...

STUDI LIMPASAN PERMUKAAN SPASIAL AKIBAT PERUBAHAN

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

STUDI LIMPASAN PERMUKAAN SPASIAL AKIBAT PERUBAHAN
STUDI LIMPASAN PERMUKAAN SPASIAL
AKIBAT PERUBAHAN PENGGUNAAN LAHAN
(MENGGUNAKAN MODEL KINEROS)
SANTI SARI
Program Magister Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang
ABSTRAK
Secara alamiah sebagian air hujan yang jatuh ke permukaan tanah akan meresap ke
dalam tanah dan selebihnya akan mengalir menjadi limpasan permukaan. Kondisi daerah
di tempat hujan itu turun akan sangat berpengaruh terhadap bagian dari air hujan yang akan
meresap ke dalam tanah dan akan membentuk limpasan permukaan. Karakteristik daerah
yang berpengaruh terhadap bagian air hujan antara lain adalah topografi, jenis tanah, dan
penggunaan lahan atau penutup lahan. Hal ini berarti bahwa karakteristik lingkungan fisik
mempunyai pengaruh terhadap respon hidrologi.Kondisi alam Indonesia yang mempunyai
periode musim hujan selama lebih kurang enam bulan menyebabkan curah hujan yang
cukup tinggi. Dengan demikian hal ini perlu diperhatikan, karena merupakan salah satu
faktor yang mendasar dalam penataan suatu kawasan perkotaan. Sebagai negara yang
masih dan akan terus berkembang, pembangunan sarana fisik mutlak dilakukan untuk
menjamin kesejahteraan sosial penduduknya. Pembangunan yang dilakukan juga akan
berpengaruh terhadap penggunaan lahan.
Proses pengukuran limpasan secara langsung membutuhkan biaya yang tidak
sedikit serta waktu dan tenaga. Sehingga seringkali sulit mendapatkan data limpasan akibat
proses pengukuran yang memberatkan. Oleh karena itu dipandang perlu untuk menerapkan
suatu pendekatan model yang tepat dan sesuai dengan kondisi suatu daerah. Berdasarkan
pendekatan ini maka dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan besarnya limpasan
yang terjadi.
Tujuan dari studi ini adalah untuk menggambarkan penyebaran tingkat besarnya
limpasan permukaan di daerah studi.
Prosedur analisis secara garis besar adalah menghitung tinggi limpasan di DAS
Kali Sat menggunakan model KINEROS berdasarkan variasi penggunan lahan dari tahun
ke tahun dengan simulasi hujan kala ulang 2 tahun dan 5 tahun.
Hasil analisis menunjukkan bahwa perubahan penggunaan lahan berpengaruh terhadap
besarnya limpasan permukaan yang terjadi atau terdapat korelasi antara penggunaan lahan
dengan besarnya tinggi limpasan permukaan. Tinggi limpasan permukaan maksimum
terjadi pada penggunaan lahan tahun 2010 yaitu sebesar 15,478 mm.
Kata kunci: Model KINEROS, Limpasan permukaan, penggunaan lahan.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Secara alamiah sebagian air hujan
yang jatuh ke permukaan tanah akan
meresap ke dalam tanah dan selebihnya
akan
mengalir
menjadi
limpasan
permukaan. Karakteristik daerah yang
berpengaruh terhadap bagian air hujan
antara lain adalah topografi, jenis tanah,
dan penggunaan lahan atau penutup
lahan. Hal ini berarti bahwa karakteristik
lingkungan fisik mempunyai pengaruh
terhadap respon hidrologi.
Kondisi alam Indonesia yang
mempunyai periode musim hujan selama
lebih kurang enam bulan menyebabkan
curah hujan yang cukup tinggi.
Pembangunan yang dilakukan juga akan
berpengaruh terhadap penggunaan lahan.
Sehingga diperlukan suatu arahan
terhadap penggunaan lahan pada suatu
kawasan agar tetap berpedoman pada
keseimbangan lingkungan.
Perluasan kawasan perkotaan dan
berkurangnya kawasan hutan yang cepat
sedang banyak terjadi di beberapa tempat
di Indonesia. Peralihan fungsi suatu
kawasan yang mampu menyerap air
(pervious) menjadi kawasan yang kedap
air (impervious) akan mengakibatkan
ketidakseimbangan
hidrologi
dan
berpengaruh negatif pada kondisi daerah
aliran sungai. Perubahan penutup
vegetasi suatu kawasan ini akan
memberikan pengaruh terhadap waktu
serta volume aliran. Peningkatan volume
limpasan aliran ini mengakibatkan
masalah banjir di hilir daerah aliran
sungai.
Pemahaman mengenai proses dan
besarnya limpasan yang terjadi serta
faktor-faktor yang mempengaruhinya
sangat diperlukan sebagai acuan untuk
pelaksanaan manajemen air dan tata guna
lahan yang lebih efektif. Oleh karena itu
dalam
perencanaan
pengelolaan
sumberdaya air, limpasan merupakan
masalah yang seharusnya diatasi terlebih
dahulu sebelum upaya berikutnya
dilakukan, terlebih lagi perubahan tata
guna lahan yang terjadi sekarang ini
tentunya sangat mempengaruhi besarnya
laju infiltrasi dan limpasan permukaan
yang terjadi.
Proses pengukuran infiltrasi dan
limpasan secara langsung membutuhkan
biaya yang tidak sedikit serta waktu dan
tenaga. Oleh karena itu dipandang perlu
untuk menerapkan suatu pendekatan
model yang tepat dan sesuai dengan
kondisi suatu daerah. Berdasarkan
pendekatan ini maka dapat digunakan
sebagai acuan dalam menentukan
besarnya limpasan yang terjadi.
1.2 Batasan Masalah
Untuk mendekati sasaran yang
diharapkan
maka
perlu
diadakan
pembatasan permasalahan, yaitu sebagai
berikut:
1. Daerah studi adalah Daerah Aliran
Sungai Kali Sat
2. Data yang dikumpulkan serta analisis
akan mengikuti prosedur pendekatan
Sistem Informasi Geografi (SIG)
sebagai alat bantu utama.
3. Penentuan lokasi dan pengambilan
sampel tanah didasarkan pada
perbedaan jenis penggunaan lahan
yang ada.
4. Semua perhitungan merunut pada
sistem yang berlaku pada kejadian
siklus hidrologi, sehingga batasan
wilayah studi akan mengikuti batas
wilayah Daerah Aliran Sungai (DAS),
bukan batas wilayah administrasi.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan hal-hal tersebut di
atas,
maka
dapat
dirumuskan
permasalahan dalam studi ini, yaitu
sebagai berikut:
1. Berapakah
besarnya
limpasan
permukaan dan penyebarannya pada
lokasi studi?
2. Berapakah besarnya debit puncak di
outlet daerah aliran sungai?
3. Bagaimanakah pengaruh perubahan
penggunaan lahan terhadap limpasan
permukaan di daerah studi?
1.4 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari studi ini adalah:
1. Untuk mengetahui besarnya limpasan
permukaan yang terjadi di daerah
studi
2. Untuk menggambarkan penyebaran
tingkat besarnya limpasan permukaan
di daerah studi
3. Untuk mengetahui potensi kawasan
yang rawan terhadap genangan
Sedangkan manfaat dari studi ini
adalah:
1. Menambah
wawasan
dan
pengetahuan
tentang
metode
pendugaan
besarnya
limpasan
permukaan yang terjadi secara
keruangan.
2. Dengan diperolehnya informasi hasil
studi ini diharapkan dapat menjadi
bahan masukan dan pertimbangan
dalam pengelolaan daerah aliran
sungai
3. Memberi masukan dan prosedur
pemetaan kawasan rawan genangan
untuk selanjutnya dilakukan upaya
penanggulangan.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Hidrologi dan Pengelolaan DAS
Hidrologi adalah ilmu yang
mempelajari air dalam segala bentuknya
(cairan, gas, padat) pada, dalam dan di
atas permukaan tanah. Termasuk
didalamnya adalah penyebaran, daur dan
perilakunya, sifat-sifat fisika dan
kimianya, serta hubungannya dengan
unsur-unsur hidup dalam air itu sendiri
(Asdak, 2004:4).
Daur atau siklus hidrologi yaitu
perjalanan air dari permukaan laut ke
atmosfer kemudian ke permukaan tanah
dan kembali lagi ke laut yang tidak
pernah berhenti tersebut, air tersebut akan
tertahan sementara di sungai, danau atau
waduk, dan dalam tanah sehingga dapat
dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk
hidup lainnya (Asdak, 2004:7).
Untuk mengetahui lebih jelas
tentang daur hidrologi secara alamiah
ditunjukkan pada gambar 2.1
Gambar 2.1 Daur Hidrologi
Sumber : www.morishige.wordpress.com
Daerah Aliran Sungai (DAS)
secara umum didefinisikan sebagai suatu
hamparan wilayah/kawasan yang dibatasi
oleh pembatas topografi (punggung
bukit) yang menerima, mengumpulkan
air hujan, sedimen dan unsur hara serta
mengalirkannya
melalui
anak-anak
sungai dan keluar pada sungai utama ke
laut atau danau.
Pengelolaan DAS adalah suatu
proses formulasi dan implementasi
kegiatan atau program yang bersifat
manipulasi sumber daya alam dan
manusia yang terdapat di daerah aliran
sungai untuk memperoleh manfaat
produksi dan jasa tanpa menyebabkan
terjadinya kerusakan sumber daya air dan
tanah.
2.2 Limpasan Permukaan
Limpasan permukaan terjadi
ketika jumlah curah hujan melampaui
laju infiltrasi. Setelah laju infiltrasi
terpenuhi, air mulai mengisi cekungan
atau depresi pada permukaan tanah.
Setelah pengisian selesai maka air akan
mengalir dengan bebas di permukaan
tanah.
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi
limpasan permukaan dibagi menjadi dua
kelompok, yaitu elemen meteorologi dan
elemen sifat fisik daerah pengaliran
(Sosrodarsono & Takeda, 1978:135).
Elemen meteorologi meliputi jenis
presipitasi, intensitas hujan, durasi hujan,
dan distribusi hujan dalam daerah
pengaliran, sedangkan elemen sifat fisik
daerah pengaliran meliputi tata guna
lahan (land use), jenis tanah, dan kondisi
topografi daerah pengaliran (catchment).
Elemen sifat fisik dapat dikategorikan
sebagai aspek statis sedangkan elemen
meteorologi merupakan aspek dinamis
yang dapat berubah terhadap waktu.
Ada banyak metode yang dapat
dipakai
untuk
menganalisa
dan
memprediksi
besaran
limpasan
permukaan, beberapa diantaranya adalah
sebagai berikut:
1.
2.
3.
4.
5.
Metode Rasional
Metode Melchoir
Metode Weduwen
Metode Haspers
Metode
SCS
Conservation Service)
(Soil
2.3 Model KINEROS
KINEROS (Kinematic Runoff
and Erosion Model) merupakan model
yang berorientasi pada kejadian, yang
dipakai untuk menjelaskan proses
intersepsi, infiltrasi, limpasan permukaan,
dan erosi untuk DAS dengan skala kecil.
Model ini dikembangkan oleh USDA
ARS (United State Department of
Agricultural - Agricultural Research
Services), Southwest Watershed Research
Centre bekerja sama dengan US EPA
Office of Research and Development.
Pengembangan model ini didasarkan
pada sistem informasi geografis (SIG).
Hasil dari pengembangan tersebut berupa
program AGWA (Automated Geospatial
Watershed Assessment) yang merupakan
pengembangan dari perangkat lunak
ESRI ArcView SIG, yang menggunakan
data geospasial.
Model KINEROS,
adalah bagian dari program AGWA yang
merupakan alat untuk menganalisis
fenomena hidrologi untuk penelitian
tentang daerah pengaliran sungai.
Model ini dirancang untuk
mensimulasikan
proses
infiltrasi,
kedalaman limpasan permukaan dan erosi
yang terjadi pada suatu DAS dengan
skala yang relatif kecil yaitu ≤ 100 km2
(AGWA theoritical documentation,
2000).
Dasar pemikiran dari model
KINEROS adalah, apabila suatu lahan
menerima hujan dengan intensitas
tertentu, maka air yang jatuh ke
permukaan
tanah
sebagian
akan
terinfiltrasi ke dalam tanah sampai batas
kejenuhan tertentu, sedangkan sebagian
lagi akan melimpas di atas permukaan
tanah atau menggenang, keadaan ini
tergantung dari kemampuan tanah dalam
menyerap air berdasarkan berbagai faktor
yang mempengaruhinya, antara lain
kemiringan dari suatu lahan, komponenkomponen penyusun tanah dan sifat-sifat
fisik tanah. Dengan memasukkan semua
parameter yang diperlukan untuk
menjalankan model KINEROS, maka
akan diperoleh nilai dari infiltrasi dan
limpasan permukaan yang berupa
kedalaman infiltrasi dan kedalaman
limpasan permukaan yang terjadi. Dasar
pemikiran model KINEROS tersebut
dapat diilustrasikan sebagaimana berikut:
Analisis limpasan permukaan
dalam model KINEROS merupakan
pengembangan dari teori Hortonian
Overland Flow (HOF) sebagai berikut:
Q = αh m
dengan:
Q
= debit per satuan lebar (m3/detik-1)
h
= limpasan permukaan per unit
lahan (m)
α, m = konstanta
Parameter α dan m dipengaruhi oleh
kemiringan lahan, kekasaran permukaan
dan rejim aliran.
1
S2
α = 1,49
n
m=
dan
5
3
dengan:
S
= kemiringan lahan
n
= angka kekasaran manning untuk
limpasan permukaan
Jika yang digunakan adalah persamaan
Chezy, maka persamaan yang digunakan
adalah sebagai berikut:
1
α = CS 2
dan
m=
3
2
dengan:
S = kemiringan lahan
C = Angka kekasaran Chezy untuk
limpasan permukaan
2.4 Prosedur Model KINEROS
Prosedur model KINEROS terdiri dari
beberapa tahapan sebagai berikut:
1. Digital Elevation Model (DEM)
Model Permukaan Digital (Digital
Elevation Model atau juga biasa disebut
sebagai Digital Terrain Model) adalah
salah satu metode pendekatan yang bisa
dipakai untuk memodelkan relief
permukaan bumi dalam bentuk tiga
dimensi.
Hasil akhir yang diperoleh dari
proses ini adalah berupa gambar DAS
beserta batas-batas DAS, sub DAS dan
jaringan sungai sintetik.
2. Pengolahan peta penggunaan lahan
Pada tahap pengolahan peta
penggunaan lahan ini, analisis yang
dilakukan adalah sebagai berikut:
− Klasifikasi
poligon
penggunaan
lahan; dan
− Pencatatan
data
dasar
peta
penggunaan lahan.
Hasil akhir dari tahap analisis ini
adalah diperoleh data dasar peta
penggunaan
lahan
untuk
tahap
pengerjaan model KINEROS selanjutnya,
yaitu berupa catatan data karakteristik
DAS dan sub DAS berdasarkan jenis
penggunaan lahan yang ada di DAS serta
peta penyebaran jenis tanah DAS lokasi
studi.
3. Pengolahan peta jenis tanah dan
pendefinisian tekstur tanah
Pemasukan
data
yang
berhubungan dengan tekstur tanah dan
nilai-nilai parameter hidrologi dapat
diubah oleh pemakai model KINEROS
jika dianggap perlu. Untuk membuat
hubungan tersebut, nilai-nilai dari
parameter yang berhubungan dengan
masing-masing tekstur tanah tersebut
disajikan dalam bentuk tabel, yaitu
sebagai look up tabel untuk menjalankan
model KINEROS. Tabel tersebut berisi
data propertis tanah untuk masing-masing
elemen model.
Setiap satu luasan poligon tekstur
tanah, memiliki kandungan beberapa
komponen
tanah
yang
berbeda.
Komponen tersebut dicatat pada suatu
bentuk tabel yang diberi nama Comp.dbf.
Selanjutnya untuk setiap komponen
tersebut memiliki komponen tanah yang
berbeda tiap kedalamannya dan dicatat
pada suatu bentuk tabel yang dinamakan
Layer.dbf.
Analisis peta jenis tanah ini, secara
umum terdiri dari tahapan pengolahan
peta jenis tanah dan pendefinisian tekstur
tanah. Perincian tahapan-tahapan tersebut
adalah sebagai berikut:
a. Klasifikasi poligon tekstur tanah
b. Pendefinisian tekstur tanah
c. Pencatatan data dasar peta tekstur
tanah
d. Parameterisasi tekstur tanah dan
penutup lahan
Dua proses pencatatan data dasar
di atas (penggunaan lahan dan tekstur
tanah), secara khusus dalam model
KINEROS disebut parameterisasi jenis
tanah dan penutup lahan (landcover).
Parameterisasi tekstur tanah dan penutup
lahan di sini merupakan hasil tumpang
susun (overlay) dari peta penggunaan
lahan dengan peta tekstur tanah hasil dari
pencatatan data dasar peta tekstur tanah
di atas.
4. Pengolahan data hidrologi
a. Pengolahan data hidrologi merupakan
proses yang mendasar dalam model
KINEROS. Data masukan parameter
hujan yang diperlukan dalam model
ini adalah ketinggian hujan (mm) atau
intensitas hujan (mm jam-1) selama
durasi waktu puncak banjir setiap
kala ulang.
2.5 Hasil model KINEROS
Hasil model KINEROS adalah
tampilan berupa peta zoning dari
parameter yang dikehendaki yaitu
infiltrasi (mm), limpasan (mm), hasil
sedimentasi (kg/ha), aliran puncak atau
peakflow (m3/dt) dan hasil sedimentasi
puncak atau peak sediment discharge
(kg/s), sedangkan hasil keluaran yang
dipakai dalam studi ini adalah tinggi
limpasan permukaan (mm) untuk tiaptiap sub das, sehingga dapat diketahui
perubahan limpasan permukaan akibat
perubahan penggunaan lahan. Selain itu
juga dipakai output berupa debit puncak
pada outlet daerah aliran sungai untuk
keperluan kalibrasi model.
3. METODE PENELITIAN
3.1 Deskripsi Daerah Studi
Dasar pemilihan daerah aliran
sungai Kali Sat adalah bahwa daerah
aliran sungai ini memiliki heterogenitas
geomorfologi yang tinggi dengan luas
daerah yang tidak terlalu besar,
disamping
mempunyai
potensi
pengembangan pembangunan wilayah
kota yang cukup baik. Lokasi studi
merupakan bagian dari sub DAS Kali
Metro DAS Kali Brantas. Daerah ini
melewati dua wilayah administrasi, yaitu
Kota Malang dan Kabupaten Malang
Jawa Timur.
3.2 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data pada
studi ini menggunakan pendekatan
metode survei, yaitu perolehan data
dilakukan
dengan
cara
langsung
dikumpulkan dari sumber pertama atau
pengukuran langsung di lapangan (data
primer) dan dari instansi terkait atau
secara tidak langsung (data sekunder).
Jenis data yang dikumpulkan pada
dasarnya terdiri dari data spasial dan data
non
spasial yang menggambarkan
karakteristik DAS Kali Sat.
1. Data Primer
Data primer diperoleh melalui
pengambilan contoh tanah di lokasi studi
untuk dilakukan analisis di laboratorium.
Data primer yang dikumpulkan yaitu data
sifat fisik tanah.
Data sifat fisik tanah yang
diperlukan dalam studi ini adalah sebagai
berikut:
a. Tekstur tanah,
b. Berat isi tanah, dan
c. Porositas
Pengambilan
contoh
tanah
dilakukan pada setiap penggunaan lahan
yang ada di DAS Kali Sat dengan
kedalaman lapisan tanah 0 – 20 cm, 20 –
40 cm dan 40 – 60 cm, kedalaman
tersebut merupakan kedalaman profil
lapisan tanah.
Contoh tanah tersebut dianalisis di
Laboratorium Fisika Tanah, Jurusan Ilmu
Tanah, Fakultas Pertanian Universitas
Brawijaya.
2. Data Sekunder
Jenis data sekunder yang dibutuhkan
adalah sebagai berikut:
1. Data curah hujan harian (tahun 20002009)
(Sumber: Dinas Pengairan Kabupaten
Malang)
2. Data jenis tanah
(Sumber: Laboratorium Ilmu Tanah
Fakultas Pertanian Universitas
Brawijaya)
3. Data debit sungai Dam Mulyorejo
(Sumber: Balai PSAWS Bango
Gedangan Malang)
4. Peta topografi skala 1 : 25.000
(Sumber: BAKOSURTANAL tahun
2000)
5. Peta penggunaan lahan skala 1 :
50.000
(Sumber: BRLKT Brantas Hulu)
Peta penggunaan lahan yang dipakai
untuk analisis adalah penggunaan
lahan tahun 2000, 2006, dan kondisi
eksisting (2010).
3.3 Metode Analisis
Analisis Tekstur tanah
Analisis
tekstur
tanah
ini
dilakukan di laboratorium dengan metode
pipet, yaitu dengan cara menimbang
contoh tanah dalam kondisi kering udara
yang lolos ayakan 2 mm seberat 20 gram
kemudian
dimasukkan
ke
dalam
erlenmeter 250 ml. Setelah itu
ditambahkan 50 ml air aquadest dan 10
ml H2O2 ke dalam erlenmeter dan tunggu
sampai bereaksi. Kemudian ditambahkan
50 ml HCL 2M dan air sehingga
volumenya menjadi 250 ml lalu dicuci
sampai
bersih.
Setelah
bersih,
ditambahkan 20 ml larutan Na4P2O2
(larutan Calgon) 5% dan didiamkan
selama semalam. Setelah itu dilakukan
dispersi mekanik selama 5 menit lalu
dituangkan ke atas ayakan 0,05 mm dan
cairan yang lolos ditampung di gelas ukur
1000 ml. Untuk partikel yang tertinggal
di ayakan dikumpulkan dan dikeringkan
sebagai massa pasir. Cairan yang
tertampung ditambah air aquadest sampai
tanda batas. Kemudian diletakkan pada
keja pipet secara berurutan. Cairan
diaduk sampai homogen dan diambil
dengan pipet 20 ml dengan waktu
pengambilan maksimum 40 detik. Setelah
itu, cairan dituangkan ke dalam cawan
dan dipanaskan dalam oven sampai
mencapai kering mutlak lalu timbang
massa debu dan liat. Pengambilan kedua
dilakukan dalam jangka waktu tertentu
pada kedalaman tertentu tergantung dari
ukuran partikeldan suhu ruangan.
Data yang diperoleh dimasukkan dalam
persamaan:
- massa liat = 50 x (massa pipet ke-2
- massa blanko pipet ke-2)
- massa debu = 50 x (massa pipet ke-1
– massa pipet ke-2)
- massa pasir =
massa
hasil
penyaringan
Analisis limpasan permukaan dengan
pendekatan model KINEROS
Analisis menggunakan model
KINEROS dilakukan dengan cara
memasukkan semua data yang diperlukan
untuk menjalankan model KINEROS,
baik data atribut berupa data tekstur
tanah, data hidrologi maupun data ruang
berupa peta topografi, dan peta
penggunaan lahan dalam bentuk peta
digital.
Tahap-tahap
pengerjaannya
adalah sebagai berikut:
- Digital Elevation Model (DEM)
-
Pengolahan data base peta tata guna
lahan
- Pengolahan data base peta jenis tanah
- Pengolahan data hidrologi
Pendekatan
analisis
yang
dilakukan untuk melihat hubungan antara
penggunaan lahan dengan besarnya
limpasan permukaan sebagai landasan
dalam analisis kawasan rawan genangan
di DAS Kali Sat.
Prosedur analisa
dilakukan dengan cara menghitung tinggi
limpasan pada setiap penggunaan lahan
di sub-sub DAS Kali Sat dengan
menggunakan model KINEROS.
Digital Elevation Model (DEM)
Pada studi ini DEM digunakan
untuk mengetahui karakteristik fisik
daerah yang berupa kemiringan (slope),
penentuan arah aliran (flow direction),
penentuan panjang aliran (flow length)
dari hulu sampai hilir yang selanjutnya
hasil ekstraksi data tersebut digunakan
untuk membuat diagram time-area.
Kualitas dari DEM ditentukan oleh skala
dari peta topografi dan ketelitian dalam
proses digitasi.
Setelah proses digitasi selesai,
maka selanjutnya langkah-langkah yang
digunakan untuk mengolah DEM adalah
sebagai berikut:
1. memasukkan data atribut yang berupa
nilai-nilai elevasi dari titik-titik
ketinggian
2. membangkitkan hasil digitasi peta
kedalam bentuk 3 dimensi dalam
format
(Triangular
Irregular
Network/TIN)
3. konversi DEM dari format TIN ke
dalam struktur format grid dengan
ukuran
500 m x 500 m
4. identifikasi anomali atau biasa
disebut sink dari DEM
5. manipulasi dari sink-sink yang ada
6. membangkitkan grid arah aliran (flow
direction)
7. membangkitkan grid panjang aliran
dari upstream sampai outlet (flow
length)
8. membangkitkan
jaringan sungai
sintetik (stream network) dari DEM
9. koreksi jaringan sungai sintetik DEM
dengan jaringan sungai digitasi
Setelah tahapan diatas selesai,
maka selanjutnya adalah penggambaran
daerah aliran sungai dan sub-sub DAS
nya.
Pengolahan Data Peta Tata Guna Lahan
a. Klasifikasi poligon tata guna lahan
Pengklasifikasian poligon tata
guna lahan dalam tahap ini dilakukan
sebelum menjalankan model KINEROS.
Parameter data dari peta tata guna lahan
(land use) berupa simbol (penomoran) ID
terlebih dahulu disusun sesuai dengan
jenis tata guna lahan di lokasi studi.
Pengklasifikasian
poligon
tersebut
disesuaikan dengan aturan-aturan yang
dipakai dalam model KINEROS, yaitu
NALC (North American Landscape
Characterization)
b. Pencatatan data base peta tata guna
lahan
Setelah dilakukan klasifikasi
poligon tata guna lahan, kemudian
dilakukan pencatatan data base pata tata
guna lahan, yaitu pencatatan data
karakteristik DAS dan sub DAS
berdasarkan jenis tata guna lahan yang
ada dengan berpedoman pada parameterparameter yang terdapat pada tabel
NALC.
Pengolahan Data Peta Jenis Tanah
Parameter
hidrologi
sebagai
masukan
data
model
KINEROS
berdasarkan pada data tanah STATSGO
(State Soil Geographic). Pemasukan data
yang berhubungan dengan tekstur tanah
dan nilai-nilai parameter hidrologi dapat
diubah oleh pemakai model KINEROS
jika dianggap perlu. Untuk membuat
hubungan tersebut, nilai-nilai dari
parameter yang berhubungan dengan
asing-masing tekstur tanah tersebut
disajikan dalam bentuk tabel, yaitu
sebagai look up tabel untuk menjalankan
model KINEROS. Tabel tersebut berisi
tentang data referensi properties tanah
untuk masing-masing elemen model.
a. Klasifikasi poligon jenis tanah
Dasar penentuan batas poligon
penyebaran jenis tanah pada lokasi studi,
yaitu peta jenis tanah yang bersumber
dari Balai RLKT. Lebih lanjut dari batasbatas
tersebut,
dilakukan
pengidentifikasian
ID,
dimana
identifikasi ini dapat disesuaikan dengan
kebutuhan pemakai program.
b. Pendefinisian jenis tanah
Sebelum dilakukan pendefinisian
jenis tanah terlebih dahulu dilakukan
pengukuran propertis penyusun tanah di
lapangan, sehingga dapat diketahuipla
penyebaran jenis tanah di lokasi studi,
baik dalam satuan luasan (mendatar)
maupun
dalamsatuan
kedalaman
(vertikal). Definisi jenis tanah pada lokasi
studi tersebut, dicatat dalam format tabel
dbf, diikuti penomoran ID sesuai batas
poligon yang dimaksud.
c. Pencatatan data base peta jenis tanah
Parameterisasi Land Cover dan Tanah
Dua proses pencatatan data base
tataguna lahan dan jenis tanah, secara
khusus dalam model KINEROS disebut
parameterisasi penutup lahan (land
cover) dan tanah. Parameterisasi penutup
lahan dan tanah disini merupakan hasil
tumpang susun (overlay) dari peta tata
guna lahan dengan peta jenis tanah hasil
dari pencatatan data peta tersebut.
Pengolahan Data Hidrologi
Dalam model ini diperlukan data
mendasar yaitu berupa masukan data
parameter hujan (writing precipitation
files). Oleh karena model KINEROS
hanya digunakan untuk analisa pada DAS
dengan kategori luasan yang relatif kecil
yaitu ≤ 100 km2, maka model KINEROS
hanya menyediakan masukan data hujan
untuk satu stasiun.
Sedangkan
pada
studi ini data hujan yang dipakai adalah
lebih dari satu stasiun, maka perlu
dilakukan analisa tersendiri. Setelah
dilakukan analisa perhitungan data
hidrologi, hasil dari perhitungan tersebut
digunakan sebagai data masukan dalam
menjalankan model KINEROS.
3.4 Kalibrasi dan Verifikasi
Kalibrasi dan verifikasi yang
dimaksud dalam studi ini adalah
pengecekan tentang satuan-satuan yang
dipakai dalam model KINEROS dan
mencocokkan hasil running model
dengan hasil pengukuran langsung di
lapangan sehingga diperoleh kesesuaian
hasil model dengan hasil pengukuran di
lapangan. Sebagai control dalam proses
kalibrasi digunakan data debit di outlet
DAS Kali Sat, yaitu di Dam Mulyorejo.
Berdasarkan data ini dilakukan kalibrasi
terhadap debit di outlet hasil model
KINEROS.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Analisis
penelitian
yang
dilakukan adalah untuk mengetahui
hubungan antara penggunaan lahan dan
besarnya debit puncak dan besarnya
limpasan di daerah studi. Penggunaan
lahan yang mengalami perubahan dari
waktu ke waktu menjadi variabel yang
digunakan sebagai pembanding dalam
analisis besarnya debit puncak dan
limpasan permukaan.
M ula i
Pet a Tat a
Gu n a
L ah an
Pe ta Jen is
T an ah
Da ta
C ura h
Hu jan
Klasifikasi
po ligo n TGL
me nu ru t N ALC
Klasifikasi po ligon
jenis ta na h
m e nu rut
STATSGO
Hu jan
ran can ga n Lo g
Perso n I II
Pet a
T op og rafi
TIN
t id ak
Gri d
M e nd ef inisi kan
TG L
NA LC (ta b el
NA L C)
M en de finisika n
jenis ta na h
ST AT SG O (ta be l
STATSGO)
Klasifikasi u lang
TGL m en u rut
NA L C
Klasifika si ulan g
jenis ta na h
m e nu rut
STATSGO
Pen cata ta n da ta
ba se p et a TGL
Pen cat at an da ta
b ase jen is t an ah
Uj i kese sua ian
distribu si
Ana lis a
spa sial
ya
In te nsitas hu jan
tia p kala u lan g
M en de finisika n
a lira n (stre am )
Jari ng an sun ga i
sint etik d an o ut let
(s ynt he tic d raina ge
ne two rk )
o verlay
Peta b at as D AS,
sub
DA S,Ja rin ga n
sun ga i sinte tik
Para m et erisasi
land co ver d an
tan ah
R u nn ing mo de l
KINE R OS
Besa rnya limp asa n
pe rm ukaa n
t id ak
kalibrasi
ya
An alisa p en gg un aa n
laha n
Selesa i
Ga mba r 3.1 D iag ram Alir Pen elitian
D a ta
pe ng uku ran
de bit Out let
Berdasarkan
perubahan
penggunaan lahan dapat diketahui
besarnya perubahan debit banjir dan
besarnya intensitas limpasan maupun
tinggi limpasan pada setiap sub DAS Kali
Sat
dengan
menggunakan
model
KINEROS. Debit puncak dari hasil
model kemudian dibandingkan dengan
debit puncak hasil pengukuran di
lapangan, yaitu di outlet (hilir) daerah
aliran sungai. Hasil analisa besarnya
limpasan permukaan ditunjukkan dengan
perubahannya berdasarkan perubahan
penggunaan lahan dari tahun ke tahun.
Hasil dari perbandingan
tersebut
kemudian digunakan sebagai acuan
dalam analisis penggunaan lahan maupun
menangani banjir di kawasan tersebut.
Pengolahan Peta Topografi
Penentuan DAS Kali Sat
Daerah Aliran Sungai (DAS)
adalah suatu bentang alam yang dibatasi
oleh pemisah alami berupa puncakpuncak gunung dan punggung punggung
bukit. Bentang alam tersebut menerima
dan menyimpan curah hujan yang jatuh
di atasnya dan kemudian mengatur dan
mengalirkannya secara langsung maupun
tidak langsung beserta muatan sedimen
dan bahan-bahan lainnya ke sungai utama
yang akhirnya bermuara ke danau atau ke
laut.
1 Pembuatan DTM Digital Terain
Model/DEM Digital Elevation
Model
2 Arah Aliran (flow direction)
3 Akumulasi
Aliran
(flow
accumulation)
4 Deliniasi Batas DAS dan Jaringan
Sungai
Pengolahan Peta Penggunaan Lahan
Analisis yang dilakukan adalah
klasifikasi poligon penggunaan lahan dan
pencatatan data dasar peta penggunaan
lahan. Hasil akhir dari analisis ini adalah
diperoleh data dasar peta penggunaan
lahan untuk tahap pengerjaan model
KINEROS selanjutnya, yaitu berupa
catatan data karakteristik DAS dan sub
DAS berdasarkan jenis penggunaan lahan
yang ada di DAS Kali Sat serta peta
penyebaran penggunaan lahan di DAS
Kali Sat.
No.
1
2
3
4
5
6
No.
1
2
3
4
5
6
No.
1
2
3
4
5
6
Penggunaan
Lahan
Luas
(km2)
Prosentase
(%)
Belukar
Hutan
Kebun
Campuran
Pemukiman
Sawah
Tanah Ladang
Jumlah
3.113
1.044
16.542
5.547
0.000
0.485
0.106
14.070
18.818
0.000
2.580
0.561
74.770
100.000
Penggunaan
Lahan
Luas
(km2)
Prosentase
(%)
Belukar
Hutan
Kebun
Campuran
Pemukiman
Sawah
Tanah Ladang
Jumlah
2.774
0.849
14.742
4.513
0.122
0.924
0.350
13.798
18.818
0.650
4.908
1.860
73.327
100.000
Penggunaan
Lahan
Luas
(km2)
Prosentase
(%)
Belukar
Hutan
Kebun
Campuran
Pemukiman
Sawah
Tanah Ladang
Jumlah
1.083
0.800
5.756
4.249
0.346
1.361
0.360
14.883
18.818
1.839
7.234
1.912
79.085
100.000
dianggap dapat mewakili kawasan
terdekat.
Berdasarkan pembagian luas
pengaruh masing-masing stasiun penakar
hujan diperoleh hasil sebagai berikut :
Luas Daerah
Pengaruh
Koefisien
(Km2)
Thiessen
2.261
6.240
10.315
0.120
0.332
0.548
18.817
Sumber: Hasil Perhitungan
1.000
Stasiun
Hujan
Sukun
Dau
Tlekung
Curah Hujan Rerata Daerah DAS Kali
Sat
No
Curah Hujan
Rerata
Tahun
(mm)
Pengolahan Data Hidrologi
1. Curah hujan rerata daerah
Data curah hujan yang digunakan
adalah data dari tiga stasiun hujan yaitu
stasiun hujan Sukun, Dau, dan Tlekung.
Metode umum yang digunakan dalam
menghitung hujan rata-rata daerah adalah
metode poligon Thiessen dimana pada
metode ini diasumsikan bahwa variasi
hujan antar pos yang satu dengan lainnya
adalah linier dan bahwa sembarang pos
1
2009
2
2008
3
2007
4
2006
5
2005
6
2004
7
2003
8
2002
9
2001
10
2000
Sumber: Hasil Perhitungan
60.156
51.435
76.882
70.922
56.842
69.324
85.259
75.997
45.764
53.860
Curah hujan rancangan
Perhitungan curah hujan rancangan
menggunakan metode Log Pearson tipe
III, dengan contoh perhitungan sebagai
berikut:
No.
Periode
Hujan
1
2 th
63,820
2
5 th
75,323
Waktu puncak banjir DAS Kali Sat
Berdasarkan hasil perhitungan debit
banjir rancangan DAS Kali Sat
menggunakan
Hidrograf
Satuan
Sintetik Nakayasu, maka diperoleh Tp
(waktu puncak banjir) di DAS tersebut
sebesar 1,894 jam, dengan gambar
hidrograf sebagai berikut :
Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu
40 .00
35 .00
30 .00
Qp (m3/dt)
25 .00
TR 2 Tahun
20 .00
TR 5 Tahun
15 .00
10 .00
5 .00
0 .00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Waktu (jam)
Intensitas hujan
Intensitas hujan dihitung
dengan persamaan Mononobe sebagai
berikut (Subarkah, 1980):
Kala
R24
Tp
i (mm
Ulang
(mm)
(jam)
jam-1 )
2
63.820
1,894
14,453
5
75.323
1,894
17,058
Kalibrasi dan verifikasi
Kalibrasi
dilakukan
dengan
membandingkan debit puncak hasil
model dengan debit di lapangan. Dalam
hal ini dipakai debit di outlet DAS Kali
Sat, yaitu Dam Mulyorejo. Sedangkan
pada model, outlet diberi penomoran
pada saluran 254.
Tahun
Qmaks
Lapangan
2000
2006
2010
(m3/dt)
34.139
30.752
30.348
Qmaks Kineros
2th
5thn
(m3/dt)
(m3/dt)
34.525
35.985
31.651
34.424
31.085
33.001
Berdasarkan hasil tersebut, dapat
diketahui bahwa nilai debit maksimum
hasil perhitungan model dengan nilai
debit maksimum di lapangan mempunyai
perbandingan
yang
tidak
terlalu
signifikan dan dapat dikatakan relatif
sama.
Pembahasan
Hasil
pengolahan
Digital
Elevation Model (DEM) menghasilkan
peta DAS Kali Sat beserta sub-sub DAS
dan jaringan sungai sintetik DAS Kali Sat
terbagi menjadi 63 buah sub DAS. Hasil
perhitungan
model
KINEROS
mendapatkan, bahwa setiap sub DAS
mempunyai nilai limpasan permukaan
yang berbeda-beda.
Kalibrasi
model
KINEROS
menunjukkan, terdapat perbedaan debit
hasil model dengan debit dilapangan,
dalam hal ini adalah hasil dari nilai debit
maksimum di outlet DAS Kali Sat.
Berdasarkan
hasil
perhitungan
limpasan permukaan yang diperoleh,
maka dapat diketahui penyebaran tingkat
limpasan permukaan di daerah studi, nilai
tinggi limpasan tertinggi yang dihasilkan
tidak terlalu besar yaitu 15,478 mm
(1,5478 cm) dan terkecil sebesar 0,175
mm (0,0175 cm). Nilai ini adalah nilai
tinggi limpasan permukaan di sub das,
atau dapat disebut sebagai tinggi
genangan yang terjadi di subdas tersebut.
Dengan demikian, nilai tinggi limpasan
permukaan di daerah studi masih dalam
batas yang diijinkan, dimana nilai
maksimum tinggi genangan yang
diijinkan adalah 10-15 cm. Sehingga,
belum diperlukan tindakan lanjutan untuk
penanggulangan banjir. Hasil analisis
yang dilakukan dapat digunakan untuk
mengevaluasi arahan penggunaan lahan
di daerah studi. Lokasi Das Kali Sat yang
sebagian besar masuk dalam wilayah
Kabupaten Malang merupakan wilayah
yang masih berkembang, sehingga masih
ditemukan banyaknya lahan yang
digunakan
untuk
pertanian
dan
perkebunan. Kondisi lahan yang beralih
fungsi masih belum terlalu banyak
sehingga masih tergolong dalam daerah
resapan air (pervious area). Akan tetapi
perlu diperhatikan adanya peningkatan
tinggi limpasan dari tahun ke tahun. Hal
ini menunjukkan bahwa nilai tinggi
limpasan permukaan berbanding lurus
dengan perubahan penggunaan lahan
yang
mengalihfungsikan
kawasan
resapan air menjadi kawasan yang kedap
air.
Secara umum dapat ditabelkan nilai
limpasan permukaan maksimum di DAS
Kali sat adalah sebagai berikut:
Nilai tinggi limpasan maksimum hasil
model
Tahun
2000
2006
2010
Qmaks Kineros (outlet)
2thn (m3/dt)
5thn (m3/dt)
34.525
31.651
31.085
35.985
34.424
33.001
Tinggi Limpasan (mm)
2 tahun
9.828
12.554
11.784
2000
2006
2010
3. Penyebaran nilai limpasan permukaan
5 tahun
11.008
15.007
15.478
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan serta
analisis yang telah dilakukan, maka
dapat diambil kesimpulan sebagai
berikut:
1. Besarnya
nilai rata-rata limpasan
permukaan di DAS Kali Sat sebagai
Hasil Model KINEROS untuk setiap
variasi penggunaan lahan adalah
sebagai berikut:
No
Tahun
Penggunaan
Lahan Tahun
Limpasan
Permukaan
Rata-rata (mm)
2th
5th
1
2000
6.637
7.248
2
2006
6.307
7.120
3
2010
6.877
7.297
Perbedaan
penggunaan
lahan
berpengaruh
terhadap
besarnya
limpasan permukaan yang terjadi atau
terdapat korelasi antara penggunaan
lahan dengan besarnya tinggi
limpasan permukaan.
2. Besarnya
debit maksimum yang
terjadi di DAS Kali Sat berdasarkan
hasil model KINEROS, dalam hal ini
yang digunakan sebagai kontrol
adalah debit maksimum di outlet das,
adalah sebagai berikut:
secara keruangan di DAS Kali Sat
cukup beragam tergantung pada jenis
penggunaan lahan dan kondisi
topografi
pada
masing-masing
penggunaan
lahan
yang
ada
berdasarkan batas-batas sub DAS
yang terdapat di DAS Kali Sat.
4. Pengaruh kawasan rawan genangan
air terhadap analisis penggunaan
lahan, dianalisis dengan cara melihat
pengaruh variasi penggunaan lahan
selama kurun waktu tahun 2000 2010 terhadap nilai debit maksimum
serta nilai rerata limpasan permukaan.
Hasilnya
menunjukkan,
bahwa
perubahan
penggunaan
lahan
menyebabkan
perubahan
nilai
limpasan permukaan pada setiap
periode penggunaan lahan.
5.2 Saran
1. Hendaknya
dalam memanfaatkan
model KINEROS harus selalu
dilakukan
kalibrasi
dengan
menggunakan acuan alat kalibrasi
yang benar, agar diperoleh hasil model
yang akurat sesuai kondisi daerah
penelitian.
diadakan
penelitian2. Hendaknya
penelitian lebih lanjut yang dilakukan
di daerah lain yang mempunyai luas
DAS yang lebih luas dan terdiri dari
jenis penggunaan lahan yang lebih
beragam, sehingga dapat diperoleh
hasil yang lebih akurat guna
mendukung ataupun mengkoreksi
hasil penelitian ini.
melakukan penelitian
3. Hendaknya
lanjutan bagaimana pengaruh simulasi
penggunaan lahan terhadap besarnya
infiltrasi sebagai indikasi keberhasilan
dari potensi kawasan resapan air yang
erat kaitannya dengan konservasi air.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad, Sitanala. 1989. Konservasi
Tanah dan Air. IPB Press. Bogor.
Asdak, Chay. 1995. Hidrologi dan
Pengelolaan
Daerah
Aliran
Sungai. Gajah Mada University
Press. Yogyakarta.
Brady, Nyle C. dan Buckman, Harry O.
1969. The Nature and Propertise
of Soil. Macmillan Company.
New York.
Brady, Nyle C. dan Buckman, Harry O.
1982. Ilmu Tanah. Bhatara Karya
Aksara. Jakarta.
Cipto. B, Agung. 2003. Implementasi
Sistem Informasi Geografis (SIG)
dalam Menentukan Besarnya
Infiltrasi pada Daerah Aliran
Sungai (DAS) Sumpil. Skripsi
Tidak
Diterbitkan.
Jurusan
Pengairan
Fakultas
Teknik
Universitas Brawijaya. Malang.
Chow, Ven Te., David R. Maidment,
Larry W. Mays. 1988. Applied
Hydrology. New York.
Foth, H. D. 1998. Dasar-dasar Ilmu
Tanah. Gajah Mada University
Press. Yogyakarta.
Gupta. 1979. Water Resources Engineers
and
Hydrology.
Standart
Publishers Distributors. New
Delhi, India.
Harto, Sri. 1993. Analisis Hidrologi.
Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Hillel, Daniel. 1980. Introduction to Soil
Physics. Academic Press, Inc.
London.
Islami, T dan Utomo, W. 1995.
Hubungan Tanah, Air dan
Tanaman. IKIP Semarang Press.
Semarang.
Kartasaputra, A. G. 1985. Teknologi
Konservasi Tanah dan Air. PT
Bina Aksara. Jakarta.
Kohnke, H. 1979. Soil Physics. Mc. Graw
Hill Publishing Company. New
Delhi.
Linsley, Ray K. 1986. Hidrologi Untuk
Insinyur. Erlangga. Jakarta.
Santoso, Budi. 1994. Pelestarian Sumber
Daya Alam dan Lingkungan
Hidup. IKIP Malang. Malang.
Smith, R. E., C. Corradini dan F.
Melone. 1993. Modeling
Infiltration for Multistorm Runoff
Events, J. Water Resources
Research 29(1): 133-144.
Soemarto, C. D. 1987. Hidrologi Teknik.
Usaha Nasional. Surabaya.
Soepardi. 1983. Sifat dan Ciri
Tanah. IPB. Bogor.
Soewarno. 1995. Hidrologi Aplikasi
Metode Statistik untuk Analisa
Data. NOVA. Bandung.
Sosrodarsono, Suyono dan Takeda,
Kensaku. 1993. Hidrologi untuk
Pengairan. Pradnya Paramita.
Jakarta.
Subarkah, Imam. 1980. Hidrologi untuk
Perencanaan Bangunan Air. Idea
Dharma. Bandung.
Suripin. 2002. Pelestarian Sumber Daya
Tanah dan Air. Penerbit Andi.
Yogyakarta.
Widianto dan Ngadirin. 2001. Pedoman
Praktikum Pengantar Fisika
Tanah. Jurusan Ilmu Tanah
Fakultas Pertanian Universitas
Brawijaya. Malang.
Wilson, E. M. 1993. Hidrologi Teknik.
ITB. Bandung.
Fly UP