OPTIMISASI PEMANFAATAN AIRTANAH UNTUK IRIGASI YANG BERKELANJUTAN

OPTIMISASI PEMANFAATAN AIRTANAH UNTUK IRIGASI YANG BERKELANJUTAN


A. PENDAHULUAN

Airtanah merupakan sumber air bersih yang paling banyak dieksploitasi di seluruh dunia, tak terkecuali Pulau Sulawesi, seperti di Kabupaten Wajo, Sulawesi Selatan (Kusumayudha, 2003). Bahkan pada beberapa Negara, pemanfaatan airtanah sebagai sumber air telah melebihi dari sumber air lainnya seperti di Switzerland’s, lebih dari 80% kebutuhan air penduduk berasal dari airtanah (Hartmann dan Michel, 1992 dalam Beyerle et al., 1999). Sementara di Cuba, sekitar 70% kebutuhan air disupplai dari airtanah (Ortega et al., 2000). Mengingat pentingnya airtanah saat ini, dimana pemanfaatannya semakin berkembang baik dari segi jumlah maupun jenis penggunaan, maka dalam pengambilannya perlu memperhatikan aspek keseimbangan lingkungan agar berkelanjutan. Namun kadang pengambilan airtanah tidak sesuai dengan prinsip-prinsip keseimbangan hidrologi yang baik. Hal ini disebabkan karena pemanfaatannya secara bebas dengan biaya murah menggunakan pompa, baik oleh masyarakat maupun pelaku ekonomi dengan tanpa tindakan secara efisien dan efektif, sehingga seringkali menimbulkan dampak negatif yang serius terhadap kelangsungan dan kualitas sumber daya airtanah. Dampak negatif pemanfaatan airtanah (yang berlebihan) dapat dibedakan menjadi dampak yang bersifat kualitatif (kualitas airtanah) dan kuantitatif (pasokan airtanah). Dampak penggunaan airtanah sebagai sumber irigasi selain dapat menimbulkan kerusakan lingkungan, juga memiliki resiko timbulnya kerugian akibat penggunaan yang tidak tepat. Disamping itu, penggunaan airtanah sebagai sumber irigasi memiliki keterbatasan seperti debit maksimal yang dapat diambil serta jarak antar sumur yang dapat mengakibatkan tidak optimalnya debit yang dapat diperoleh pada suatu sumur. Debit maksimal harus diperhatikan kaitannya dengan luasan maksimal yang dapat diairi oleh sebuah sumur. Demikian halnya dengan jarak antara sumur, sangat penting kaitannya dengan keberlangsungan usahatani. Jika jarak antar sumur terlalu dekat, maka saling pengaruh antar sumur sangat besar sehingga sebuah sumur tidak dapat mencapai debit maksimal. Di samping itu, kerusakan lingkungan berupa pemampatan akuifer dapat terjadi. Akuifer yang mampat tidak dapat menyediakan air yang maksimal, sehingga produktivitas sumur akan menurun. Akibatnya yaitu penggunaan airtanah untuk irigasi selanjutnya tidak dapat memberikan keuntungan karena luasan yang dapat diairi sudah pasti menyusut. Berdasarkan kenyataan di lapangan, penggunaan airtanah untuk irigasi belum mempertimbangkan hal-hal tersebut, sehingga penggunaan airtanah tidak optimal dan berpeluang terjadinya kerusakan lingkungan dan usahatani tidak menguntungkan. Dengan dasar tersebut, maka perlu disusun suatu model optimisasi sebagai dasar dalam pengelolaan airtanah agar pemanfaatannya efektif dan efisien sehingga menguntungkan, dapat memelihara kelestarian lingkungan dan tidak terjadi konflik antar pengguna sehingga usahatani berkelanjutan.

B. TUJUAN

Tujuan kegiatan ini adalah:

1. Untuk mendapatkan suatu model yang dapat digunakan untuk menduga kondisi optimal berdasarkan aspek ekonomi, lingkungan dan sosial dalam pemanfaatan airtanah untuk irigasi agar berkelanjutan.
2. Memaksimalkan pemanfaatan airtanah, mampu mengairi luasan sawah yang luas dan layak secara ekonomi serta menjaga jarak antar sumur untuk menghindari konflik sosial.

C. METODOLOGI

1. Penyusunan model optimisasi

Model optimisasi terdiri atas fungsi tujuan dan fungsi pembatas. Model tersebut diselesaikan dengan menggunakan Solver Add-Ins pada Microsoft Office Excel. Sebelum memasuki Solver, langkah pertama yang dilakukan adalah mendefinisikan dan memilih variabel keputusan, kendala dan fungsi tujuan dari suatu masalah. Langkah berikutnya adalah memasukkan data fungsi tujuan, kendala dan variable keputusan dalam Excel (Yulianto dan Sutapa, 2005). Beberapa batas model diantaranya adalah debit minimum dan maksimum, tinggi muka airtanah minimum dan luas cakupan pengairan. Debit maksimum diperoleh dengan cara melakukan pemompaan hingga diperoleh kondisi tunak (steady). Debit pada kondisi tersebut merupakan debit maksimum untuk waktu yang tidak terhingga (sustained yield) sedangkan tinggi muka airtanah pada kondisi tersebut merupakan tinggi muka airtanah minimum bila posisi muka airtanah dapat kembali ke posisi awal.

a. Debit Minimum
Debit minimum ditentukan berdasarkan pada kebutuhan air tanaman (kolom air) dan luasan yang harus diairi. Besarnya kebutuhan air tanaman ditentukan oleh efek sifat tanaman terhadap penggunaan air kaitannya dengan koefisien tanaman (kc) yang dikalikan dengan ETo yang disebut evapotranspirasi tanaman (ETcrop).
Nilai ETo ditentukan dengan menggunakan perangkat lunak CropWat 4 Windows versi 4.2 yang dikembangkan oleh Clarke et al. (1998). Kebutuhan air irigasi bersih pada tingkat usahatani.

b. Uji Kepulihan

Uji kepulihan dimaksudkan untuk mengetahui kedalaman airtanah setelah
dipompa dan dapat pulih kembali dengan teknik sebagai berikut:


1. Pemompaan dilakukan secara menerus hingga kondisi tunak (steady state) kemudian pemompaan dihentikan.
2. Dilakukan pengukuran kenaikan muka airtanah untuk mengetahui waktu pencapaian kondisi pulih.

2. Metode Simulasi Model

a. Simulasi model dilakukan dengan memenuhi segala pensyaratan model, baik fungsi tujuan maupun fungsi pembatasnya,
b. Dari simulasi model dapat diketahui debit maksimum dari suatu sumur.

1. Validasi
Validitas model ditentukan berdasarkan nilai korelasi antara tinggi muka airtanah hasil pengukuran dan hasil simulasi model dengan analisis korelasi linear (Gaspersz, 1995).

2. Penentuan Jarak Antar Sumur
Jarak antar sumur ditentukan berdasarkan pada hasil simulasi yang memberikan debit optimal untuk beberapa jarak antar sumur dan kebutuhan debit untuk memenuhi kebutuhan tanaman seluruh areal setiap jarak antar sumur. Hubungan tersebut digambarkan dalam grafik. Di samping itu, jarak antar sumur dikonversi ke luasan daerah irigasi kemudian dihubungkan dengan kebutuhan air tanaman untuk luasan tersebut, kemudian digambarkan dalam bentuk grafik. Nilai absis berupa jarak pada perpotongan kedua grafik merupakan jarak antar sumur yang optimal.

D. HASIL

1. Model Optimisasi Pengelolaan Airtanah Untuk Irigasi
Fungsi tujuan model yaitu memaksimalkan debit dengan pembatas terdiri atas:
a. aliran airtanah dalam kondisi tunak dengan debit pengambilan tertentu
b. muka airtanah minimum, berdasarkan pada hasil uji kepulihan
c. luasan yang harus diairi
d. debit minimum untuk setiap pompa berdasarkan kebutuhan maksimum tanaman. Model disusun dengan asumsi: akuifer bebas, homogen, isotrofik, berdimensi dua dan steady state. Secara matematik dituliskan.

2. Pembatas Model

a. Muka Airtanah Minimum
Berdasarkan uji kepulihan (recovery).
b. Kebutuhan Air Tanaman
Kebutuhan air irigasi dihitung berdasarkan nilai ET0 dan curah hujan efektif dari CropWat 4 Windows versi 4.2.
c. Jarak antar Sumur Optimal
Kondisi optimal dicapai saat terjadi perpotongan antara persamaan kecenderungan hubungan jarak antara sumur dengan debit yang dibutuhkan tanaman dan persamaan hubungan jarak antara sumur dengan debit optimal pada kondisi tunak dimana muka airtanah pada kondisi tersebut masih dapat pulih

E. PEMBAHASAN

Karena kondisi pulih dapat dicapai dalam waktu singkat (kurang dari lima hari), hal ini menunjukkan bahwa sistem pengambilan airtanah yang ada sekarang belum mencapai debit optimal sehingga perlu memaksimalkan debit hingga kondisi optimal agar dapat meminimalkan biaya (biaya pengadaan sumur dan operasional mesin). Akibatnya adalah total biaya operasional pompa besar sehingga pendapatan usahatani budidaya padi dengan irigasi airtanah tidak maksimal. Untuk itu perlu suatu upaya agar kondisi optimal dapat diketahui melalui sebuah model. Model ini bertujuan untuk memaksimalkan debit dengan pembatas berupa head minimum dan kebutuhan airtanaman. Dalam simulasi model, besar kebutuhan air tanaman yang digunakan adalah kebutuhan air maksimal selama pertumbuhan tanaman. Hal ini dilakukan agar tidak ada masa selama pertumbuhan tanaman yang memungkinkan terjadinya defisit air. Sebelum dilakukan simulasi, terlebih dahulu dilakukan uji validasi untuk menyatakan kesahihan model aliran airtanah dan metode penyelesaiannya dan kebenaran karakteristik akuifer yang diperoleh. Dan berdasarkan uji korelasi, Dengan demikian, model dinyatakan sahih atau dapat digunakan di tempat lain dengan ketentuan harus dilakukan uji pemompaan untuk menentukan karakteristik akuifernya. Karena kondisi ini belum merupakan kondisi optimal yang sebenarnya, maka dilakukan simulasi untuk mendapatkan jarak antara sumur yang dapat memberikan keuntungan terbesar karena dapat meminimalkan biaya sementara kebutuhan air tanaman terpenuhi, lingkungan tidak mengalami penurunan kualitas karena pengambilan masih dalam batas aman dan tidak menimbulkan konflik antar pengguna karena tidak terjadi saling pengaruh. Kondisi tersebut masih perlu diuji tentang jari-jari pengaruh antar sumur dan uji kepulihan sehingga kondisi tersebut benar-benar merupakan kondisi optimal yang dapat menjamin tidak terjadinya kerusakan lingkungan. uji jari-jari pengaruh menunjukkan bahwa jarak antar sumur pada kondisi optimal lebih besar dari dua kali jari-jari pengaruh akibat pemompaan sehingga antar sumur tidak saling mempengaruhi. Dengan demikian, maka kemungkinan terjadinya konflik antar pengguna airtanah tidak akan terjadi. Sedangkan hasil uji kepulihan menunjukkan bahwa kondisi pulih terjadi setelah tiga hari pemberhentian pemompaan.

DAFTAR PUSTAKA

Kusumayudha, S.B. 2003. Mengelola Airtanah, Perlu Model yang Pas http://publik.geopangea.or.id/saribk/artikel.shtml [6 Feb 2006].

Gaspersz, V., 1995. Teknik Analisis dalam Penelitian Percobaan. Bandung: Tarsito. Hal: 1-35.

Yulianto, H.D. dan L.N. Sutapa, 2005. Riset Operasi dengan Excel. Yogyakarta: ANDI