analisis efektivitas waduk ciawi menggun

8/19/2019 Analisis Efektivitas Waduk Ciawi Menggun

1/103

ANALISIS EFEKTIVITAS WADUK CIAWI MENGGUNAKAN

MODEL SWAT SEBAGAI UPAYA PENGENDALIAN

BANJIR DAS CILIWUNG

LUTFHI ADHYTIA PUTRA

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015


2/103


3/103

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul "Analisis EfektivitasWaduk Ciawi Menggunakan Model SWAT Sebagai Upaya Pengendalian Banjir

DAS Ciliwung" adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing

dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.

Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun

tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan

dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2015

Lutfhi Adhytia Putra

NIM F44100047


4/103


5/103

ABSTRAK

LUTFHI ADHYTIA PUTRA. Analisis Efektivitas Waduk Ciawi Menggunakan

Model SWAT Sebagai Upaya Pengendalian Banjir DAS Ciliwung. Dibimbing oleh

YULI SUHARNOTO.

Pengelolaan DAS bagian hulu merupakan faktor penting dalam suatu DAS,

karena memiliki peran sebagai daerah peresapan air untuk mengurangi aliran

permukaan dan timbulnya kejadian banjir. DAS Ciliwung termasuk DAS yang

banyak mendapatkan perhatian karena pusat pemerintahan Indonesia, yakni Jakarta

yang terletak di hilir DAS tersebut sering mengalami banjir. Program pembangunan

Waduk Ciawi pada bagian hulu DAS Ciliwung diharapkan dapat membantu

mengatasi masalah tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis

efektivitas Waduk Ciawi melalui respon hidrologi yang dihasilkan dengan

mengaplikasikan model SWAT. Skenario pemodelan waduk dilakukan pada

simulasi hidrologi yang telah terbentuk, sehingga diketahui perubahan responhidrologi yang terjadi sebelum dan setelah skenario model waduk diterapkan. Hasil

yang diperoleh terdapat 28 subbasin dan 516 HRU dengan 9 jenis tutupan lahan, 3

jenis tanah, dan 5 kelas kelerengan pada Sub DAS Ciliwung Hulu. Hasil pemodelan

waduk dengan 15 skenario menunjukkan perubahan debit aliran yang secara khusus

diamati pada titik outlet 1 (Katulampa). Penurunan jumlah total debit tertinggi yaitu

sebesar 158.626 m3 s-1 (34%), penurunan debit puncak terbesar yaitu sebesar 27.07

m3 s-1 (47.79%), dan nilai KRS terbaik yang diperoleh sebesar 28.326 dengan hasil

kategori baik. Berdasarkan hasil yang diperoleh, skenario pemodelan waduk

berhasil meminimalkan laju debit aliran yang terjadi, sehingga dapat dikatakan

pembangunan Waduk Ciawi dianggap cukup efektif.

Kata kunci: banjir, DAS Ciliwung Hulu, debit aliran, SWAT, Waduk Ciawi

ABSTRACT

LUTFHI ADHYTIA PUTRA. The Analysis of Ciawi Reservoir Effectiveness

Using SWAT Model As Ciliwung Watershed Flood Control Effort. Supervised by

YULI SUHARNOTO.

Management of the upstream watershed was significant factor because it had

a role as the water catchment area to decrease the surface flow and potential flood.Ciliwung watershed had been gaining attention because the Indonesia central

government, which is Jakarta, was located in the downstream of that watershed

frequently flooded. The Ciawi Reservoir construction program on the upstream

watershed was expected could help to recover that issue. The aim of this research

was to analyse the effectiveness of Ciawi Reservoir by hydrology response that

obtained by apply the SWAT model. The scenario of reservoir modelling was made

on the hydrology simulation that had been formed, so the alteration of hydrology

response that happened before and after the reservoir model applied could be known.

There were 28 subbasins and 516 HRUs with 9 types of landuse, 3 soil types, and

5 slope classes on Sub Ciliwung Hulu watershed. The reservoir modelling with 15

scenarios indicated the alteration of flow discharge that specifically observed on


6/103


7/103

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

padaDepartemen Teknik Sipil dan Lingkungan

ANALISIS EFEKTIVITAS WADUK CIAWI MENGGUNAKAN

MODEL SWAT SEBAGAI UPAYA PENGENDALIAN

BANJIR DAS CILIWUNG

LUTFHI ADHYTIA PUTRA

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015


8/103


9/103

Judul Skripsi: Analisis Efektivitas Waduk Ciawi Menggunakan Model SWAT

Sebagai Upaya Pengendalian Banjir DAS Ciliwung

Nama : Lutfhi Adhytia Putra

NIM : F44100047

Disetujui oleh

Dr. Ir. Yuli Suharnoto, M.Eng

Pembimbing Akademik

Diketahui oleh

Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:


10/103


11/103

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-

Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah bangunan air, dengan judul Analisis Efektivitas Waduk Ciawi

Menggunakan Model SWAT Sebagai Upaya Pengendalian Banjir DAS Ciliwung.

Terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu

dalam pembuatan skripsi ini, diantaranya adalah:

1. Dr. Ir. Yuli Suharnoto, M.Eng selaku pembimbing yang telah memberikan

arahan, bimbingan, solusi, saran, dan seluruh bantuannya mulai dari awal

penelitian hingga karya ilmiah ini selesai.

2.

Bapak Gunadi Firdaus, S.Hut, M.Si dari Balai Pengelolaan Daerah Aliran

Sungai (BPDAS) Citarum-Ciliwung yang telah banyak memberikan saran dan

membantu selama pengumpulan data dan proses pembelajaran software.

3.

Ayah, ibu, adik, serta seluruh keluarga besar atas segala doa, kasih sayang, dandukungan yang diberikan baik berupa moral maupun material.

4.

Teman-teman seperjuangan mahasiswa Departemen Teknik Sipil dan

Lingkungan angkatan 47 IPB yang senantiasa memberikan dorongan semangat

dan motivasi berjuang selama menjalani masa perkuliahan.

Kepada pihak yang ikut membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini dan

tidak bisa disebutkan satu-persatu diucapkan juga terima kasih. Semoga karya

ilmiah ini bermanfaat dan dapat memberikan kontribusi yang nyata terhadap

perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Saran dan kritik sangat diharapkan

guna memperbaiki kualitas dari karya ilmiah ini.

Bogor, Maret 2015

Lutfhi Adhytia Putra


12/103

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN x

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 3

Manfaat Penelitian 3

Ruang Lingkup Penelitian 4

TINJAUAN PUSTAKA 4

DAS (Daerah Aliran Sungai) Ciliwung 4

Debit Aliran 6

Penggunaan Lahan ( Land Use) 6

Gejala Banjir DKI Jakarta 7

Waduk Ciawi 8

Geographic Information System (GIS) 9

Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 10

METODE PENELITIAN 12

Waktu dan Lokasi Penelitian 12

Alat dan Bahan 12

Prosedur Analisis Data 13

Pengolahan Data 13

Menjalankan Program SWAT 15

Pemodelan Waduk 21

HASIL DAN PEMBAHASAN 26

Kondisi Biofisik 26

Penggunaan Lahan 26 Jenis Tanah 27

Kemiringan Lahan 28

Analisis Hidrologi Model SWAT 29

Delineasi Sub DAS 30

Pembentukan dan Definisi HRU 30

Pembentukan Data Iklim 31

Run SWAT 33

Kalibrasi 34

Validasi 37


13/103


14/103

7 Tampilan menu pembentukan data generator iklim 17

8 Tampilan menu pengaturan dan simulasi model SWAT 19

9

Tampilan kalibrasi parameter menggunakan menu Edit SWAT Input 21

10

Lokasi desa dan perkiraan Waduk Ciawi pada Google Earth 22

11 Transformasi dan identifikasi titik koordinat waduk 23

12 Pembentukan polygon DEM model waduk 23

13 Input data parameter waduk 24

14 Diagram alir penelitian 25

15 Peta tutupan lahan Sub DAS Ciliwung Hulu 27

16

Peta jenis tanah Sub DAS Ciliwung Hulu 28

17 Peta kelerengan Sub DAS Ciliwung Hulu 29

18 Peta delineasi Sub DAS Ciliwung Hulu 30

19

Peta HRU ( Hydrology Response Unit ) Sub DAS Ciliwung Hulu 31 20 Rataan curah hujan bulanan tahun 1979-2010 32

21 Perbandingan debit harian observasi dengan hasil simulasi model

SWAT Sub DAS Ciliwung Hulu 34

22 Perbandingan debit bulanan observasi dengan hasil simulasi model


23 Fluktuasi debit harian observasi dan hasil simulasi terkalibrasi model


24

Perbandingan debit bulanan observasi dan hasil simulasi terkalibrasi

model SWAT Sub DAS Ciliwung Hulu 36

25

Fluktuasi debit bulanan observasi dan hasil validasi simulasi modelSWAT Sub DAS Ciliwung Hulu 37

DAFTAR LAMPIRAN

1

Pembagian DAS Ciliwung berdasarkan administrasi daerah 49

2 Pembagian zona UTM wilayah Indonesia 50

3 Peta DEM ( Digital Elevation Model ) Jawa Barat 51

4 Peta lokasi stasiun cuaca 52

5

Peta lokasi Waduk Ciawi 53

6 Pembagian subbasin Sub DAS Ciliwung Hulu 54

7

Data Generator Iklim (Weather Generator Data) 55

8 Data curah hujan dan debit harian tahun 2008-2009 56

9 Data debit bulanan tahun 2008-2010 73

10 Data debit bulanan tahun 2008-2009 pada titik outlet 1, titik outlet 6,

dan titik outlet 7 hasil 15 skenario pemodelan waduk 74

11 Fluktuasi debit aliran pada masing-masing titik outlet hasil skenario

pemodelan waduk 77

12

Fluktuasi debit aliran masing-masing skenario pemodelan waduk 80

http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681513http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681513http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681514http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681514http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681514http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681514http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681515http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681515http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681516http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681516http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681518http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681518http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681518http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681518http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681522http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681521http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681518http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681516http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681515http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681514http://c/Users/ASUS/Desktop/Skripsi%20-%20Lutfhi%20Adhytia%20Putra_F44100047.docx%23_Toc413681513


15/103

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Daerah aliran sungai (DAS) merupakan suatu wilayah yang dibatasi

punggung bukit dimana hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan dialirkan pada

satu outlet yang sama. Pengelolaan DAS dibagi atas tiga bagian yaitu DAS bagian

hulu, tengah, dan hilir. DAS bagian hulu merupakan daerah penting dalam suatu

DAS, karena memiliki peran sebagai daerah peresapan air dengan tujuan untuk

mengurangi aliran permukaan dan timbulnya kejadian banjir. Kondisi hidrologis

suatu DAS dapat dilihat dari kemampuan DAS tersebut dalam menyerap, menahan,

menyimpan, dan mengalirkan air sehingga tercipta keseimbangan air. Kondisi

hidrologis suatu DAS dikatakan baik jika pada DAS tersebut tidak terjadi banjir

pada musim penghujan dan tidak terjadi kekeringan pada musim kemarau (Carolina

2012). Terganggunya salah satu komponen di dalam DAS akan menyebabkanterjadinya perubahan kondisi hidrologis DAS tersebut.

Pemanfaatan DAS secara intensif mengakibatkan terjadinya konversi lahan

di bagian hulu yang membawa dampak negatif terhadap keseimbangan dan kualitas

sumberdaya air. Konversi lahan pada umumnya terjadi pada penggunaan lahan

hutan menjadi daerah perkebunan dan pertanian, daerah perkebunan menjadi lahan

pertanian dan permukiman, daerah pertanian menjadi permukiman dan industri.

Tidak jarang terdapat daerah hutan dan perkebunan yang berubah menjadi tanah

kosong, terlantar, dan gundul yang kemudian menjadi lahan kritis (Yustika 2013).

Perubahan tata guna lahan yang terjadi pada suatu kawasan menyebabkan

terjadinya perubahan kondisi kawasan catchment area dan dapat menyebabkan

perubahan aliran permukaan. Hal ini berpengaruh terhadap kondisi debit sungai dioutlet Sub DAS dan DAS tersebut. Perubahan tata guna lahan merupakan penyebab

utama tingginya runoff dibandingkan dengan faktor lainnya. Apabila suatu hutan

yang berada dalam suatu daerah aliran sungai diubah menjadi pemukiman, maka

debit puncak sungai akan meningkat antara 6 sampai 20 kali. Angka tersebut

tergantung dari jenis hutan dan jenis pemukiman (Kodoatie et al . 2008).

Pertambahan penduduk yang mempunyai kecenderungan meningkat seiring

bertambahnya waktu, menyebabkan peningkatan kebutuhan lahan termasuk di

DAS bagian hulu. Peningkatan kebutuhan lahan ini berbanding lurus dengan

perubahan fungsi lahan. Perubahan fungsi lahan dapat mempengaruhi fungsi

hidrologis DAS. Ketika musim penghujan air tidak terserap sepenuhnya oleh lahan

dan mengakibatkan limpasan air yang berlebihan, yang tidak termanfaatkan, dan

mengakibatkan kerusakan lingkungan seperti erosi dan sedimentasi. Sedimentasi

akan mempengaruhi umur bangunan-bangunan penampung air seperti waduk.

Dengan semakin besarnya volume sedimen, beban waduk akan semakin berat

(Oeurng et al . 2011).

DAS memiliki komponen-komponen hidrologi yang kompleks dan mungkin

sulit untuk dipahami secara keseluruhan. Proses hidrologi yang terjadi di suatu

wilayah merupakan faktor penting dalam menentukan besarnya debit aliran pada

outlet sungai seperti curah hujan, infiltrasi, limpasan, evapotranspirasi, retensi

permukaan, dan air tanah. Selanjutnya faktor kemiringan lahan, jenis tanah, dan


16/103

2

vegetasi di atasnya sangat berperan dalam menentukan besarnya limpasan yang

terjadi dan air yang dapat disimpan ke dalam tanah melalui proses infiltrasi.

Pengelolaan DAS merupakan faktor penting yang mempengaruhi kualitas

sumberdaya alam dan ekosistem DAS. DAS Ciliwung Hulu termasuk kedalam

DAS yang banyak mendapatkan perhatian karena di bagian wilayah hilir DASCiliwung yaitu ibukota negara (Jakarta) sering mengalami kejadian banjir. Tekanan

pembangunan yang tinggi pada Sub DAS Ciliwung Hulu menyebabkan DAS ini

tergolong salah satu DAS yang mengalami degradasi. Kondisi ini dicirikan oleh

pengelolaan lahan yang tidak sesuai dengan kemampuannya dan tidak disertai

dengan usaha konservasi tanah dan air, serta perubahan pola penggunaan lahan

bervegetasi (Yustika 2013).

Pemerintah DKI Jakarta saat ini memiliki program untuk membantu

mengatasi banjir dan mengurangi beban air yang masuk dari hulu ke Jakarta.

Program tersebut adalah pembangunan beberapa unit waduk di beberapa lokasi

sepanjang aliran DAS Ciliwung dan salah satunya di bagian hulu sungai.

Keberadaan waduk tersebut dapat menampung air dari hulu dan dapat menjadi potensi sumber air baku di wilayah tersebut. Waduk yang direncanakan adalah

Waduk Ciawi yang berlokasi di Desa Cipayung, Kecamatan Ciawi, Kabupaten

Bogor.

Suatu pemodelan hidrologi yang dapat bekerja dengan cepat dan hasil yang

akurat diperlukan untuk mengetahui kondisi tutupan lahan dan kondisi biofisik

lainnya pada suatu DAS yang cukup luas, serta untuk mengetahui respon hidrologi

berupa fluktuasi debit aliran dan sedimentasi sebagai akibat kondisi biofisik

tersebut. Model SWAT (Soil and Water Assessment Tool ) menurut Gassman et al .

(2007), merupakan salah satu model hidrologi yang dianggap paling efektif dalam

simulasi hidrologi dan pengelolaan DAS dan dianggap sebagai model yang paling

banyak digunakan saat ini. Model ini dapat melakukan proses secara cepat dalam

mengkaji hubungan input , proses, dan output dari suatu sistem hidrologi, sehingga

dapat mengetahui karakteristik dan respon hidrologi suatu DAS yang luas dalam

jangka waktu yang panjang. Model ini juga dapat digunakan dalam memprediksi

kondisi hidrologi DAS berdasarkan perubahan penggunaan lahan, penerapan teknik

konservasi tanah, dan terjadinya perubahan iklim global (Neitsch et al . 2011).

Berdasarkan kondisi tersebut, penelitian ini mencoba mengaplikasikan model

SWAT untuk melihat respon hidrologi dari kondisi biofisik suatu Sub DAS

terutama kondisi tutupan lahannya, serta untuk menganalisis respon hidrologi dari

penerapan teknik konservasi bangunan air pada Sub DAS yang sama agar dapat

direkomendasikan penerapannya di lapangan.

Perumusan Masalah

Pengelolaan lahan DAS Ciliwung bagian hulu pada saat ini dapat dikatakan

masih belum berkelanjutan. Hal ini antara lain dicirikan oleh terjadinya konversi

lahan dari lahan pertanian ke penggunaan non pertanian, peningkatan aliran

permukaan dari tahun ke tahun, semakin tingginya perbedaan debit sungai antara

musim penghujan dan musim kemarau dan terjadinya peningkatan erosi.

Berdasarkan hasil evaluasi Balai Pengelolaan DAS Citarum-Ciliwung (2002), nilai

erosi pada tahun 2001 sebesar 247.28 t ha-1 tahun-1 dan pada tahun 2002 meningkat

menjadi 443.21 t ha-1

tahun-1

. Hasil penelitian Singgih (2000) dengan menggunakan


17/103

3

simulasi model HEC-1 terhadap debit, volume banjir, dan kontribusi terhadap

banjir di bagian hilir, menunjukkan bahwa perubahan penggunaan lahan tahun 1981

dan tahun 1999 di DAS Ciliwung Hulu mengindikasikan terjadi peningkatan debit

sebesar 67%, volume banjir 59%, dan kontribusi banjir di bagian hilir 8%.

Program pembangunan waduk yang telah direncanakan sejak tahun 2003 danmembutuhkan anggaran dana yang besar menjadi pertanyaan apakah akan dapat

bekerja secara efektif dan mampu membantu mengatasi permasalahan banjir yang

terjadi di bagian hilir Sungai Ciliwung. Penggunaan model sebagai suatu

penyederhanaan dari realitas yang sebenarnya diperlukan untuk membantu dalam

memprediksi proses yang terjadi di dalam DAS. SWAT (Soil and Water Assessment

Tool ) merupakan suatu model yang dapat memperkirakan kondisi hidrologi

berbasis proses fisik ( physical based model ), sehingga memungkinkan sejumlah

proses fisik yang berbeda untuk disimulasikan pada suatu DAS (Neitsch et al .

2011).

Berkaitan dengan kondisi tersebut, maka untuk kepentingan penelitian ini

dirumuskan permasalahan-permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian iniadalah sebagai berikut.

1.

Identifikasi kondisi biofisik (tutupan lahan, jenis tanah, dan kelerengan) Sub

DAS Ciliwung Hulu.

2.

Respon hidrologi yang berupa debit aliran sungai berdasarkan kondisi biofisik

Sub DAS Ciliwung Hulu.

3. Skenario pemodelan waduk untuk mengetahui respon hidrologi setelah

dilakukan pemodelan waduk dengan menggunakan SWAT.

Tujuan Penelitian

Berdasarkan latar belakang dan perumusan permasalahan di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk:

1. Menganalisis respon hidrologi berdasarkan kondisi biofisik Sub DAS Ciliwung

Hulu dengan menggunakan model SWAT sebelum dilakukan penerapan

skenario model waduk.

2. Menganalisis respon hidrologi berdasarkan penerapan skenario model waduk

dengan menggunakan SWAT.

3. Menganalisis efektivitas pembangunan Waduk Ciawi berdasarkan hasil

perbandingan respon hidrologi sebelum dan setelah dilakukan penerapan

skenario model waduk dengan menggunakan SWAT.

Manfaat Penelitian

Manfaat hasil penelitian ini diharapkan akan dapat:

1. Memberikan informasi mengenai pengaruh pembangunan Waduk Ciawi sebagai

salah satu upaya dalam penanganan kejadian banjir DAS Ciliwung.

2. Memberikan rekomendasi penanganan bencana banjir yang sesuai dengan

kondisi lokasi kajian DAS Ciliwung Hulu.

3.

Memberikan masukan bagi pemangku kepentingan utamanya pembuat

kebijakan dan pengambil keputusan dalam merencanakan pengelolaan DAS

Ciliwung Hulu.


18/103

4

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup dari penelitian ini adalah:

1. Penelitian ini dibatasi secara kewilayahan hanya membahas DAS Ciliwung

bagian hulu.2. Secara teknis, permasalahan yang diangkat dalam lingkup penelitian ini hanya

dilakukan pada aspek biofisik (tutupan lahan, jenis tanah, dan kelerengan) dari

Sub DAS Ciliwung Hulu dan tidak dilakukan kajian pada aspek sosial, ekonomi,

dan kelembagaan.

3. Respon hidrologi yang diteliti dibatasi hanya pada debit aliran sungai. Adapun

data yang digunakan sebagai parameter dalam SWAT merupakan data-data

sekunder seperti data tata guna lahan, data jenis tanah, data kelerengan, data

debit, data curah hujan, dan sebagainya. Data-data tersebut diolah dengan

menggunakan program ArcSWAT.

TINJAUAN PUSTAKA

DAS (Daerah Aliran Sungai) Ciliwung

Daerah aliran sungai (DAS) adalah daerah yang dibatasi punggung-punggung

gunung sehingga air hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan ditampung dan

dialirkan melalui sungai-sungai kecil ke sungai utama (Asdak 1995). Menurut

Chow et al. (1988), DAS dipandang sebagai suatu sistem hidrologi dimana curah

hujan merupakan input dan aliran sungai serta evapotranspirasi adalah output

sistem. Secara operasional DAS dapat didefinisikan sebagai wilayah yang terletakdi atas suatu titik pada sungai yang oleh batas-batas topografi mengalirkan air yang

jatuh diatasnya ke dalam sungai yang sama pada sungai tersebut.

DAS Ciliwung merupakan salah satu DAS besar yang mengalir melintasi dua

propinsi serta kabupaten/kota dan memiliki fungsi penting bagi masyarakat sekitar

yaitu sebagai sumber air baku, penggelontoran, jalur transportasi, dan lain-lain.

Sungai Ciliwung merupakan bagian dari Satuan Wilayah Sungai (SWS) Ciliwung-

Cisadane. Sebagai bagian dari SWS Ciliwung-Cisadane, Sungai Ciliwung

mempunyai daerah tangkapan ±337 km2, mengalir sepanjang 117 km bermata air

di Gunung Pangrango dan bermuara di wilayah perairan Laut Jawa. Sungai

Ciliwung mengairi sekitar 3,853 ha sawah dari bendung Katulampa. Daerah hulu

Sungai Ciliwung yang berfungsi sebagai kawasan resapan air dan melindungidaerah di bawahnya sangat sensitif terhadap resiko serius pada kerusakan

lingkungan. Kawasan resapan air merupakan kawasan yang mempunyai

kemampuan tinggi untuk meresapkan air hujan sehingga merupakan tempat

pengisian air bumi (akuifer) yang bermanfaat sebagai sumber air. Kondisi DAS

Ciliwung saat ini sangat mengkhawatirkan, karena selain banjir yang sering terjadi,

juga karena tingkat erosi dan sedimentasi yang terjadi terlalu tinggi (BPDAS

Ciliwung-Cisadane 2004).

Menurut Pawitan (2002), DAS Ciliwung dibagi kedalam tiga bagian

berdasarkan toposekuensinya, yaitu hulu, tengah, dan hilir, masing-masing dengan

stasiun pengamatan arus sungai di Bendung Katulampa Bogor, Ratujaya Depok,

dan Pintu Air Manggarai Jakarta Selatan. Berdasarkan wilayah administrasi, DAS


19/103

5

Ciliwung (dari hulu sampai hilir) dibagi menjadi enam segmen yang melingkupi

Kabupaten Bogor, Kotamadya Bogor, Kota Administratif Depok, dan Propinsi DKI

Jakarta dengan delineasi wilayah sebagai berikut.

a.

Bagian hulu DAS Ciliwung sebagian besar termasuk wilayah Kabupaten Bogor

(Kecamatan Megamendung, Cisarua, dan Ciawi) dan sebagian kecil Kota MadyaBogor (Kecamatan Kota Bogor Timur dan Kota Bogor Selatan).

b. Bagian tengah DAS Ciliwung termasuk wilayah Kabupaten Bogor (Kecamatan

Sukaraja, Cibinong, Bojong Gede, dan Cimanggis), Kota Madya Bogor

(Kecamatan Kota Bogor Timur, Kota Bogor Tengah, Kota Bogor Utara, dan

Tanah Sareal), dan Kota Administratif Depok (Kecamatan Pancoran Mas,

Sukmajaya, dan Beji).

c. Bagian hilir sampai dengan Pintu Air Manggarai termasuk wilayah administrasi

pemerintahan Kota Madya Jakarta Selatan dan Jakarta Pusat, lebih ke hilir dari

Pintu Air Manggarai, termasuk saluran buatan Kanal Barat, Sungai Ciliwung ini

melintasi wilayah Kota Madya Jakarta Pusat, Jakarta Barat, dan Jakarta Utara.

Gambar 1 Upstream, middlestream, dan downstream DAS Ciliwung (jakarta.go.id)

Secara umum wilayah DAS Ciliwung terbentuk oleh batuan vulkanik yang

bersifat piroklastik, yang berasal dari endapan (batuan sedimen) dua gunung berapi,

yaitu Gunung Pangrango (berupa batuan satuan breksi tufaan) dan Gunung Salak

(berupa aluvium/kpal dan kipas aluvium/kpal). Endapan permukaan umumnya

berupa aluvial yang tersusun oleh tanah, pasir, dan kerikil hasil dari pelapukan

endapan. Bahan induk geologi tersebut menghasilkan tanah-tanah yang relatifsubur. Jenis tanah yang dominan ialah latosol coklat kemerahan, andosol cokelat,

dan aluvial kelabu. Keadaan DAS Ciliwung yang semakin rusak telah semakin

nyata dapat kita lihat bersama. Beberapa indikator kerusakan DAS diantaranya

tingginya persentase alih fungsi lahan, tingginya tingkat pencemaran sungai dan

lingkungan, yang secara perlahan merusak kultur tanah DAS dan pada akhirnya

menyebabkan penurunan kemampuan resap tanah pada DAS Ciliwung (BPDAS

Citarum-Ciliwung 2002).


20/103

6

Debit Aliran

Arsyad (2010) menyatakan bahwa aliran permukaan ( surface runoff ) adalah

air yang mengalir di atas pemukaan tanah dan merupakan bentuk aliran yang

penting sebagai penyebab erosi karena mengangkut bagian-bagian tanah. Aliran permukaan mempunyai sifat yang dinyatakan dalam jumlah, kecepatan, laju, dan

gejolak aliran permukaan. Sifat-sifat ini mempengaruhi kemampuan dalam

menimbulkan erosi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat aliran permukaan adalah: (1) curah

hujan: jumlah, intensitas, dan distribusi; (2) temperatur udara; (3) tanah: tipe, jenis

substratum, dan topografi; (4) luas DAS; (5) tanaman/tumbuhan penutup tanah; dan

(6) sistem pengelolaan tanah. Pengaruh faktor-faktor tersebut sedemikian

kompleksnya, sehingga meskipun semuanya dapat diketahui, keadaan aliran

permukaan yang terjadi hanya mungkin dapat dihitung sampai mendekati keadaan

sebenarnya (Arsyad 2010). Aliran permukaan akan mengalir ke dalam saluran-

saluran yang kecil dan masuk ke aliran sungai yang lebih besar terakumulasimenjadi debit aliran sungai.

Dalam proses hidrologi, aliran air sungai terbentuk dari beberapa sumber air

yang berada pada bukit atau gunung. Bukit dan gunung merupakan daerah penyerap

dan penyimpan cadangan air yang berasal dari air hujan. Cadangan air yang diserap

tersebut masuk ke dalam tanah dan batuan. Karena volume air tersimpan dalam

jumlah besar, air keluar ke permukaan melalui tekuk lereng. Air yang keluar

tersebut kemudian mengalir pada permukaan yang kemudian menjadi sungai.

Aliran ini mengalir ke permukaan yang memiliki ketinggian lebih rendah, sesuai

dengan sifat air yang mengalir dari tempat dengan tempat tinggi ke rendah. Saat

dilakukan pengukuran tinggi permukaan air oleh alat ukur, diperoleh debit aliran

sungai. Debit aliran sungai merupakan laju aliran air (volume air) yang melewatisuatu penampang melintang sungai per satuan waktu, di mana satuan besaran debit

dalam satuan internasional adalah meter kubik per detik (m3 s-1) (Rau 2012).

Fluktuasi debit yang didefinisikan sebagai perbandingan antara debit

maksimum (Qmaks) dengan debit minimum (Qmin) atau yang disebut Koefisien

Regim Sungai (KRS) dapat memberikan gambaran tingkat kesehatan suatu DAS.

Semakin kecil nilai KRS suatu DAS maka DAS tersebut kondisinya semakin sehat

(Dirjen RLPS 2009). Debit aliran kecil menunjukkan kecenderungan meningkat

dan tidak terjadi fluktuasi debit yang mencolok antara musim hujan dan musim

kemarau adalah kondisi DAS yang dianggap normal (Asdak 1995).

Penggunaan Lahan (Land Use )

Penggunaan lahan (land use) merupakan campur tangan manusia terhadap

kondisi lahan, baik secara menetap maupun berkala untuk memenuhi kebutuhan

hidup baik material maupun spiritual. Penggunaan lahan dapat dikelompokkan

kedalam dua golongan besar, yaitu penggunaan lahan pertanian dan penggunaan

lahan bukan pertanian. Penggunaan lahan pertanian dibedakan secara garis besar

kedalam macam penggunaan lahan berdasarkan penyediaan air dan lahan yang

diusahakan. Berdasarkan hal itu, dikenal berbagai macam penggunaan lahan seperti

sawah, tegalan, kebun, kebun campuran, ladang, perkebunan, dan hutan.


21/103

7

Penggunaan lahan bukan pertanian dapat dibedakan menjadi penggunaan kota atau

desa (pemukiman), industri, rekreasi, dan sebagainya (Arsyad 2010).

Lahan merupakan bagian dari bentang alam (landscape) yang mencakup

pengertian lingkungan fisik termasuk iklim, topografi/relief, tanah, hidrologi, dan

bahkan keadaan vegetasi alami (natural vegetation) yang semuanya secara potensial akan berpengaruh terhadap penggunaan lahan (FAO 1976). Perubahan

penggunaan lahan ialah adanya pertambahan/pengurangan luas suatu jenis

penggunaan lahan akibat dari adanya pertambahan/pengurangan penggunaan lahan

yang lain. Perubahan penggunaan lahan memberikan pengaruh nyata terhadap

kualitas DAS yang ada di sekitarnya. Hasil penelitian di banyak negara telah

memberikan informasi mengenai pengaruh komposisi vegetasi terhadap kondisi

aliran air. Menurut Asdak (1995), secara umum kenaikan aliran air disebabkan oleh

penurunan penguapan air oleh vegetasi (transpiration) dan dengan demikian aliran

air permukaan maupun air tanah semakin besar.

Pemanfaatan DAS secara intensif mengakibatkan terjadinya konversi lahan

di bagian hulu yang membawa dampak negatif terhadap keseimbangan dan kualitassumberdaya air. Konversi lahan pada umumnya terjadi pada penggunaan lahan

hutan menjadi daerah perkebunan dan pertanian, daerah perkebunan menjadi lahan

pertanian dan permukiman, daerah pertanian menjadi permukiman dan industri.

Tidak jarang terdapat daerah hutan dan perkebunan yang berubah menjadi tanah

kosong, terlantar dan gundul yang kemudian menjadi lahan kritis. Fakhrudin (2003)

mengemukakan bahwa, berdasarkan hasil analisis penggunaan lahan, luas

permukiman di Sub DAS Ciliwung meningkat secara subtansial dari 1990 sampai

1996 (meningkat 67.88%). Penurunan luas lahan pertanian dan hutan, dan

peningkatan luas lahan terbangun tersebut telah meningkatkan debit puncak

hidrograf pada Stasiun Katulampa dari 150 m3 s-1 menjadi 205 m3 s-1.

Gejala Banjir DKI Jakarta

Banjir di DKI Jakarta bukan merupakan hal baru, tetapi hampir terjadi setiap

tahun dengan skala dan intensitas yang bervariasi. Kasus banjir di DKI yang

menimbulkan kerugian besar telah terjadi pada setiap periodenya dan puncaknya

pada tahun 2007. Pada besaran curah hujan yang sama dengan saat kejadian banjir

tersebut, DKI Jakarta akan tetap mengalami kebanjiran ulang, terutama bila tata

lingkungan di Daerah Aliran Sungai (DAS) yang memiliki aliran sungai melewati

DKI Jakarta tidak diperbaiki secara serius. Dalam konteks ini, banjir di DKI Jakarta

yang telah terjadi secara berulang-ulang merupakan gejala ( symptom) dari

terlampauinya kapasitas DAS-DAS untuk meregulasi debit yang aliran sungainya

melewati DKI Jakarta, dan salah satunya yaitu Sungai Ciliwung (BPDAS Citarum-

Ciliwung 2007).

Kejadian banjir yang diartikan sebagai luapan air hujan dari penampungan

merupakan fenomena alam sebagai akibat hujan tidak tertampung oleh tanah dan

penampungan permukaan baik dalam bentuk kolam, danau/situ, badan sungai dan

saluran drainase. Faktor yang berpengaruh terhadap fenomena alam banjir ini dapat

dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu faktor bentukan alam yang

dipengaruhi tidak hanya oleh kondisi lokal tetapi juga kondisi global (iklim, pasang

surut muka laut, morfologi) dan faktor bentukan manusia (penggunaan lahan,

saluran drainase buatan). Bencana banjir yang terjadi pada akhir Januari dan awal


22/103

8

Februari 2002 di Jakarta merupakan indikator yang sangat nyata telah terjadinya

kerusakan lingkungan. Kegiatan dan aktivitas manusia yang bersifat mengubah

pola tata guna lahan, atau pola penutupan lahan dalam suatu DAS dapat

mempengaruhi besar-kecilnya air yang dihasilkan dari DAS (BPDAS Citarum-

Ciliwung 2002).DAS Ciliwung termasuk dalam DAS Prioritas Nasional (Kemenhut 2009).

Pelanggaran terhadap tata ruang, penegakkan hukum yang lemah, dan kerusakan

hutan yang terletak di hulu-hulu sungai secara langsung merupakan penyebab

terjadinya bencana yang terjadi dewasa ini. Permasalahan banjir di DKI Jakarta

tidak bisa lepas dari keberadaan 13 sungai yang bermuara di bagian Utara Jakarta.

Ketiga belas sungai itu adalah Mookervaart, Kali Angke, Kali Pasangrahan, Kali

Grogol, Kali Krukut, Kali Baru Barat, Ciliwung, Kali Baru Timur, Kali Cipinang,

Kali Sunter, Kali Buaran, Kali Jati Keramat, dan Kali Cakung (Singgih 2000 dalam

Pawitan 2002). Ketiga belas sungai tersebut ada yang bermula dari daerah Serpong,

Parung, Depok, dan Sungai Ciliwung yang merupakan sungai terpanjang yang

melalui DKI Jakarta berhulu di daerah Bogor, Puncak dan berasal dari GunungPangrango. Berdasarkan peta administratif dan batas DAS/Sub DAS, Ciliwung

58% (85,650 ha) berada diluar wilayah DKI Jakarta serta 42% (62,730 ha) berada

di wilayah administratif DKI Jakarta, sehingga dengan demikian membahas

permasalahan banjir di DKI Jakarta tidak terlepas dengan perkembangan

pembangunan dan perubahan tataguna lahan dan penutupan lahan yang ada di

dalam dan di luar DKI Jakarta.

Kapasitas sistem pengendalian banjir DKI Jakarta yang masih rendah

menjadikan wilayah tersebut sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap banjir,

baik dari limpahan hujan lokal maupun dari limpahan hujan daerah Bopunjur.

Rendahnya kapasitas tersebut antara lain karena rendahnya hidrotopografi

(terutama wilayah sepanjang pantai Jakarta dan wilayah tengah), keterbatasan lahan

untuk saluran dan tampungan, kurang tepatnya prediksi beban banjir, dan kurang

efektifnya pengelolaan sistem pengendalian yang ada (BPDAS Ciliwung-Cisadane

2004).

Upaya untuk mengatasi banjir di DKI Jakarta sudah banyak dilakukan melalui

beberapa program dengan curahan dana dan usaha yang besar, tetapi kejadian banjir

tetap berulang. Respon atas kejadian banjir Jakarta telah menghasilkan banyak

rekomendasi dan rumusan program yang sasarannya adalah memecahkan masalah

pengelolaan DAS terpadu dan pengendalian banjir. Sebagian besar rekomendasi

dan program masih bersifat makro dan belum dikaitkan dengan tapak dimana

masalah tersebut terjadi, serta belum dipertimbangkannya secara mendalamkarakteristik hulu, tengah, dan hilir DAS. Akibatnya, implementasi program dan

kegiatan belum terfokus pada upaya penyelesaian masalah riil di lapangan.

Waduk Ciawi

Waduk menurut pengertian umum adalah tempat pada permukaan tanah yang

digunakan untuk menampung air saat terjadi kelebihan air atau musim penghujan

sehingga air tersebut dapat dimanfaatkan pada musim kering. Waduk dapat terjadi

secara alami maupun buatan yang dibangun oleh manusia. Sumber air waduk

terutama berasal dari aliran permukaan ditambah dengan air hujan langsung. Air

yang ditampung di dalam waduk dapat digunakan untuk keperluan irigasi, air


23/103

9

minum, industri, dan kebutuhan-kebutuhan lainnya. Sehingga fungsi utama waduk

adalah bangunan untuk mengatur air dengan cara menampung air pada saat terjadi

surplus di sumber air agar dapat dipakai sewaktu-waktu saat terjadi kekurangan air

dan digunakan dalam berbagai keperluan.

Informasi dari UPT Pengairan Wilayah Ciawi menyebutkan kurang lebihempat desa akan dijadikan lokasi pembangunan waduk di dua kecamatan, yakni

Kecamatan Ciawi dan Kecamatan Megamendung. Desa-desa itu adalah Desa

Cibogo, Desa Gadog, dan Desa Cipayung (Datar dan Girang) di Kecamatan

Megamendung. Pintu masuk air melalui Ciawi sehingga dikenal dengan nama

Waduk Ciawi. Profil dari Waduk Ciawi adalah sebagai berikut.

Tabel 1 Profil Waduk Ciawi

Waduk Ciawi

Lokasi waduk Cibogo, Katulampa

Total daya tampung (m3

) 35.67 jutaLuas catchment area DAS (km2) 105Luas lahan dibutuhkan (ha) 200Luas kapasitas genangan waduk (ha) 137.08Volume tampung (m3) 35.67 jutaTinggi bendungan (m) 90

Kedalaman (m) 85

Sumber: Dinas Pekerjaan Umum DKI Jakarta

Dinas Pekerjaan Umum DKI Jakarta menyatakan bahwa tujuan

pembangunan Waduk Ciawi adalah sebagai berikut.

1.

Mereduksi debit puncak banjir Sungai Ciliwung sekitar 370 m3

s-1

.2.

Menyediakan air baku wilayah Bogor dan DKI Jakarta sebanyak 5.22 m3 s-1.

3. Meningkatkan intensitas tanam daerah irigasi Katulampa dan Cibanon seluas

1.103 ha.

4. Menyediakan air untuk penggelontoran ke Bogor dan DKI Jakarta.

5. Sebagai objek pariwisata.

6. Sebagai wadah konservasi sumberdaya air.

Geographic I nformation System (GIS)

Geographic Information System (GIS) atau Sistem Informasi Geografis (SIG)

merupakan sistem yang memberikan banyak bantuan terhadap informasikeruangan. GIS merupakan suatu sistem yang dirancang untuk mengumpulkan,

menyimpan, mengubah, memanipulasi, menganalisis, menampilkan, dan

mengeluarkan data yang berhubungan dengan fitur-fitur geografis. Sistem ini tidak

hanya meliputi penggunaan perangkat lunak dan keras, tetapi juga database yang

diperlukan atau dikembangkan dan personal yang mengerjakan (Bettinger dan

Wing 2004). Software Sistem Informasi Geografis (SIG) banyak digunakan karena

penggunaannya lebih mudah dan akurat jika dibandingkan dengan metode

konvensional.

Aplikasi GIS digunakan dalam berbagai keperluan informasi keruangan,

selama data yang digunakan memiliki referensi geografi. Pada pelaksanaannya, GIS

digunakan untuk melakukan pengolahan data peta digital yang memiliki sistem


24/103

10

koordinat sendiri. Sistem koordinat merupakan pendefinisian suatu titik awal dari

pembuatan peta. Sistem koordinat di Indonesia terdiri dari sistem koordinat

geografis dan sistem koordinat Universal Transverse Mecator (UTM). Kedua

sistem koordinat tersebut memiliki karakteristik yang berbeda satu sama lain. Pada

koordinat geografis, bumi dibagi menurut garis khayal yang biasa disebut dengangaris lintang (latitude/paralell ) dan garis bujur (longitude/meridian). Pada sistem

koodinat UTM permukaan bumi dibagi kedalam 60 bagian zona bujur dan setiap

zona dibatasi oleh 2 meridian selebar 6° yang memiliki meridian tengah sendiri.

Zona 1 sampai 60 dimulai dari 180°-174°, 174°-168° BB dan seterusnya, sampai

174°-180° BT. Pada wilayah Indonesia terdapat sembilan zona, yaitu zona 46-54

(Gandasasmita et al . 2003).

GIS memiliki dua jenis data yang berbeda, yaitu data vektor dan data raster.

Data vektor merupakan data yang tidak memiliki bentuk dan ketentuan, di mana

data ini terbagi menjadi 3 bagian, yaitu point , line, dan polygon. vektor

menggunakan koordinat x dan y dalam menampilkan data spasial (Chang 2003).

Data raster merupakan informasi data yang terdiri dari satuan piksel yang memilikikolom serta baris tertentu, seperti data hasil citra satelit maupun Digital Elevation

Model (DEM). Data raster merupakan hal penting dalam penerapan GIS.

GIS terdiri atas 4 komponen, yaitu hardware, software, brainware, dan data

spasial. Tingkat keberhasilan dari suatu kegiatan GIS dengan tujuan apapun sangat

bergantung dari interaksi keempat komponen ini. ArcGIS adalah salah satu

perangkat lunak yang dikembangkan oleh ESRI ( Environment Science & Research

Institute) yang merupakan kompilasi fungsi-fungsi dari berbagai macam perangkat

lunak GIS yang berbeda, seperti GIS desktop, server , dan GIS berbasis web. Produk

utama dari ArcGIS adalah ArcGIS desktop, dimana ArcGIS desktop merupakan

perangkat lunak GIS profesional yang komprehensif dan dikelompokkan atas tiga

komponen, yaitu ArcView (komponen yang fokus pada penggunaan data yang

komprehensif, pemetaan, dan analisis), ArcEditor (lebih fokus ke arah editing data

spasial), dan ArcInfo (lebih fokus pada penyajian fungsi-fungsi GIS termasuk untuk

keperluan analisis geoprocessing ). Software ArcGIS inilah yang akan digunakan

dalam proses pemetaan.

Soil and Water Assessment Tool (SWAT)

SWAT adalah model yang dikembangkan oleh Dr. Jeff Arnold pada awal

tahun 1990-an untuk pengembangan Agricultural Research Service (ARS) dari

USDA. Model tersebut dikembangkan untuk melakukan prediksi dampak jangka

panjang dari manajemen lahan pertanian terhadap air, sedimentasi, dan jumlah

bahan kimia, pada suatu area DAS yang kompleks dengan mempertimbangkan

variasi jenis tanahnya, tata guna lahan, serta kondisi manajemen suatu DAS setelah

melalui periode yang lama. SWAT merupakan hasil gabungan dari beberapa model,

diantaranya adalah Simulator for Water Resources in Rural Basin (SWWRRB),

Chemical, Runoff, and Erosion from Agricultural Management System (CREAMS),

Groundwater Loading Effect an Agricultural Management System (GREAMS), dan

Erosion Productivity Impact Calculator (EPIC) (Neitsch et al. 2012).

Model SWAT berbasis fisik, efisien secara komputerisasi, dan mampu

membuat simulasi untuk jangka waktu yang panjang. Komponen utama model

adalah iklim, tanah, tutupan lahan termasuk pola tanam dan pengelolaan tanaman,


25/103

11

kelerengan, suhu, dan curah hujan. Dalam SWAT, DAS dibagi menjadi beberapa

subbasin, yang kemudian dibagi lagi kedalam unit respon hidrologi ( Hydrologic

Response Units = HRU) yang memiliki karakteristik tutupan lahan, kelerengan, dan

tanah yang homogen. HRU didistribusikan pada subbasin secara spasial dalam

simulasi SWAT (Neitsch et al . 2011).Untuk prediksi secara akurat terhadap debit dan sedimen, siklus hidrologi

yang disimulasikan oleh model harus dikonfirmasikan dengan proses yang terjadi

di dalam DAS. Simulasi hidrologi DAS dapat dipisahkan menjadi dua bagian

utama. Bagian pertama adalah siklus hidrologi dari fase lahan (Gambar 2), yang

mana fase lahan pada siklus hidrologi mengontrol jumlah air, sedimen, unsur hara,

dan pestisida yang bergerak menuju saluran utama pada masing-masing Sub DAS.

Bagian kedua adalah fase air atau penelusuran dari siklus hidrologi yang dapat

didefinisikan sebagai pergerakan air, sedimen, dan lainnya melalui jaringan sungai

dalam DAS menuju ke outlet (Neitsch et al . 2011).

Gambar 2 Skema representasi siklus hidrologi model SWAT (Neitsch et al . 2012)

Model SWAT memungkinkan untuk diterapkan dalam berbagai analisis serta

simulasi suatu DAS, sehingga agar menghasilkan output yang baik, model SWAT

melakukan simulasi berdasarkan beberapa hal, diantaranya adalah:

1. Menjalankan proses secara fisik, yaitu menghasilkan output berdasarkan

informasi yang spesifik mengenai iklim, karakteristik tanah, topografi, vegetasi,

dan manajemen lahan pada suatu DAS. Hal ini memungkinkan model SWATdalam memodelkan DAS walaupun tanpa data observasi, serta dapat menghitung

pengaruh alternatif data input , seperti perubahan penggunaan lahan, data iklim,

dan lainnya.

2.

Menggunakan input yang telah tersedia, saat SWAT akan digunakan untuk

melakukan proses analisa yang lebih spesifik, maka diperlukan tambahan data

yang diperoleh dari instansi penelitian pemerintah.

3. Menggunakan perhitungan dengan proses yang lebih efisien, sehingga dalam

melakukan simulasi DAS yang luas serta dengan banyak strategi pengelolaan,

dapat menghemat waktu dan materi.

4. Memungkinkan untuk dapat melakukan penelitian untuk dampak dalam jangka

waktu yang lama.


26/103

12

METODE PENELITIAN

Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilaksanakan selama 6 bulan pada bulan Juli hingga Desember

2014. Penelitian mengkaji kawasan DAS Ciliwung Hulu yang secara geografis

terletak pada 6°37'-6°46' LS dan 106°50'-107°00' BT. Pengolahan data dilakukan

di Kampus IPB Dramaga, Bogor menggunakan data sekunder yang diperoleh dari

beberapa lembaga dan instansi pemerintah, diantaranya kantor BPDAS (Badan

Pengelolaan Daerah Aliran Sungai) Citarum-Ciliwung dan SPAS (Stasiun

Pengamatan Arus Sungai) Katulampa Bogor.

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputeratau laptop yang telah dilengkapi dengan perangkat lunak ArcGIS 10.1, ArcSWAT

versi 2012.10_1.14, pcpSTAT, Google Earth, dan Microsoft Office 2013.

Perhitungan nilai koefisien deterministik (R 2) dan nilai efisiensi Nash-Sutcliffe (NS)

dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SWATPlot dan SWATGraph

yang secara otomatis akan menunjukkan grafik dan angka nilai R 2 dan NS untuk 2

seri data yang dibandingkan, yaitu data observasi dan data hasil model yang

diinginkan. Sedangkan untuk proses kalibrasi dan validasi model tidak

menggunakan perangkat lunak khusus seperti SWAT-CUP melainkan secara

manual. Kalibrasi manual dilakukan hanya terhadap satu parameter saja dengan

sistem coba-coba atau yang biasa disebut dengan trial and error .

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini dibagi menjadi 2 jenis,yaitu data spasial dan data numerik. Data spasial digunakan untuk keperluan

pembentukan jaringan sungai, pembentukan outlet , batas DAS, dan HRU. Data-

data spasial dan numerik tersebut antara lain adalah sebagai berikut.

1.

Peta DEM ( Digital Elevation Model ) Jawa Barat skala 1:25,000; sumber dari

Citra SRTM dengan resolusi 30 m.

2.

Peta batas DAS (Daerah Aliran Sungai) Ciliwung Hulu skala 1:25,000; sumber

dari BPDAS Citarum-Ciliwung.

3. Peta tutupan lahan DAS Ciliwung Hulu tahun 2009 skala 1:25,000 berdasarkan

interpretasi citra satelit wordview; sumber dari BPDAS Citarum-Ciliwung.

4. Peta jenis tanah DAS Ciliwung Hulu skala 1:25,000; sumber dari FAO ( Food

and Agriculture Organization).5. Data iklim tahun 1979-2010; sumber dari CRU (Climate Riset Unit ).

5.a.

Data curah hujan harian (mm)

5.b. Data temperatur maksimum dan minimum harian (°C)

5.c. Data kelembaban udara harian (%)

5.d. Data radiasi matahari harian (MJ m-2 hari-1)

5.e. Data kecepatan angin harian (m s-1)

6. Data debit observasi harian Sungai Ciliwung tahun 1991-2010; sumber dari

SPAS (Stasiun Pengamatan Arus Sungai) Katulampa Bogor.


27/103

13

Prosedur Analisis Data

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini diawali dengan

munculnya gagasan atau ide penelitian, perumusan masalah, kemudian studi

literatur. Langkah berikutnya adalah pengumpulan data dan dilanjutkan dengan pengolahan data, kemudian dilakukan analisis data. Diagram alir penelitian

disajikan dalam Gambar 14 pada akhir bagian bab ini.

Pengolahan Data

Simulasi hidrologi menggunakan pemodelan SWAT membutuhkan data-data

spasial dan numerik. Sebelum dilakukan pemodelan menggunakan program

ArcSWAT, perlu dilakukan pengolahan data terlebih dahulu sebagai persiapan data

yang akan digunakan sebagai input dalam menjalankan program. Data-data yang

diolah tersebut adalah data spasial dengan membuat sistem koordinatnya terlebih

dahulu, dan data iklim dengan menghitung nilai akhir dari data harian yang telah

diperoleh sebagai masukan dalam weather generator data (.wgn) pada ArcSWAT.Pengolahan data spasial yang dimiliki seperti peta DEM, peta batas DAS, peta

tutupan lahan, dan peta jenis tanah diolah terlebih dahulu dengan membuat sistem

koordinat yang sesuai. Sistem koordinat yang digunakan adalah sistem koordinat

Universal Transverse Mecator (UTM). Menurut Gandasasmita et al. (2003), bahwa

pada wilayah Indonesia terdapat sembilan zona yaitu zona 46-54 (Lampiran 2).

Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui bahwa lokasi penelitian yang dikaji

berada pada zona 48 bagian selatan. Maka dari itu dibuat sistem koordinat dari data

spasial lokasi penelitian yang sesuai dengan masukan program adalah WGS 1984

UTM Zone 48S. Peta DEM dan peta batas DAS yang telah dibuat sistem

koordinatnya selanjutnya digunakan dalam rangka untuk membuat Watershed

Delineator (delineasi DAS). Sedangkan peta tutupan lahan dan peta jenis tanahselanjutnya digunakan dalam rangka pembentukan HRU ( Hydrology Response

Unit ).

Pembentukan HRU membutuhkan data input penggunaan lahan, jenis tanah,

dan kelerengan. Penggunaan lahan tanaman yang terdapat di Sub DAS Ciliwung

Hulu pada tahun 2009 yaitu hutan lahan kering primer, hutan lahan kering sekunder,

hutan tanaman, semak belukar, perkebunan, pertanian lahan kering, dan pertanian

lahan kering bercampur semak. Penggunaan lahan urban yaitu pemukiman dan

lahan terbuka. Kelerengan atau kemiringan lahan dibagi kedalam 5 kelas, yaitu

0-8%, 8%-15%, 15%-25%, 25%-40%, dan > 40%. Informasi data jenis tanah

diperoleh dari data sekunder.

Data numerik yang digunakan pada penelitian ini yaitu data iklim hariantahun 1979-2010 seperti yang telah disebutkan di atas. Pembuatan basis data iklim

untuk membuat data generator iklim (weather generator data) membutuhkan 14

parameter input yang perlu diolah terlebih dahulu berdasarkan data iklim. Data-data

tersebut dihitung terlebih dahulu agar dapat digunakan karena parameter input

dalam program ArcSWAT merupakan parameter iklim bulanan. Data iklim yang

digunakan merupakan hasil pengukuran dari satu stasiun penakar (pos hujan) yaitu

671069 (kode dari sumber) yang diperoleh dari Geo Climate Metereology (GCM).

Kode tersebut digunakan sebagai nama stasiun cuaca pada database program

ArcSWAT yaitu User Weather Station. Selain itu diperlukan juga input parameter

cuaca bulanan sebagai masukan data iklim bulanan pada User Weather Station

program ArcSWAT untuk membentuk data generator iklim (weather generator


28/103

14

data). Adapun parameter iklim bulanan yang dibutuhkan dalam pembuatan data

generator iklim dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Parameter input iklim bulanan pada weather generator data

Parameter Satuan Definisi

TMPMX °C Rata-rata temperatur maksimum bulanan

TMPMN °C Rata-rata temperatur minimum bulanan

TMPSTDMX °C Standar deviasi temperatur maksimum bulanan

TMPSTDMN °C Standar deviasi temperatur minimum bulanan

PCPMM mm H2O Jumlah rata-rata curah hujan bulanan

PCPSTD mm H2O Standar deviasi curah hujan harian dalam satu bulan

PCPSKW - Koefisien skew curah hujan harian dalam satu bulan

PR_W1 -Perbandingan kemungkinan hari basah ke hari

kering dalam satu bulan

PR_W2 - Perbandingan kemungkinan hari basah ke hari basahdalam satu bulan

PCPD hari Rata-rata jumlah hari hujan dalam satu bulan

RAINHHMX mmCurah hujan 0.5 jam maksimum pada seluruh

periode dalam satu bulan

SOLARAV MJ m-2 hari-1 Rata-rata radiasi matahari harian dalam satu bulan

DEWPT °C Rata-rata titik embun/beku dalam satu bulan

WNDAV m s-1 Rata-rata kecepatan angin dalam satu bulan

Parameter iklim di atas diolah menggunakan program Ms. Excel yaitu dengan

fitur pivot table. Pengolahan data menggunakan pivot table sangat mempermudah

dan mempercepat dalam mendapatkan hasil dibandingkan dengan menghitungmenggunakan rumus secara manual. Pengolahan data iklim menggunakan pivot

table hanya digunakan untuk menghitung 7 (tujuh) parameter saja, yaitu TMPMX,

TMPMN, TMPSTDMX, TMPSTDMN, RAINHHMX, SOLARAV, DEWPT, dan

WNDAV. Berikut merupakan tampilan pengolahan data menggunakan pivot table.

Gambar 3 Tampilan pengolahan data menggunakan pivot table

Fitur pivot table Hasil pivot table

Kotak dialog

pengaturan

pivot table


29/103

15

Sedangkan untuk pengolahan data curah hujan dimana terdapat 6 (enam)

parameter yaitu PCPMM, PCPSTD, PCPSKW, PR_W1, PR_W2, dan PCPD

dihitung dengan menggunakan program pcpSTAT. Pertama dimasukkan nama file

dari data curah hujan yang dimiliki, lalu ditentukan keluaran nama file hasil

perhitungan sesuai yang diinginkan, kemudian dimasukkan tahun pertama periode,terakhir ditentukan nilai masukan untuk baris data yang kosong atau tidak memiliki

nilai. Setelah selesai dan dilakukan eksekusi penghitungan secara otomatis oleh

program, maka diperoleh nilai keenam parameter dari data curah hujan yang

disebutkan di atas. Berikut merupakan tampilan program pcpSTAT.

Gambar 4 Tampilan program pcpSTAT

Parameter terakhir yaitu jumlah curah hujan 0.5 jam maksimum

(RAINHHMX), diperoleh dari penghitungan data curah hujan menggunakan rumus

Mononobe. Rumus Mononobe digunakan apabila data yang dimiliki hanya data

hujan harian dan tidak tersedia data hujan jangka pendek. Adapun rumus Mononobe

dapat dilihat pada persamaan (1) berikut.

I =R 2424

(24t )2 3⁄ (1)

Keterangan:

I = Intensitas curah hujan (mm jam-1)

R 24 = Curah hujan maksimum harian selama 24 jam (mm)t = Waktu konsentrasi hujan (jam)

Menjalankan Program SWAT

a.

Delineasi DAS

Proses delineasi DAS dilakukan dengan menggunakan menu Watershed

Delineator (Gambar 5). Dalam membuat delineasi DAS terdapat beberapa tahapan

yang dilakukan yaitu pemasukan peta DEM grid (add DEM grid ), penentuan

jaringan sungai ( stream definition), penentuan outlet (outlet definition), seleksi dan

penentuan outlet DAS (watershed outlet selection and definition), dan

penghitungan parameter Sub DAS (calculate subbasin parameter ).


30/103

16

Proses delineasi batas luar Sub DAS Ciliwung Hulu berdasarkan peta DEM,

dilakukan secara otomatis oleh model SWAT setelah titik outlet yang merupakan

titik observasi pengukuran debit ditentukan, yang mana dalam penelitian ini adalah

bendung Katulampa pada koordinat 06°38'00.6" LS dan 106°50'13.7" BT. Hasil

delineasi ini adalah terbentuknya batas luar Sub DAS Ciliwung Hulu yang dalammodel SWAT didefinisikan sebagai basin. Bersamaan dengan terbentuknya basin,

terbentuk juga jaringan sungai dan titik-titik outlet pada setiap percabangan sungai

yang ada.

Gambar 5 Tampilan menu delineasi DAS

b.

Pembentukan dan Definisi HRU ( Hydrology Response Unit )

HRU merupakan unit analisis hidrologi yang dibentuk berdasarkan

penggunaan lahan, jenis tanah, dan kemiringan lahan yang spesifik. Pembentukan

HRU dilakukan dengan overlay peta penggunaan lahan, jenis tanah, dan kemiringan

lahan. Setiap HRU yang terbentuk berisi informasi spesifik mengenai lahan tersebutyang mencakup penggunaan lahan, jenis tanah, dan kemiringan lereng. HRU ini

tersebar dalam subbasin, sehingga dapat menggambarkan keadaan biofisik untuk

masing-masing subbasin tersebut. Langkah berikutnya setelah pembentukan HRU

yaitu pendefinisian HRU. Melalui menu definisi HRU ( HRU Definition) maka

dapat dilakukan penentuan kriteria spesifik untuk diaplikasikan dalam HRU.

Multiple HRU merupakan opsi yang dipilih dalam tahap definisi HRU. Pada

penggunaan threshold , masing-masing penggunaan lahan, jenis tanah, dan

kemiringan lereng menggunakan threshold sebesar 0%, artinya HRU terbentuk dari

data-data tersebut yang luasnya tidak lebih dari luas basin.


31/103


32/103

18

Tabel 3 File data input analisis hidrologi pada SWAT

No. Nama f i le Fungsi

1 Configuration File (.fig) Mengidentifikasi dan mendefenisi

jaringan hidrologi sungai (DAS beserta parameternya)

2 Soil Data (.sol) Membuat data jenis tanah

3 Weather Generator Data (.wgn) Membuat data generator iklim

4 Subbasin General Data (.sub) Membuat dan mengontrol keragaman

data parameter di tingkat Sub DAS

5 HRU General Data (.hru) Membuat dan mengontrol keragaman

data parameter di tingkat HRU

6 Main Channel Data (.rte) Membuat data saluran utama

(pergerakan air, sedimen, hara, dan

pestisida)

7 Groundwater Data (.gw) Membuat data air bawah tanah8 Water Use Data (.wus) Membuat data penggunaan air

9 Management Data (.mgt) Membuat data pengelolaan lahan

10 Soil Chemical Data (.chm) Membuat data kimia tanah

11 Pond Data (.pnd) Membuat data untuk badan air

12 Stream Water Quality Data (.swq) Membuat data kualitas aliran air

13 Operations Data (.ops) Membuat data operasi

14 Watershed General Data (.bsn) Membuat dan mengontrol keragaman

data parameter di tingkat DAS

15 Master Watershed File (.cio) File data informasi DAS mengenai

pilihan modeling , database, cuaca,

dan output specification

e.

Run SWAT

Simulasi model SWAT dapat dijalankan setelah proses input data selesai dan

database telah dibangun. Run model (Gambar 8) dapat dilakukan setelah mengisi

tanggal mulai dan tanggal akhir simulasi serta dipilih distribusi curah hujan yang

digunakan ( skewed normal ). Kemudian ditentukan hasil keluaran simulasi dalam

bentuk harian, bulanan, atau tahunan dan data-data apa saja yang ingin dicetak.

Dilanjutkan dengan klik Setup SWAT Run dan terakhir klik tombol Run SWAT .

Hasil dari simulasi dapat dilihat pada menu Read SWAT Output atau menggunakan

program SWATPlot dan SWATGraph.

Model SWAT yang telah dijalankan akan menghasilkan output file yang

terpisah untuk subbasin, HRU, dan outlet sungai. Beberapa variable output di lahan

atau subbasin ( file output.sub) dapat dilihat pada Tabel 4 dan variable output di

outlet sungai ( file output.rch) dapat dilihat pada Tabel 5. Pada penelitian ini periode

simulasi yang digunakan adalah periode Januari-Desember tahun 2008 dan 2009.

Dari sekian banyak output yang dikeluarkan model SWAT, penelitian ini hanya

difokuskan pada debit harian rata-rata yang dihasilkan (FLOW_OUT) pada outlet

sungai.


33/103

19

Gambar 8 Tampilan menu pengaturan dan simulasi model SWAT

Tabel 4 Variable output model SWAT pada subbasin

Variable Definisi

PRECIP Jumlah curah hujan (mm)

PET Evapotranspirasi potensial (mm)

ET Evapotranspirasi aktual (mm)

SW Kadar air tanah pada akhir periode waktu (mm)

PERC Air yang meresap melewati zona akar (mm)

SURQ Kontribusi aliran permukaan terhadap debit sungai (mm)

GW_Q Air bawah tanah (mm)WYLD Hasil air (mm)

SYLD Hasil sedimen (ton ha-1)

Tabel 5 Variable output model SWAT pada outlet sungai

Variable Definisi

FLOW_IN Debit sungai harian rata-rata yang masuk ke outlet (m3 s-1)

FLOW_OUT Debit sungai harian rata-rata yang keluar dari outlet (m3 s-1)

EVAP Jumlah kehilangan air harian rata-rata karena penguapan (m3 s-1)

TLOSS Jumlah kehilangan air harian rata-rata karena kebocoran (m3 s-1)

SED_IN Sedimen yang terangkut air dan masuk ke outlet (ton)SED_OUT Sedimen yang terangkut air dan keluar dari outlet (ton)

f. Kalibrasi

Setiap analisis yang menggunakan pemodelan harus disertai dengan

pengujian untuk menilai keakuratan output yang dikeluarkan model terhadap data

hasil observasi atau pengamatan lapangan. Kalibrasi merupakan suatu pengujian

model untuk mengetahui apakah model yang digunakan dapat menggambarkan

kondisi sebenarnya. Kalibrasi model dilakukan dengan cara mengubah nilai

parameter-parameter yang bersifat sensitif dan mempunyai pengaruh besar

terhadap proses hidrologi yang diukur lalu dilakukan simulasi kembali untuk

melihat perubahan output model yang terjadi. Perbandingan output debit hasil


34/103

20

simulasi SWAT dengan debit hasil observasi outlet di lapangan dilakukan dengan

menggunakan SWATPlot dan SWATGraph (George 2014).

Metode kalibrasi ada tiga, yaitu coba-coba, otomatis, dan kombinasi. Dalam

metoda coba-coba, nilai parameter dicocokkan secara manual dengan cara coba-

coba. Metode ini banyak digunakan dan direkomendasikan untuk model yangkomplek. Metode otomatis menggunakan algoritma untuk menentukan nilai fungsi

objektif dan digunakan untuk mencari kombinasi dan permutasi parameter dengan

tingkat keakuratan yang optimum. Metoda kombinasi dilakukan dengan

menggunakan kalibrasi otomatis untuk menentukan kisaran parameter lalu

selanjutnya dilakukan trial and error untuk menentukan detail kombinasi yang

optimal (Indarto 2012).

Pada tahap kalibrasi, data yang digunakan yaitu data debit harian dan bulanan

hasil observasi serta data debit harian dan bulanan hasil simulasi pada periode bulan

Januari-Desember tahun 2008 dan 2009. Kalibrasi dilakukan secara manual hanya

terhadap satu parameter saja dengan metode coba-coba atau yang biasa disebut

dengan trial and error . Perubahan nilai parameter dilakukan dengan menggunakanmenu Edit SWAT Input (Gambar 9). Nilai parameter yang diubah diberlakukan

terhadap seluruh subbasin dalam jaringan hidrologi DAS. Metode statistik yang

digunakan dalam melakukan kalibrasi dan validasi adalah model koefisien

determinasi (R 2) dan model efisiensi Nash-Sutcliffe (NS) yang direkomendasikan

oleh The American of Civil Engineers (Ahl et al . 2008). Persamaan model yang

digunakan adalah persamaan (2) dan persamaan (3).

R 2 =

∑ (Qobs,i - Qobs,i)ni=1 (Qcal,i - Qcal,i)

√ ∑ (Qobs,i - Qobs,i)2

ni=1 ∑ (Qcal,i - Qcal,i)

2ni=1

2

(2)

NS = 1 - [∑ (Qobs,i - Qcal,i)2ni=1∑ (Qobs,i - Q̅ obs,i)2ni=1 ] (3)Dimana Qobs,i adalah debit observasi (m

3 s-1), Qcal,i adalah debit simulasi (m3 s-1),

Qobs,i

adalah debit rata-rata observasi (m3 s-1), dan Qcal,i

adalah debit rata-rata

simulasi (m3 s-1).

Nilai R 2 berkisar antara 0 sampai dengan 1. Apabila nilai R 2 semakin

mendekati 1, berarti menunjukkan bahwa terdapat hubungan yang erat antara data

simulasi dengan data observasi. Nash-Sutcliffe (NS) merupakan suatu model

statistik yang menunjukkan besar dari pengaruh hubungan data simulasi dan dataobservasi. Nilai NS berkisar antara 0 sampai dengan 1, yang mana nilai mendekati

1 menunjukkan bahwa performa dari suatu model yang baik. Model statistik NS ini

paling banyak digunakan untuk menunjukkan performa dari suatu model karena

dapat memberikan informasi yang lebih akurat mengenai nilai yang diberikan.

Kriteria nilai statistik untuk Nash-Sutcliffe (NS) dapat dilihat pada Tabel 6. Jika

hasil kalibrasi didapatkan hasil memuaskan atau layak maka model SWAT dapat

diaplikasikan disimulasikan untuk berbagai kondisi dalam manajemen sumber daya

air pada DAS tersebut.


35/103


36/103

22

Sebelum dilakukan pemodelan waduk, terlebih dahulu dilakukan identifikasi

terhadap lokasi rencana pembangunan waduk. Identifikasi lokasi dilakukan dengan

memperkirakan lokasi waduk berdasarkan desa-desa yang akan dijadikan lokasi

pembangunan waduk. Sebagaimana informasi dari UPT Pengairan Wilayah Ciawi

menyebutkan lebih dari empat desa akan dijadikan lokasi pembangunan waduk didua kecamatan, yakni Kecamatan Ciawi dan Kecamatan Megamendung. Desa-desa

itu adalah Desa Cibogo, Desa Gadog, dan Desa Cipayung (Datar dan Girang) di

Kecamatan Megamendung. Langkah pertama yaitu setiap lokasi dari desa di

Kecamatan Megamendung tersebut diberi placemark pada program Google Earth.

Setelah itu lokasi waduk diperkirakan berada pada aliran Sungai Ciliwung di antara

desa-desa tersebut dan dengan memperhitungkan luasan dari waduk itu sendiri.

Kemudian hasil perkiraan dari lokasi waduk tersebut diberi placemark sehingga

diperoleh titik koordinatnya. Tampilan program Google Earth dalam representasi

penentuan lokasi desa dan lokasi perkiraan waduk dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10 Lokasi desa dan perkiraan Waduk Ciawi pada Google Earth

Lokasi waduk yang diperkirakan berada pada titik A dengan koordinat

6°39'28.88" LS dan 106°52'54.22" BT. Titik koordinat dari lokasi bendung

kemudian ditransformasikan kedalam program ArcSWAT menggunakan menu

fungsi Go To XY . Selanjutnya titik tersebut diidentifikasi untuk mengetahui nilai

ketinggian sebenarnya berdasarkan peta DEM yang digunakan. Nilai tersebut

sangat penting karna digunakan sebagai landasan dalam menentukan ketinggian

model waduk. Tahap pembuatan titik koordinat dan identifikasi ketinggian titik

dapat dilihat pada Gambar 11.Setelah dilakukan identifikasi dapat diketahui bahwa ketinggian sebenarnya

dari titik koordinat tersebut pada peta DEM yang digunakan adalah 524 m.

Berikutnya ketinggian model waduk diperoleh dari penghitungan beda elevasi

antara ketinggian titik koordinat, tinggi rencana waduk, dan kedalaman sungai.

Dimana hasil penjumlahan dari ketinggian titik koordinat dengan tinggi rencana

waduk dikurangi dengan kedalaman sungai. Contoh perhitungan dapat dilihat

sebagai berikut.

Tinggi model waduk (m) = (Tinggi titik koordinat + Tinggi rencana waduk) –

Estimasi kedalaman sungai

= (524 m + 90 m) – 3m

= 611 m (di atas permukaan laut)


37/103

23

Gambar 11 Transformasi dan identifikasi titik koordinat waduk

Parameter input data waduk seperti volume dan luas permukaan waduk pada

program ArcSWAT menggunakan desain principal spillway dan emergency spillway untuk pemodelannya, sehingga digunakan tinggi rencana waduk yang

berbeda untuk masing-masing keadaan tersebut. Untuk mengetahui potensi volume

dan luas permukaan waduk pada peta DEM yang digunakan, maka dilakukan

klasifikasi ketinggian DEM berdasarkan ketinggian dasar waduk (524 m) dan

ketinggian puncak waduk (611 m) menggunakan menu fungsi Reclassify pada

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Reclass > Reclassify. Hasil klasifikasi

ketinggian pada peta DEM menampilkan area yang berpotensi menjadi area

pembangunan waduk. Lalu area yang menjadi bagian upstream pada model waduk

dipisahkan dengan menggunakan grafik polygon yang telah diubah kedalam bentuk

format shapefile sesuai dengan luas waduk yang direncanakan. Volume dan luas

permukaan waduk aktual berdasarkan model dapat diketahui dari peta DEM yang

diekstrak dengan polygon dalam format shapefile tersebut (Gambar 12).

Gambar 12 Pembentukan polygon DEM model waduk


38/103

24

Skenario pemodelan waduk dilakukan dengan cara merubah parameter input

waduk (Tabel 7) menjadi beberapa kondisi yang berbeda. Perubahan nilai

parameter input waduk dilakukan dengan menggunakan menu Edit SWAT Input >

Reservoirs (Gambar 13) pada program ArcSWAT. Setelah parameter input waduk

dimasukkan, lalu model SWAT kembali dijalankan untuk memperoleh hasilsimulasi hidrologi yang telah ditambahkan waduk. Hasil output simulasi model

SWAT yang telah dilakukan skenario pemodelan waduk kemudian dibandingkan

dengan hasil output simulasi terkalibrasi model SWAT. Dalam penelitian ini output

model atau variable yang digunakan sebagai perbandingan adalah debit aliran

(FLOW_OUT).

Tabel 7 Parameter input waduk

Parameter Satuan Definisi

ORES - Bulan waduk mulai beroperasional

YRES - Tahun simulasi waduk mulai beroperasionalES_ESA ha Luas permukaan waduk pada kondisi emergency spillway

ES_EVOL 104 m3 Volume waduk pada kondisi emergency spillway

ES_PSA ha Luas permukaan waduk pada kondisi principal spillway

ES_PVOL 104 m3 Volume waduk pada kondisi principal spillway

ES_VOL 104 m3 Volume waduk aktual

RESCO - Pilihan simulasi outflow

FLOOD1R bulan Awalan bulan pada hari/musim kering

FLOOD2R bulan Akhiran bulan pada hari/musim kering

DTARGR hari Jumlah hari untuk mencapai target tampungan waduk

Gambar 13 Input data parameter waduk


39/103

25

Gagasan Penelitian

Studi Literatur

Pembahasan

Simpulan dan Saran

Perumusan Masalah

Pengumpulan Data

Peta DEM

Citra SRTM

Peta Batas

DAS

Peta Tutupan &

Kemiringan Lahan

Peta Jenis

Tanah

Data Debit

ObservasiData-Data

Iklim

Membentuk:

- DEM

- Jaringan Sungai

- Outlet

- Sub DAS

Identifikasi:

- Tutupan Lahan

- Kemiringan Lahan

- Jenis Tanah

Pembentukan HRU

Mengisi Input Tabel

Iklim

Run SWAT

Output Model

Kalibrasi?

Validasi

Skenario & Simulasi

Pemodelan Waduk

Analisis Biofisik

Tidak

Tahap I

Pengumpulan Data

Tahap II

Delineasi DAS

Tahap III

Pembentukan HRU

dan Running SWAT

Tahap IV

Kalibrasi dan Validasi

Tahap V

Pemodelan Waduk

Tahap VI

Analisis Respon Hidrologi

Edit SWAT database

(mengubah persentase parameter

curah hujan pada subbasin)Ya

Gambar 14 Diagram alir penelitian


40/103

26

HASIL DAN PEMBAHASAN

Daerah aliran sungai Ciliwung Hulu terletak pada posisi 6°37'-6°46' LS dan

106°50'-107°00' BT. Bagian hulu DAS Ciliwung mencakup areal seluas ±14,860ha yang merupakan daerah pegunungan dengan elevasi antara 347 sampai 2,984 m

dpl (hasil delineasi DEM). Di bagian hulu paling sedikit terdapat 7 Sub DAS, yaitu

Tugu, Cisarua, Cibogo, Cisukabirus, Ciesek, Ciseuseupan, dan Katulampa.

Berdasarkan wilayah administrasi, bagian hulu DAS Ciliwung sebagian besar

termasuk wilayah Kabupaten Bogor (Kecamatan Megamendung, Cisarua, dan

Ciawi) dan sebagian kecil Kota Madya Bogor (Kecamatan Kota Bogor Timur dan

Kota Bogor Selatan).

Pada penelitian ini, outlet yang digunakan sebagai lokasi pengukuran debit

adalah bendung Katulampa pada posisi 06°38'00.6" LS dan 106°50'13.7" BT.

Penempatan outlet pada bendung Katulampa dilakukan karena bendung Katulampa

merupakan titik awal pengukuran debit aktual DAS Ciliwung. Bendung Katulampamerupakan stasiun pengamatan arus sungai dengan tujuan sebagai pos peringatan

yang memberi informasi dini atas air dan bahaya banjir Sungai Ciliwung yang akan

memasuki wilayah Ibukota DKI Jakarta. Data mengenai ketinggian air di bendung

Katulampa ini memperkirakan bahwa sekitar 3 sampai 4 jam kemudian air akan

sampai di daerah Depok. Selanjutnya di bendung Depok ketinggian air dipantau

dan dilaporkan ke Jakarta sehingga masyarakat yang tinggal di kawasan sekitar

aliran dapat mengantisipasi sedini mungkin datangnya banjir yang akan melewati

daerah mereka. Selain itu bendung Katulampa juga merupakan sumber sarana

irigasi lahan yang terdapat di sekitar bendung hingga seterusnya. Sehingga bendung

Katulampa ini merupakan lokasi yang sangat cocok sebagai outlet pengukuran debit

pada penelitian ini berdasarkan peranannya yang sangat penting.

Kondisi Biofisik

Penggunaan Lahan

Jenis penggunaan lahan pada suatu DAS sangat mempengaruhi hidrologi

kawasan tersebut. Begitu pula perubahan penggunaan lahan juga dapat

mempengaruhi hidrologi khususnya mempengaruhi besar aliran permukaan dan

debit sungai. Data yang digunakan adalah data tutupan lahan DAS Ciliwung Hulu

tahun 2009 skala 1:25,000 berdasarkan interpretasi citra satelit wordview (BPDAS

Citarum-Ciliwung). Pengolahan data menggunakan model SWAT menghasilkan bahwa pada Sub DAS Ciliwung Hulu terdiri dari 9 (sembilan) jenis tutupan lahan,

yaitu hutan lahan kering primer, hutan lahan kering sekunder, hutan tanaman,

semak belukar, perkebunan, pemukiman, lahan terbuka, pertanian lahan kering, dan

pertanian lahan kering bercampur semak. Berdasarkan hasil pengolahan data

tersebut dapat diketahui bahwa penggunaan lahan pada Sub DAS Ciliwung Hulu

didominasi oleh pertanian lahan kering dengan persentase sebesar 43.46%,

sedangkan penggunaan lahan terkecil adalah lahan terbuka dengan persentase

sebesar 0.15%. Proporsi luasan masing-masing tutupan lahan beserta peta

sebarannya dapat dilihat pada Tabel 8 dan Gambar 15.


41/103

27

Tabel 8 Sebaran tutupan lahan Sub DAS Ciliwung Hulu

No. Tutupan lahanKode

SWAT

Nomor

kode

Luas

(ha) (%)

1 Hutan lahan kering primer FRST 2001 454.88 3.282 Hutan lahan kering sekunder FRSD 2002 1,550.42 11.19

3 Hutan tanaman FRSE 2006 3,641.79 26.28

4 Semak belukar RNGB 2007 106.55 0.77

5 Perkebunan PLAN 2010 543.91 3.92

6 Pemukiman URMD 2012 829.30 5.98

7 Lahan terbuka WETN 2014 20.09 0.15

8 Pertanian lahan kering AGRR 20091 6,023.41 43.46

9Pertanian lahan kering

bercampur semakAGRC 20092 689.51 4.97

Total 13,859.86 100.00

Gambar 15 Peta tutupan lahan Sub DAS Ciliwung Hulu

Jenis Tanah

Data yang digunakan adalah data jenis tanah DAS Ciliwung Hulu skala

1:25,000 dari FAO ( Food and Agriculture Organization). Berdasarkan hasil

pengolahan data menggunakan model SWAT diketahui bahwa tanah pada Sub DAS

Ciliwung Hulu diklasifikasikan menjadi 3 (tiga) jenis tanah. Umumnya tanah

bertekstur tanah liat dan berlempung. Proporsi luasan masing-masing jenis tanah

beserta peta sebarannya dapat dilihat pada Tabel 9 dan Gambar 16.


42/103

28

Tabel 9 Klasifikasi jenis tanah Sub DAS Ciliwung Hulu

No. Jenis tanah Kode SWATLuas

(ha) (%)

1 Clay Loam Ao83-2-3c-4467 381.46 2.752 Loam To24-2c-4575 5,234.49 37.77

3 Loam Th17-2c-3856 8,243.91 59.48

Total 13,859.86 100.00

Gambar 16 Peta jenis tanah Sub DAS Ciliwung Hulu

Kemiringan Lahan

Kemiringan lahan merupakan salah satu faktor yang turut mempengaruhi

karakteristik aliran air karena dapat menentukan besarnya debit yang keluar dari

outlet dan kecepatan volume runoff . Lahan dengan kemiringan yang curam

memiliki potensi runoff dan erosi yang tinggi jika terjadi hujan. Data spasial

kemiringan lahan dibuat secara otomatis oleh SWAT dari DEM sesuai dengan kelas

interval yang ditetapkan sebanyak 5 kelas, yaitu 0-8% (landai), 8-15%

(bergelombang), 15-25% (berbukit), 25-40% (curam), > 40% (sangat curam).

Penetapan kelas kelerengan ini mengacu pada penetapan kelas kelerengan oleh

Dirjen RLPS Kemenhut (2009).

Berdasarkan hasil pengolahan data menggunakan model SWAT, kelas

kelerengan Sub DAS Ciliwung Hulu didominasi oleh lereng bergelombang

(15-25%) seluas 3,469.54 ha. Daerah yang memiliki kelerengan lebih tinggi

tersebut terletak pada elevasi yang lebih tinggi, yaitu pada daerah pinggiran Sub

DAS Ciliwung Hulu bagian timur dan tengah. Proporsi luasan masing-masing kelas

kelerengan beserta peta sebarannya dapat dilihat pada Tabel 10 dan Gambar 17.


43/103

29

Tabel 10 Kelas kelerengan Sub DAS Ciliwung Hulu

No. Slope (%) DefinisiLuas

(ha) (%)

1 0-8 Landai 1,334.26 9.632 8-15 Bergelombang 2,559.87 18.47

3 15-25 Berbukit 3,469.54 25.03

4 25-40 Curam 3,214.91 23.20

5 > 40 Sangat curam 3,281.28 23.67

Total 13,859.86 100.00

Gambar 17 Peta kelerengan Sub DAS Ciliwung Hulu

Analisis Hidrologi Model SWAT

ArcSWAT ArcGIS extension adalah perangkat lunak pengguna grafis untuk

model SWAT (Soil and Water Assessment Tool ) (Arnold et al . 1998). ArcSWAT

ArcGIS extension berevolusi dari AVSWAT 2000, sebuah ArcView extension yangdikembangkan untuk versi sebelumnya dari SWAT. Aplikasi SWAT digunakan

untuk simulasi hidrologi dengan interval waktu harian, bulanan, dan tahunan. Selain

itu aplikasi SWAT juga dirancang untuk melakukan prediksi dampak jangka

panjang dari praktek pengelolaan lahan terhadap air, sedimentasi, dan jumlah bahan

kimia, pada suatu area DAS yang kompleks dengan mempertimbangkan variasi

jenis tanahnya, tata guna lahan, serta kondisi manajemen suatu DAS setelah melalui

periode yang lama, untuk memastikan simulasi berhasil. Pada simulasi model

SWAT dilakukan beberapa tahap, diantaranya yaitu delineasi DAS, pembentukan

dan definisi HRU ( Hydrology Response Unit ), pembentukan data iklim,

menjalankan simulasi model, serta kalibrasi dan validasi hasil simulasi.


44/103


45/103

31

Berdasarkan hasil HRU yang telah dibentuk, diketahui bahwa pada outlet

Katulampa yang berada pada subbasin 1 terbentuk 18 jenis HRU dengan total luas

663.04 ha atau 4.78% dari seluruh luas Sub DAS Ciliwung Hulu. Pada wilayah

subbasin 1 penggunaan lahan yang terdapat adalah pemukiman seluas 106.55 ha

(16.07%) dan pertanian lahan kering seluas 556.48 ha (83.93%). Terdapat 2 jenistanah yaitu clay loam seluas 381.46 ha (57.53%) dan loam seluas 281.57 ha

(42.47%). Subbasin 1 ini memiliki tingkat kemiringan lahan yang relatif

bergelombang (8-15%).

Gambar 19 Peta HRU ( Hydrology Response Unit ) Sub DAS Ciliwung Hulu

Pembentukan Data Iklim

Simulasi hidrologi suatu DAS tentunya sangat dipengaruhi oleh iklim yang

terjadi pada wilayah DAS tersebut. Pada penelitian ini digunakan data input iklim

berupa curah hujan, temperatur, kelembaban relatif, radiasi matahari, dan kecepatan

angin. Data-data tersebut merupakan data hasil pengukuran salah satu stasiun cuaca

dari 43 stasiun cuaca yang terdapat di Jawa Barat, yaitu stasiun cuaca dengan kode

671069 (kode sumber) yang terletak pada 6°42'47.246" LS dan 106°52'30.45" BT

(Lampiran 4). Stasiun cuaca 671069 tersebut digunakan sebagai sumber data iklimkarena lokasinya berada paling dekat dengan titik outlet Katulampa.

Data iklim yang digunakan adalah data iklim jangka panjang yaitu sejak tahun

1979 sampai 2010 yang bersumber dari CRU (Climate Riset Unit ). Data iklim yang

lengkap dan memiliki jangka waktu yang cukup panjang hanya dari satu sumber

sangat mendukung untuk memberikan hasil simulasi hidrologi yang baik, karena

semakin lama periode simulasi maka output yang dihasilkan akan semakin baik dan

akurat. Data-data iklim tersebut telah diolah sebelumnya dengan menggunakan

program Ms. Excel fitur pivot table, program pcpSTAT, dan rumus Mononobe

sehingga dihasilkan 14 parameter input dalam data generator iklim (weather

generator data) untuk masukan pada program ArcSWAT. Hasil pengolahan data


46/103

32

iklim sebagai parameter input data generator iklim (weather generator data) pada

program ArcSWAT secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 7.

Rata-rata curah hujan dari stasiun hujan 671069 selama 32 tahun (1979-2010)

menunjukkan bahwa curah hujan maksimum terjadi pada bulan April sebesar

574.67 mm dan diikuti bulan Maret sebesar 534.58 mm. Sedangkan curah hujanminimum terjadi pada bulan Agustus yaitu sebesar 125.73 mm. Grafik dari sebaran

rata-rata curah hujan dapat dilihat pada Gambar 20.

Gambar 20 Rataan curah hujan bulanan tahun 1979-2010

Berdasarkan data dari stasiun iklim 671069 tahun 1979-2010, rata-rata

kecepatan angin terbesar terjadi pada bulan Februari mencapai 1.70 m s-1 sedangkan

rata-rata kecepatan angin terkecil terjadi pada bulan Mei yaitu sebesar 1.15 m s-1.

Rata-rata penyinaran matahari lebih besar terjadi pada bulan Maret sampai dengan

bulan Desember. Penyinaran matahari mencapai puncaknya pada bulan Maret

sebesar 15.89 MJ m-2 hari-1. Selama periode bulan Januari dan Februari rata-rata

penyinaran matahari yan

analisis efektivitas waduk ciawi menggun

Documents