citarum.
3. Selain untuk keperluan irigasi, Saluran Tarum Barat juga digunakan
sebagai pemasok air baku untuk PAM Jaya dan PDAM di Kabupaten
Karawang serta Kota/Kabupaten Bekasi.
4. Besarnya sedimentasi yang terjadi di Saluran Tarum Barat menyebabkan
kapasitas dari Saluran Tarum Barat mengalami penurunan.
5. Terdapat bangunan liar yang dibangun oleh masyarakat setempat
menyebabkan debit air yang mengalir semakin kecil.
6. Besarnya debit air yang dikeluarkan dari Bendungan Ir H. Djuanda
didasarkan oleh hasil perencanaan dari periode awal musim tanam yang
menetapkan jadwal tanam setiap golongan oleh Perum Jasa Tirta II.
7. Dengan adanya Bendungan Ir. H. Djuanda debit air yang mengalir pada
Saluran Tarum Barat dapat terjaga, sehingga tidak terjadi perubahan air
yang besar.
8. Optimasi yang dilakukan untuk menentukan kebutuhan air dengan
menggunakan program Lingo 8,0 diperolehluas lahan pertanian yang
dapat terairi adalah 12.486,74ha, jumlah penduduk pengguna air
sebanyak 6.560.623 orang, danuntuk sektor industri sebanyak 279 buah
yang dapat memanfaatkan air dari Saluran TarumBarat dengan
keuntungan sebesar Rp295.741.500,00
9. Banyaknya lahan irigasi yang mendapatkan pengairan berkurang setiap
tahunnya karena adanya konversi lahan dari lahan pertanian menjadi non
pertanian.
45
10. Secara umum, kebutuhan air dari pengguna air yang memanfaatkan air
dari Saluran Tarum Barat ini dapat terpenuhi.
11. Perubahan kondisi daerah tangkapan dan resapan air dan iklim perlu
diwaspadai karena dapat mempengaruhi pada ketersediaan air di masa
mendatang.
B. SARAN
1. Pentingnya pemanfaatan air secara efisien oleh semua pengguna air
karena terbatasnya ketersediaan air.
2. Lebih menggiatkan upaya sosialisasi tentang hematnya dalam
menggunakan air, seperti tidak membuang air yang berlebihan.
3. Pentingnya konservasi di daerah hulu serta daerah bantaran sungai agar
terciptanya kondisi air yang tidak besar selisihnya antar musim hujan dan
kemarau.
4. Adanya aturan yang tegas dalam mengatur pemanfaatan dan pengelolaan
air serta pemeliharaan fasilitas air.
46
DAFTAR PUSTAKA
Ananda, R. D. 2003. Model Pendugaan Kebutuhan Air Kawasan Pemukina dan
Industri Di Cilegon, Banten. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, IPB,
Bogor
Arsyad, 1983. Pengawetan Tanah dan Air. IPB Press, Bogor.
Asdak, Chay. 1995. Hidrologi Dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah
Mada University Press. Yogyakarta.
BPDAS Citarum-Ciliwung. 2005. Peta Penyebaran SUBDAS DAS Citarum .
Departemen Kehutanan
Chow, V.T. 1964. Handbook of Applied Hydrology. Mc Graw Hill. New York
Departemen PU,1986. Standar Perencanaan Irigasi (KP-01). Derektorat Jenderal
Pengairan Departemen PU. CV. Galang Persada, Jakarta.
Godjali, A. 2005. Pengalaman Perum Jasa Tirta II Dalam Pengelolaan Sumber
Daya Air Di Wilayah Sungai Citarum. Seminar pada Focus Group
Discussion (FGD) Tata Ruang dan Lingkungan Hidup Dalam Rangka
Penyusunan Rencana Pembangunan Jangka Panjang (RPJPD) Propinsi Jawa
Barat 2005 – 2025. Bandung.
Hariyanto, 1987. Penerapan Program Linear pada Air Irigasi Di Daerah Irigasi
Logung, Kab. Kudus Propinsi Jawa Tengah. Skripsi. Jurusan Mekanisasi
Pertanian, IPB, Bogor.
Hardjowigeno, S. 2003. Ilmu Tanah. CV. Akademika Presindo, Jakarta.
Harto, S. 1993. Analisis Hidrologi. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta
Manan, S. 1979. Pengaruh Hutan dan Manajemen DAS. Fakultas Kehutanan, IPB,
Bogor.
47
Miadah, 2006. Optimasi Pemanfaatan Air Baku dengan Menggunakan Linear
Programming (LP) di daerah Aliran Sungai Cidanau, Banten. Skripsi.
Departemen Teknik Pertanian, IPB, Bogor
Perrin, C. 2000. Towards an improvement of a lumped rainfall-runoff model
through a comparative approach (in French). Ph.D. thesis, Universite Joseph
Fourier, Grenoble.
Proyek Pembangunan Kelembagaan Perencanaan, 2004. Studi Prakarsa Strategis
Untuk Mengatasi Banjir dan Kekeringan Di Pulau Jawa, Badan Perencanaan
Pembangunan Nasional, Jakarta
Puslitbang Fisika Terapan-LIPI. 1990. Manajemen Air. Balai Pengembangan
Teknologi Tepat Guna, Puslitbang Fisika Terapan - LIPI , Subang
Seyhan, E. 1990. Dasar-dasar Hidrologi. Terjemahan. Gajah Mada University
Press, Yogyakarta.
Sosiawan, H dan K. Subagyono, 2007. Pembagian Air Secara Proporsional Untuk
Keberlanjutan Pemanfaatan air. Jurnal Sumberdaya Lahan. Vol.1 No.4, p.
15-24
48
LAMPIRAN
49
Lampiran 1. Peta Tata Guna Lahan Saluran Tarum Barat
U
Skala 1 : 800.000
PETA TATA GUNA LAHAN
SALURAN TARUM BARAT
Kawasan yang
dioptimasi
50
Lampiran 2. Skematik Saluran Tarum Barat
51
Lampiran 3. Perkembangan Luas Sawah yang Diairi Saluran Tarum Barat
Tahun Seksi Jumlah
Cikarang Lemah Abang
1992 34.813 30.903 65.716
1993 34.813 30.903 65.716
1994 34.618 30.006 64.624
1995 32.487 28.671 61.158
1996 31.693 27.362 59.055
1997 30.671 27.525 58.196
1998 30.671 27.525 58.196
1999 30.671 27.525 58.196
2000 30.671 27.525 58.196
2001 30.671 27.525 58.196
2002 30.806 27.525 58.331
2003 30.732 27.525 58.257
2004 30.781 27.904 58.685
2005 30.626 27.516 58.142
52
Lampiran 4. Tampilan Output Hasil Optimasi pada Program Lingo 8.0
Global optimal solution found at iteration: 3 Objective value: 0.2957415E+09 Variable Value Reduced Cost X1 12486.74 0.000000 X2 6560623. 0.000000 X3 279.0049 0.000000 Row Slack or Surplus Dual Price 1 0.2957415E+09 1.000000 2 0.8299800E+08 0.000000 3 0.4959187E+08 0.000000 4 5062206. 0.000000 5 14829.60 0.000000 6 0.3824272E+08 0.000000 7 0.000000 0.7833553E-02 8 0.000000 12.50000 9 2423557. 0.000000 10 0.8244875E+08 0.000000 11 0.4920191E+08 0.000000 12 4917755. 0.000000 13 0.000000 0.4761905E-02 14 0.1519753E+09 0.000000 15 0.9856575E+08 0.000000 16 0.2320324E+08 0.000000 17 1877217. 0.000000 18 0.1484724E+09 0.000000 19 0.9607873E+08 0.000000 20 0.2228198E+08 0.000000 21 1782639. 0.000000 22 0.1144020E+09 0.000000 23 0.5407309E+08 0.000000 24 0.4363902E+08 0.000000 25 4479857. 0.000000 26 0.1272626E+09 0.000000 27 0.8101976E+08 0.000000 28 0.1670380E+08 0.000000 29 1209974. 0.000000 30 0.1247100E+09 0.000000 31 0.7920741E+08 0.000000 32 0.1603247E+08 0.000000 33 1141054. 0.000000 34 0.9355589E+08 0.000000 35 0.5708798E+08 0.000000 36 7838932. 0.000000 37 299892.6 0.000000 38 0.6809685E+08 0.000000 39 0.2119644E+08 0.000000 40 7851638. 0.000000 41 3229618. 0.000000 42 0.9350902E+08 0.000000 43 0.5705470E+08 0.000000 44 7826606. 0.000000 45 298627.3 0.000000
53
Lampiran 4. (Lanjutan) 46 0.1064740E+09 0.000000 47 0.6625984E+08 0.000000 48 0.1123640E+08 0.000000 49 648681.7 0.00000
