ANALISIS PENDUGAAN EROSI, SEDIMENTASI, DAN ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL AGNPS

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUB DAS JENEBERANG PROPINSI SULAWESI SELATAN

DEVIANTO TINTIAN LONDONGSALU

PROGRAM STUDI BUDIDAYA HUTAN DEPARTEMEN SILVIKULTUR

FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2008

ANALISIS PENDUGAAN EROSI, SEDIMENTASI, DAN ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL AGNPS

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DI SUB DAS JENEBERANG PROPINSI SULAWESI SELATAN

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan

pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor

DEVIANTO TINTIAN LONDONGSALU

E14203005

PROGRAM STUDI BUDIDAYA HUTAN DEPARTEMEN SILVIKULTUR

FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2008

RINGKASAN

Devianto Tintian Londongsalu (E14203005). Analisis Pendugaan Erosi, Sedimentasi, dan Aliran Permukaan Menggunakan Model AGNPS Berbasis Sistem Informasi Geografis di Sub DAS Jeneberang Propinsi Sulawesi Selatan. Dibimbing oleh Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr.

Semakin meningkatnya jumlah penduduk dan penggunaan lahan di wilayah Sub DAS Jeneberang, memberi dampak negatif dan berpengaruh nyata terhadap kondisi DTA Jeneberang Hulu, dimana tingkat kekritisan lahan telah mencapai 53.471 ha dan cenderung terus meningkat. Sejalan dengan semakin meluasnya areal lahan kritis tersebut, pada beberapa tahun terakhir ini kondisi hidrologis DTA Jeneberang Hulu menunjukkan kecenderungan yang semakin menurun. Banjir dan longsor terjadi pada setiap musim hujan dan kekeringan di musim kemarau. AGNPS (Agricultural Non-Point Source Pollution Model) merupakan salah satu metode pendugaan yang dapat memprediksi aliran permukaan (banjir), erosi dan dapat digunakan untuk melakukan simulasi penggunaan lahan yang optimal dalam mengurangi laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak. Dalam menganalisis menggunakan model AGNPS diperlukan parameter-parameter masukan model meliputi masukan data curah hujan jangka pendek dan parameter biofisik. Pengolahan data spasial dalam input data, manipulasi dan tampilan data model AGNPS serta mengidentifikasi dan memetakan keluaran model AGNPS dapat dilakukan dengan Sistem Informasi Geografis (SIG). Penelitian ini bertujuan mengetahui akurasi model AGNPS dalam menduga laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak menggunakan parameter input yang tersedia, memperoleh bentuk penggunaan lahan optimal di DTA Jeneberang Hulu terhadap pengurangan laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak.

Penelitian ini dilakukan pada DTA Jeneberang Hulu yang terletak di Kecamatan Tinggimoncong, Kabupaten Gowa. Pengambilan data dan pengolahan/analisis data dilakukan pada bulan Mei hingga November 2007. Bahan yang digunakan adalah data curah hujan harian, debit harian, sedimen harian selama 11 tahun, peta digital topografi/kontur, peta digital penutupan lahan, peta digital jenis tanah, dan peta digital jaringan sungai. Sedangkan alat yang digunakan adalah seperangkat komputer dengan beberapa software, yaitu AGNPS versi 3.65.3, ArcView versi 3.2 + extension, Minitab 14, dan Microsoft Office, alat tulis, alat hitung dan alat penunjang lainnya. Metode penelitian meliputi pengumpulan data dasar berupa peta penutupan lahan, peta kontur, peta jenis tanah, peta jaringan sungai, dan data curah hujan, pengolahan data curah hujan, transformasi proyeksi peta, pembuatan Daerah Tangkapan Air (DTA), pembuatan grid sel model AGNPS, penurunan atribut-atribut DTM, pembangkitan data masukan model AGNPS dengan SIG, pemasukan data ke model AGNPS, analisis keluaran data model AGNPS, pengujian validasi model AGNPS, analisis simulasi dan rekomendasi.

Hasil keluaran model pada DTA Jeneberang Hulu dengan masukan curah hujan harian rata-rata terbesar pada hari hujan tanggal 1 Januari sebesar 31,66 mm dan nilai energi intensitas hujan 30 menit sebesar 25,89 m.ton.cm/ha/jam, diperoleh besarnya volume aliran permukaan pada outlet sebesar 0,76 mm, debit

puncak aliran permukaan sebesar 3,20 m3/detik dengan volume air hujan yang menjadi aliran permukaan 2,29 %. Besarnya laju erosi pada outlet sebesar 29,02 ton/ha, laju sedimen sebesar 1,85 ton/ha dan sedimen total sebesar 12577,2 ton. Dengan besarnya erosi harian dalam kurun waktu setahun yang terjadi sebesar 1011,80 ton/ha/tahun, maka tingkat bahaya erosi yang terjadi di DTA Jeneberang Hulu dapat dikategorikan sangat berat. Penutupan lahan berupa tegalan/ladang memberikan kontribusi volume aliran permukaan, debit puncak aliran permukaan, laju erosi permukaan, dan sedimen total yang tertinggi masing-masing sebesar 172,21 mm, 40,36 m3/detik, 12236,15 ton/ha, 222523,86 ton.

Model AGNPS dengan parameter input menggunakan data yang relatif tersedia di Indonesia (hujan harian dan data sekunder fisik DAS) dalam menduga laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak memberikan hasil lebih rendah dari data pengukuran lapangan (under estimation) sehingga memerlukan faktor koreksi. Faktor koreksi untuk kasus DTA Jeneberang Hulu dapat menggunakan persamaan QpLap = 1,734 QpMod0,679, QsLap = 1,698 QsMod0,382.

Pemanfaatan lahan yang optimal dalam mengurangi debit puncak aliran permukaan, laju erosi permukaan, dan laju sedimentasi adalah dengan mempertahankan penggunan lahan yang ada sekarang kecuali tegalan dan semak belukar perlu dirubah kedalam bentuk penggunaan lahan yang menyerupai hutan alam produksi yang dikelola dengan sistem silvikultur tebang pilih atau hutan alam tidak terganggu di bagian hulu, sedangkan di bagian bawah yang relatif lebih datar menerapkan kebun campuran dengan sistem agroforestry.

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Pendugaan

Erosi, Sedimentasi, dan Aliran Permukaan Menggunakan Model AGNPS Berbasis

Sistem Informasi Geografis di Sub DAS Jeneberang Propinsi Sulawesi Selatan

adalah benar-benar hasil karya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan

belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga

manapun. 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.

Bogor, Maret 2008

Devianto Tintian Londongsalu NRP. E14203005

Judul : Analisis Pendugaan Erosi, Sedimentasi, dan Aliran Permukaan

Menggunakan Model AGNPS Berbasis Sistem Informasi

Geografis di Sub DAS Jeneberang Propinsi Sulawesi Selatan.

Nama : Devianto Tintian Londongsalu

NIM : E 14203005

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

(Dr. Ir. Hendrayanto, M. Agr)

NIP. 131 578 788

Mengetahui,

Dekan Fakultas Kehutanan

(Dr. Ir. Hendrayanto, M. Agr)

NIP. 131 578 788

Tanggal Lulus :

KATA PENGANTAR

Puji-pujian dan ucapan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang

Maha Kuasa, karena atas kasih dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan kuliah, penelitian dan penyusunan skripsi dengan baik sebagai

salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas

Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan pada bulan Juni

hingga November 2007 adalah karateristik hidrologi, dengan judul Analisis

Pendugaan Erosi, Sedimentasi, dan Aliran Permukaan Menggunakan Model

AGNPS Berbasis Sistem Informasi Geografis di Sub DAS Jeneberang Propinsi

Sulawesi Selatan. Dengan tujuan untuk mengetahui akurasi model AGNPS dalam

menduga laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak menggunakan parameter input

yang tersedia dan memperoleh bentuk penggunaan lahan optimal di DTA

Jeneberang Hulu terhadap pengurangan laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak.

Sehingga diharapkan dapat memberikan informasi kepada Balai Pengelolaan DAS

Jeneberang-Walanae dalam hal penggunaan lahan optimal dalam rangka

pengelolaan DAS yang terpadu dengan upaya mengurangi laju erosi, sedimentasi,

dan debit puncak.

Penyusun menyadari bahwa skripsi penelitian ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat penulis

harapkan demi kesempurnaan penyusunan di masa yang akan datang. Semoga

skripsi penelitian ini dapat memberikan manfaat yang baik.

Bogor, Maret 2008

Penulis

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Ujung Pandang, Sulawesi Selatan pada

tanggal 28 Desember 1985 sebagai anak ketiga dari lima

bersaudara pasangan Drs. Yusuf Londongsalu (ayah) dan Yuliana

Paibang (ibu).

Penulis menempuh pendidikan di TK Frater Teratai I Ujung

Pandang lulus pada tahun 1991, SD Frater Teratai I Ujung Pandang lulus tahun

1997, SLTP Katolik Garuda Ujung Pandang lulus tahun 2000, dan SMU Negeri 2

Makassar lulus tahun 2003. Pada tahun 2003, penulis diterima sebagai mahasiswa

Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada

Program Studi Budidaya Hutan, Jurusan Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan

Institut Pertanian Bogor.

Dalam melaksanakan studi, penulis aktif di berbagai organisasi/pelayanan

dan kepanitiaan diantaranya Pengurus Ikatan Pemuda Toraja Bogor (IPTOR),

Komisi Pelayanan Anak PMK-IPB, Persekutuan Fakultas Kehutanan, dan panitia

Temu Manager (TM) 2005. Pada tahun 2006, penulis melaksanakan Praktek

Pengenalan Hutan di Baturaden (BKPH Gunung Slamet KPH Banyumas Timur)

dan Cilacap (BKPH Rawa Timur KPH Banyumas Barat) dan Praktek Pengelolaan

Hutan di Kampus Lapangan UGM Getas, KPH Ngawi. Pada bulan Februari

hingga April 2007, penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapang (PKL) di HTI

PT. Sebangun Bumi Andalas Wood Industries (PT. SBAWI), Kabupaten Ogan

Komering Ilir (OKI) Propinsi Sumatera Selatan. Selain itu juga, penulis menjadi

asisten praktikum mata kuliah Ilmu Ukur Hutan, Inventarisasi Sumberdaya Hutan,

Pengaruh Hutan, dan Hidrologi Hutan.

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada

Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan penelitian dan

penyusunan skripsi yang berjudul Analisis Pendugaan Erosi, Sedimentasi, dan

Aliran Permukaan Menggunakan Model AGNPS Berbasis Sistem Informasi

Geografis di Sub DAS Jeneberang Propinsi Sulawesi Selatan di bawah

bimbingan Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr.

UCAPAN TERIMA KASIH

Salam sejahtera bagi kita semuanya, Segala pujian dan hormat bagi kemuliaan Allah Bapa di Sorga penulis panjatkan

atas kasih dan pimpinan penyertaan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan skripsi ini dengan baik. Rasa syukur dalam proses penyelesaian kuliah, penelitian dan penyusunan skripsi ini, penulis mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ayah (Drs. Yusuf Londongsalu), Ibu (Yuliana Paibang), kakak-adikku (Yusran, Fredy, Arnianti, Jefrianto), sepupuku (Jeklin, Agustina, Jerri) dan kedua kakekku yang senantiasa memberikan doa, dukungan, pengertian, semangat, dan dorongannya.

2. Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr selaku dosen pembimbing atas semua bimbingan/arahan, bantuan, masukan dan nasehat selama proses penyelesaian skripsi.

3. Dr. Ir. E.G Togu Manurung, MS selaku dosen penguji dari Departemen Hasil Hutan dan Dr. Ir. Yanto Santosa, DEA selaku dosen penguji dari Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata atas saran, masukan dan nasehatnya.

4. BPDAS Jeneberang-Walanae atas bantuan penyediaan data dan kerjasamanya, terkhusus Kepala BPDAS (Ir. Helmi Basalamah, MM), Ibu Damaris, Ibu Lena, Bpk. Pither Tangko, Bpk. Daud Solo, Bpk. Jamal, Bpk. Sriyono, Bpk. Subiyanto, dan Bpk. Syaiful.

5. Bapak Yusuf G Rantelembang (Dinas Kehutanan Kab. Tana Toraja), Ibu Yosefina (BPDAS Saddang), dan Bapak Nata (Balai Diklat Kehutanan Makassar) atas bantuan dana dan kerjasamanya dalam pelaksanaan penelitian.

6. Dr. Ir . Prijanto Pamoengkas, MScF dan Ir. Sucahyo Sadiyo, MS atas segala materi, saran dan nasehat yang diberikan selama penantian sidang.

7. Staf, dosen dan teman-teman seperjuangan di Laboratorium Pengaruh Hutan (Veve, Kupli, Wulan, Nyoman Aries, Ifa Sari), mahasiswa bimbingan seperjuangan (Sahab dan Rimba), serta staf administrasi Departemen Silvikultur dan Departemen Manajemen Hutan atas bantuan dan kerjasamanya.

8. Kunang-kunang kecilku (Wulan dan Novi Bu-er), BDH silvikulturist40 atas semangat dan doanya selama penantian ujian sidang, teman-teman MNH 40, THH 40, KSH 40, GETAS II, PKL (SBA crew) atas kebersamaannya selama ini. Bagus Ari, Veve, Novia Tri (abank), Anggit, Mas Arga, Mas Ibrahim, dan Fauzan atas bantuan yang diberikan dalam proses pengolahan data dan penyusunan skripsi.

9. Teman-teman Komisi Pelayanan Anak PMK-IPB, Persekutuan Fakultas Kehutanan (PMK-E) dan Ikatan Pemuda Toraja Bogor (IPTOR) atas semangat dan dukungan yang diberikan.

10. Keluarga di Jakarta (Ibu Meti Paibang sek. dan Ibu Ester Battung sek.) dan Makassar (Bpk. Suleman Paibang sek.) atas bantuan dan dukungannya yang diberikan kepada penulis selama melaksanakan kuliah dan penyelesaian skripsi.

11. Teman-teman Wisma Sony (Gerta, Cipta, Rura, Gani, Aan, Nyoman, Robby, Hudi, Yoga, Asep, Robert PGT, dan Embro Dormitory) atas bantuan dan semangat yang diberikan.

12. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu penulis.

God Bless Us (GBU)...

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR .................................................................................... i

DAFTAR TABEL .......................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1

1.2 Tujuan Penelitian ..................................................................... 3 1.3 Manfaat Penelitian ................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai .............................................................. 4

2.2 Penggunaan Lahan ................................................................... 5 2.3 Pendekatan Sistem DAS dengan Menggunakan Sistem Model ...................................................................................... 5 2.4 Aliran Permukaan .................................................................... 6 2.5 Erosi ........................................................................................ 7 2.5.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi ...................... 8 2.5.2 Tingkat Bahaya Erosi ................................................... 9 2.5.3 Sedimentasi .................................................................. 10 2.5.4 Prediksi Erosi dan Sedimentasi ..................................... 11 2.6 Model AGNPS ........................................................................ 12 2.6.1 Masukan Data Model AGNPS ...................................... 13 2.6.2 Keluaran Model AGNPS .............................................. 13 2.6.3 Persamaan dalam Model AGNPS ................................. 14 2.7 Sistem Informasi Geografis ...................................................... 16

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ..................................................... 17 3.2 Bahan dan Alat ......................................................................... 18 3.3 Metode Penelitian ..................................................................... 18 3.3.1 Pengolahan Data Curah Hujan ....................................... 19 3.3.2 Transformasi Proyeksi Peta ........................................... 20 3.3.3 Pembuatan Daerah Tangkapan Air (DTA) ..................... 20 3.3.4 Pembuatan Grid Sel Model AGNPS .............................. 21 3.3.5 Penurunan Atribut-atribut DTM .................................... 22 3.3.6 Pembangkitan Data Masukan Model AGNPS dengan SIG ............................................................................... 27 3.3.7 Pemasukan Data ke Model AGNPS ............................... 34 3.3.8 Analisis Keluaran Data Model AGNPS ......................... 36 3.3.9 Pengujian validasi model AGNPS ................................. 36 3.3.10 Analisis Simulasi dan Rekomendasi ............................... 37

BAB IV KARATERISTIK LOKASI PENELITIAN 4.1 Letak dan Luas ......................................................................... 40 4.2 Topografi .................................................................................. 40 4.3 Tanah dan Geologi .................................................................... 43 4.4 Jaringan sungai ......................................................................... 45 4.5 Penggunaan Lahan .................................................................... 45 4.6 Iklim ..................................................................................... 48 4.7 Debit Aliran .............................................................................. 48 4.8 Kependudukan .......................................................................... 49

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hubungan Curah Hujan dengan Debit ....................................... 50 5.2 Volume Aliran Permukaan ........................................................ 50

5.3 Debit Puncak Aliran Permukaan ............................................... 52 5.4 Laju Erosi Permukaan dan Sedimentasi ..................................... 54 5.5 Sedimen Total ........................................................................... 56 5.6 Pengujian Validasi Model AGNPS ........................................... 58 5.7 Analisis Simulasi ...................................................................... 60 5.7.1 Skenario I ...................................................................... 61 5.7.2 Skenario II .................................................................... 62 5.7.3 Skenario III ................................................................... 64 5.7.4 Skenario IV ................................................................... 65 5.8 Rekomendasi ............................................................................ 67

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan .............................................................................. 70 6.2 Saran .. ...................................................................................... 70

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 71

LAMPIRAN ......................................................................................... 74

DAFTAR TABEL

No. Halaman

1. Kelas Tingkat Bahaya Erosi ...................................................................... . 9

2. Nilai arah aliran antara hasil ArcView dengan masukan model AGNPS .... . 25

3. Nilai masukan tekstur model AGNPS ........................................................ 31

4. Parameter masukan model penggunaan lahan pada skenario I .................... 37

5. Parameter masukan model penggunaan lahan pada skenario II ................... 38

6. Parameter masukan model penggunaan lahan pada skenario III .................. 39

7. Parameter masukan model penggunaan lahan pada skenario IV ................. 39

8. Luasan kemiringan lereng DTA Jeneberang Hulu ...................................... 41

9. Luasan jenis tanah, bahan induk, bentuk wilayah DTA Jeneberang Hulu .... 44

10. Nilai faktor erodibilitas tanah (K) dan tekstur tanah (T) di DTA Jeneberang Hulu ........................................................................................ 45

11. Luasan jenis penutupan lahan DTA Jeneberang Hulu ................................. 46

12. Nilai faktor pengelolaan tanaman (C) pada berbagai penutupan lahan di DTA Jeneberang Hulu ................................................................................ 47

13. Nilai faktor tindakan konservasi tanah (P) pada berbagai penutupan lahan di DTA Jeneberang Hulu ............................................................................ 47

14. Nilai koefisien kekasaran Manning (n), konstanta kondisi permukaan (SCC), dan bilangan kurva aliran permukaan (CN) pada berbagai penutupan lahan di DTA Jeneberang

Hulu ........................................................................................................... 48

15. Curah hujan rata-rata dalam setahun (2001-2005) ...................................... 48

16. Debit aliran rata-rata dalam setahun (2001-2005) ....................................... 49

17. Jumlah penduduk Sub DAS Jeneberang di Kab. Gowa tahun 2002 ............. 49

18. Rekapitulasi volume aliran permukaan pada berbagai penutupan lahan ...... 51

19. Rekapitulasi debit puncak aliran permukaan pada berbagai penutupan lahan .......................................................................................................... 52

20. Keluaran sedimen pada outlet DTA Jeneberang Hulu ................................. 54

21. Rekapitulasi laju erosi permukaan pada berbagai penutupan lahan ............. 55

22. Rekapitulasi sedimen total pada berbagai penutupan lahan ......................... 57

23. Hasil simulasi skenario I keluaran model AGNPS ...................................... 61

24. Hasil simulasi skenario II keluaran model AGNPS ..................................... 63

25. Hasil simulasi skenario III keluaran model AGNPS ................................... 64

26. Hasil simulasi skenario IV keluaran model AGNPS ................................... 66

27. Rekapitulasi persentase (%) pengurangan keluaran model dari nilai awal (base) setelah dilakukan simulasi ................................................................ 67

DAFTAR GAMBAR

No. Halaman

1. Peta lokasi penelitian ................................................................................. 17

2. Alur tahapan penelitian .............................................................................. 19

3. Arah-arah aliran dari suatu sel khusus dinyatakan dengan angka 1-128 ...... 24

4. Bentuk representasi akumulasi aliran ......................................................... 26

5. Peta jaringan sungai DTA Jeneberang Hulu ............................................... 27

6. Analisis spasial dan pembangkitan data model AGNPS .............................. 28

7. Masukan data inisial model ........................................................................ 34

8. Masukan data setiap sel model ................................................................... 35

9. Peta kelas lereng DTA Jeneberang Hulu ..................................................... 41

10. Peta elevasi DTA Jeneberang Hulu ............................................................ 42

11. Peta grid arah aliran DTA Jeneberang Hulu setelah penghilangan sink ....... 43

12. Peta jenis tanah DTA Jeneberang Hulu ...................................................... 44

13. Peta penutupan lahan DTA Jeneberang Hulu .............................................. 46

14. Dinamika curah hujan harian dengan debit DTA Jeneberang Hulu .............. 50

15. Peta penyebaran volume aliran permukaan DTA Jeneberang Hulu ............. 51

16. Peta penyebaran debit puncak aliran permukaan DTA Jeneberang Hulu ..... 53

17. Peta penyebaran laju erosi permukaan DTA Jeneberang Hulu .................... 55

18. Peta penyebaran sedimen total DTA Jeneberang Hulu ................................ 57

19. Hubungan QpMod. dengan QpLap. ............................................................ 59

20. Hubungan QsMod. dengan QsLap. ............................................................. 60

21. Peta penggunaan lahan skenario I ............................................................... 62

22. Peta penggunaan lahan skenario II ............................................................. 63

23. Peta penggunaan lahan skenario III ............................................................ 65

24. Peta penggunaan lahan skenario IV ............................................................ 66

25. Perbandingan penurunan keluaran model berbagai skenario ....................... 68

DAFTAR LAMPIRAN

No. Halaman

1. Nilai erodibilitas tanah untuk 50 jenis tanah di Indonesia ........................... 75

2. Faktor tindakan konservasi tanah (P) .......................................................... 76

3. Faktor pengelolaan tanaman (C) ................................................................. 77

4. Koefisien kekasaran Manning (n) untuk berbagai jenis saluran.................... 78

5. Faktor konstanta kondisi permukaan (SCC) dan bilangan kurva aliran

permukaan (CN) ........................................................................................ 82

6. Peta-peta grid nilai C, P, SCC, CN, dan erodibilitas (K) ............................. 83

7. Parameter-parameter masukan model AGNPS ........................................... 86

8. Contoh hasil keluaran model AGNPS ...................................................... 102

9. Hasil analisis regresi keluaran Minitab versi 14 ........................................ 105

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.

Peningkatan jumlah penduduk dan kegiatan pembangunan yang semakin

pesat mengakibatkan peningkatan kebutuhan manusia terhadap sumberdaya lahan.

Eksploitasi sumberdaya lahan yang berlangsung sangat intensif menyebabkan

bentuk-bentuk pemanfaatan lahan yang dilakukan di dalam suatu wilayah daerah

aliran sungai (DAS) sering tidak memperhatikan dampak negatif yang

ditimbulkannya. Bentuk-bentuk pemanfaatan lahan tersebut antara lain:

penebangan liar, perladangan berpindah, konversi hutan alam menjadi

penggunaan lahan yang lain, pembangunan perumahan dan industri di daerah

resapan air, dan penggunaan lahan yang tidak menerapkan prinsip konservasi

tanah dan air.

Tindakan-tindakan tersebut menimbulkan terjadinya tekanan yang berat

terhadap kelestarian sumberdaya lahan yang pada akhirnya mengakibatkan

terjadinya degradasi lahan. Peningkatan tingkat degradasi lahan mengakibatkan

fungsi hidrologis dari DAS tersebut tidak berjalan dengan baik yang dicirikan

dengan terjadinya fluktuasi debit aliran permukaan yang tinggi, peningkatan laju

erosi, dan sedimentasi. Hal tersebut menyebabkan terjadinya banjir pada musim

hujan, kelangkaan air pada musim kemarau, dan mempercepat proses

pendangkalan sungai dan waduk, sehingga umur teknis bengunan tersebut

menjadi berkurang dan biaya pemeliharaan semakin meningkat.

Wilayah DTA Jeneberang Hulu merupakan bagian dari (Sub) DAS

Jeneberang yang termasuk prioritas penanganan konservasi tanah sesuai surat

keputusan bersama Menteri Dalam Negeri, Menteri Kehutanan, dan Menteri

Pekerjaan Umum No. 19 tahun 1984, No. 059/Kpts-II/1985 dan No.

124/Kpts/1984 yang dalam pengelolaannya perlu mendapat perhatian khusus.

DTA Jeneberang Hulu ini merupakan daerah tangkapan air untuk Dam Serbaguna

Bili-bili, yang dibangun untuk memenuhi kepentingan penyediaan air minum bagi

penduduk Kota Makassar, Sungguminasa dan sekitarnya, irigasi sawah di daerah

bagian hilir seluas 30.000 ha, pembangkit tenaga listrik dan sarana rekreasi

(BPDAS Jeneberang-Walanae 2003). DTA Jeneberang Hulu juga berperan

sebagai pengendali sedimentasi, dan banjir bagi daerah hilir DAS bersangkutan.

Dengan berkembang pesatnya pemukiman dan penggunaan lahan di wilayah

Sub DAS Jeneberang bagian hulu, berdampak negatif dan sangat berpengaruh

nyata terhadap kondisi DAS Jeneberang, dimana tingkat kekritisan lahan telah

mencapai 53.471 ha dan cenderung terus meningkat (BPDAS Jeneberang-

Walanae 2003). Sejalan dengan semakin meluasnya areal lahan kritis tersebut,

pada beberapa tahun terakhir ini kondisi hidrologis DTA Jeneberang Hulu

menunjukkan kecenderungan yang semakin menurun. Banjir terjadi pada setiap

musim hujan dan kekeringan di musim kemarau (BPDAS Jeneberang-Walanae

2003).

Demikian pula luas areal yang mengalami erosi berat di Sub DAS

Jeneberang bagian hulu mencapai 33.269 ha, dan areal ini hampir seluruhnya

berada di bagian hulu DAS Jeneberang (BPDAS Jeneberang-Walanae 2003).

Erosi yang terjadi di Sub DAS Jeneberang bagian hulu sangat erat kaitannya

dengan kondisi geologi, tanah, topografi dan vegetasi yang tumbuh di daerah

tersebut, serta bentuk penggunaan lahannya, yaitu jenis batuannya yang mudah

lapuk, kemiringan lereng yang relatif curam, serta penutupan vegetasi yang

kurang.

Semakin tingginya tingkat degradasi lahan di bagina hulu DAS Jeneberang

mengakibatkan fungsi Bendungan Bili-bili menjadi tidak optimal, pada saat ini

diantaranya terjadi pendangkalan di bendungan akibat laju sedimentasi dan erosi

yang semakin tinggi sebesar 37.902,36 ton/ha/tahun. (BPDAS Jeneberang-

Walanae 2003).

Untuk mengurangi laju erosi, sedimentasi, dan debit banjir (puncak)

diperlukan upaya penanggulangan, salah satunya melalui penggunaan lahan

secara optimal dalam mereduksi laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak.

AGNPS (Agricultural Non-Point Source Pollution Model) merupakan salah

satu model terdistribusi yang dapat memprediksi aliran permukaan (banjir), erosi,

dan sedimentasi dengan hasil yang baik (Galuda 1996) dan dapat digunakan untuk

melakukan simulasi penggunaan lahan yang optimal dalam mengurangi laju erosi,

sedimentasi, dan debit puncak. Dalam menganalisis menggunakan model AGNPS

diperlukan parameter-parameter masukan model meliputi masukan data curah

hujan jangka pendek dan parameter biofisik. Parameter masukan AGNPS

seringkali tidak tersedia, untuk itu perlu dicoba menggunakan parameter masukan

model yang umum tersedia, yaitu curah hujan harian.

1.2 Tujuan Penelitian

Berdasarkan dari latar belakang serta masalah yang ada, maka penelitian

ini bertujuan untuk:

1. Mengetahui akurasi model AGNPS dalam menduga laju erosi, sedimentasi,

dan debit puncak menggunakan parameter input yang tersedia.

2. Memperoleh bentuk penggunaan lahan optimal di DTA Jeneberang Hulu

terhadap pengurangan laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari hasil penelitian, yakni diketahuinya

ketelitian pendugaan parameter output model sehingga diketahui faktor

koreksinya dan memberikan informasi kepada Balai Pengelolaan DAS

Jeneberang-Walanae dalam hal penggunaan lahan optimal dalam upaya

mengurangi laju erosi, sedimentasi, dan debit puncak.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Daerah Aliran Sungai

Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang secara

topografik dibatasi oleh punggung-punggung gunung yang menampung, dan

menyimpan air hujan untuk kemudian menyalurkannya ke laut melalui sungai

utama. Wilayah daratan tersebut dinamakan daerah tangkapan air (DTA atau

catchment area) yang merupakan suatu ekosistem dengan unsur utamanya terdiri

atas sumberdaya alam (tanah, air, dan vegetasi) dan sumber daya manusia sebagai

pemanfaat sumberdaya alam (Asdak 2004).

Sub DAS adalah bagian DAS yang menerima air hujan dan mengalirkannya

melalui anak sungai ke sungai utama. Setiap DAS terbagi habis ke dalam sub

DAS-sub DAS. Sedangkan Daerah Tangkapan Air (DTA) adalah suatu wilayah

daratan yang menerima air hujan, menampung dan mengalirkannya melalui satu

outlet atau tempat peruntukannya (Departemen Kehutanan 1998).

Menurut Soewarno (1991), bagian hulu dari suatu DAS merupakan daerah

yang mengendalikan aliran sungai dan menjadi suatu kesatuan dengan bagian hilir

yang menerima aliran tersebut. Pengetahuan karateristik DAS dan alur sungai

dapat dinyatakan secara kuantitatif dan kualitatif. Pengetahuan tersebut sangat

membantu dalam melaksanakan pekerjaan hidrometri, antara lain :

1. merencanakan pos duga air;

2. melaksanakan survei lokasi pos duga air;

3. analisa debit.

Secara makro, DAS terdiri dari unsur: biotik (flora dan fauna), abiotik

(tanah, air, dan iklim) dan manusia, dimana ketiganya saling berinteraksi dan

saling ketergantungan membentuk sistem hidrologi (Haridjaja 2000). Sedangkan

menurut Seyhan (1990) berpendapat bahwa DAS dapat dipandang sebagai suatu

sistem hidrologi yang dipengaruhi oleh presipitasi (hujan) sebagai masukan ke

dalam sistem. DAS mempunyai karakteristik yang spesifik yang berkaitan erat

dengan unsur-unsur utamanya seperti: jenis tanah, topografi, geologi,

geomorfologi, vegetasi, dan tata guna lahan.

2.2 Penggunaan Lahan

Penggunaan lahan diartikan setiap bentuk interaksi (campur tangan) manusia

terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik material

maupun spiritual (Arsyad 2000). Menurut Candra (2003), penggunaan lahan

merupakan bentuk kegiatan manusia terhadap sumberdaya alam lahan baik

bersifat permanen atau sementara, yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan

baik material maupun spiritual. Penggunaan lahan merupakan proses yang

dinamis, mengalami perubahan secara terus-menerus, sebagai hasil dari perubahan

pola dan besarnya aktifitas manusia. Menurut Martin (1993) dalam Candra (2003)

perubahan penggunaan lahan adalah bertambahnya suatu penggunaan lahan dari

satu sisi penggunaan ke penggunaan yang lain diikuti oleh berkurangnya tipe

penggunaan lahan yang lain pada suatu waktu ke waktu berikutnya.

Perubahan penggunaan lahan tidak akan membawa masalah yang serius

sepanjang mengikuti kaidah konservasi tanah dan air serta kelas kemampuan

lahan. Dari aspek hidrologi, perubahan lahan akan berpengaruh langsung terhadap

karateristik penutupan lahan, sehingga akan mempengaruhi sistem tata air DAS.

Fenomena ini ditujukan oleh respon hidrologi DAS yaitu yang dapat dikenali

melalui produksi air, erosi dan sedimentasi (Seyhan 1990).

2.3 Pendekatan Sistem DAS dengan Menggunakan Sistem Model.

Sistem DAS merupakan sub-sistem hidrologi. Teori hidrologi disajikan

dalam dua bentuk, yaitu deskriptif dan kuantitatif. Hidrologi deskriptif membahas

uraian konsep-konsep dasar dan proses yang menyatu dan berinteraksi satu sama

lain. Konsep-konsep dan proses-proses diperoleh dari pengamatan, pemikiran dan

pengambilan kesimpulan. Hidrologi kuantitatif menyajikan gambaran dan teori-

teori yang disajikan dalam serangkaian angka yang diperoleh dari pengukuran dan

perhitungan. Penyajian secara kuantitatif dari konsep dan proses hidrologi

menimbulkan persamaan-persamaan matematika disebut juga model matemetika.

Dooge (1968) dalam Triandayani (2004) mendefinisikan sistem adalah

sembarang struktur, alat, skema atau prosedur riil dan abstrak yang saling

berhubungan dengan waktu tertentu yang memberikan suatu masukan yang

menimbulkan suatu dorongan berupa materi, energi, dan informasi, kemudian

menghasilkan keluaran (output) sebagai akibat atau respon dari informasi, energi

dan materi tersebut.

Karena DAS merupakan suatu ekosistem, maka setiap ada masukan ke

dalam ekosistem tersebut dapat di evaluasi proses yang telah dan sedang terjadi

dengan cara melihat keluaran dari ekosistem tersebut. Input yang berupa curah

hujan akan berinteraksi dengan komponen-komponen ekosistem DAS (manusia,

tanah, vegetasi, sungai) dan pada gilirannya akan menghasilkan keluaran berupa

debit, muatan sedimen dan material lainnya yang terbawa oleh aliran sungai

(Asdak 2004).

Model dan simulasi merupakan penyederhanaan dari sistem serta merupakan

sintesis yang mencoba merinci mekanisme yang bekerja pada sistem, sehingga

perilaku berbagai penyusun sistem yang tergolong penting dan diketahui (Doodge

1973 dalam Salwati 2004).

2.4 Aliran Permukaan

Aliran permukaan merupakan air yang mengalir di atas permukaan tanah

dan merupakan bagian dari curah hujan yang mengalir ke sungai atau saluran,

danau, dan laut (Acherman et al. 1995 dalam Salwati 2004). Di daerah beriklim

basah, bentuk aliran yang mengalir di kenal sebagai aliran permukaan inilah yang

penting sebagai penyebab erosi, karena merupakan pengangkut bagian-bagian

tanah (Arsyad 2000). Schwab et al. (1981) dalam Sutiyono (2006) menyatakan

bahwa aliran permukaan tidak akan terjadi sebelum evaporasi, intersepsi,

infiltrasi, simpanan depresi, tambatan permukaan dan tambatan saluran (channel

detention) terjadi.

Curah hujan yang jatuh di atas permukaan tanah pada suatu wilayah

pertama-tama akan masuk ke tanah sebagai aliran infiltrasi setelah ditahan oleh

tajuk vegetasi sebagai intersepsi. Infiltrasi akan berlangsung terus selama

kapasitas lapang belum terpenuhi atau air tanah masih di bawah kapasitas lapang.

Apabila hujan terus berlangsung dan kapasitas lapang telah dipenuhi, maka

kelebihan air hujan tersebut sebagian akan tetap berinfiltrasi yang selanjutnya

akan menjadi air perkolasi dan sebagian digunakan untuk mengisi cekungan atau

depresi permukaan tanah sebagai simpanan permukaan (depression storage).

Selanjutnya setelah simpanan depresi terpenuhi, kelebihan air tersebut akan

menjadi genangan air setebal beberapa centi atau sebagai tambatan permukaan

(detention storage). Sebelum menjadi aliran permukaan, kelebihan air hujan

diatas sebagian menguap atau terevaporasi walaupun jumlahnya sangat sedikit

(Haridjaja 2000).

Haridjaja (2000) berpendapat bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi

jumlah dan laju aliran permukaan pada dasarnya dibagi menjadi dua hal yaitu

iklim yang meliputi tipe hujan, intensitas hujan, lama hujan, distribusi hujan,

curah hujan, temperatur, angin, dan kelembaban. Serta kondisi atau sifat DAS

yang meliputi: kadar air tanah awal, ukuran dan bentuk DAS, elevasi dan

topografi, vegetasi yang tumbuh, geologi dan tanah.

2.5 Erosi

Erosi tanah didefenisikan sebagai suatu peristiwa hilang atau terkikisnya

tanah atau bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain, baik disebabkan oleh

pergerakan air, angin, dan es. Di daerah tropis seperti Indonesia, erosi terutama

disebabkan oleh air hujan (Rahim 2003).

Menurut Arsyad (2000), erosi terjadi akibat interaksi kerja antara faktor

iklim, topografi, tanah, vegetasi dan manusia. Faktor iklim yang paling

berpengaruh terhadap erosi adalah intensitas curah hujan. Kecuraman dan panjang

lereng merupakan faktor topografi yang berpengaruh terhadap debit dan kadar

lumpur. Faktor tanah yang mempengaruhi erosi dan sedimentasi yang terjadi

adalah : luas jenis tanah yang peka terhadap erosi, luas lahan kritis atau daerah

erosi dan luas tanah berkedalaman rendah.

Menurut Asdak (2004), proses erosi terdiri atas tiga bagian yang berurutan:

pengelupasan (detachment), pengangkutan (transportation), dan pengendapan

(sedimentation). Erosi permukaan (tanah) disebabkan oleh air hujan dan juga

dapat terjadi karena tenaga angin dan salju. Beberapa tipe erosi permukaan yang

umum dijumpai di daerah tropis adalah:

1. Erosi percikan adalah proses terkelupasnya partikel-partikel tanah bagian

atas oleh tenaga kinetik air hujan bebas atau sebagai air lolos.

2. Erosi kulit adalah erosi yang terjadi ketika lapisan tipis permukaan tanah

di daerah berlereng terkikis oleh kombinasi air hujan dan air aliran

(runoff).

3. Erosi alur adalah pengelupasan yang diikuti dengan pengangkutan

pertikel-pertikel tanah oleh aliran air larian yang terkonsentrasi di dalam

saluran-saluran air.

4. Erosi selokan/parit adalah erosi yang membentuk jajaran parit yang lebih

dalam dan lebar serta merupakan tingkat lanjutan dari erosi alur.

5. Erosi tebing sungai adalah pengikisan tanah pada tebing-tebing sungai dan

penggerusan dasar sungai oleh aliran air sungai.

2.5.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi

Schwab et al. (1981) dalam Sutiyono (2006) mengemukakan empat faktor

yang mempengaruhi erosi, yaitu: 1) iklim, 2) jenis tanah, 3) panjang lereng dan

kemiringan lereng, dan 4) penutupan lahan. Menurut Knisel (1982) dalam Asdak

(1995), erosi merupakan akibat dari interaksi kerja antara faktor- faktor iklim,

topografi, vegetasi, dan manusia yang dinyatakan dalam bentuk persamaan

sebagai berikut :

Dimana, E : erosi s : tanah

i : iklim m : manusia

r : topografi

v : vegetasi

Pada daerah yang beriklim basah menurut Arsyad (1989), faktor iklim yang

paling mempengaruhi erosi dan aliran permukaan adalah hujan. Jumlah intensitas

dan distribusi (pembagian) hujan menentukan kekuatan dispersi hujan terhadap

tanah, jumlah dan kecepatan aliran permukaan dan kerusakan erosi.

Menurut Arsyad (1989), faktor topografi yang berpengaruh terhadap erosi

adalah kemiringan dan panjang lereng. Unsur lain yang berpengaruh adalah:

konfigurasi, keseragaman, dan arah lereng. Sedangkan pengaruh vegetasi terhadap

E = f (i, r, v, s, m)

erosi yaitu: 1) intersepsi hujan oleh tajuk, 2) mengurangi kecepatan aliran

permukaan dan kekuatan perusak air, 3) pengaruh akar dan kegiatan-kegiatan

biologis yang berhubungan dengan pertumbuhan vegetatif dan pengaruhnya

terhadap stabilitas struktur dan porositas tanah, dan 4) transpirasi yang

mengakibatkan kandungan air tanah berkurang. Pengaruh vegetasi terhadap erosi

terutama ditentukan oleh derajat penutupan lahan dari vegetasi. Faktor

pengelolaan tanaman (C) merupakan nisbah besarnya erosi dari tanah yang

ditanami tanaman dengan pengelolaan (manajemen) tertentu terhadap erosi dari

suatu lahan yang tidak ditanami. Efektivitas pengendalian erosi oleh vegetasi

ditentukan oleh tinggi dan luas penutupan tajuk, kerapatan vegetasi, dan kerapatan

perakaran (Morgan 1990).

Sifat-sifat fisik tanah yang mempengaruhi erosi adalah: tekstur, struktur,

kandungan bahan organik, kerapatan tanah, dan kandungan air (Schwab et al.

1981 dalam Sutiyono 2006). Erodibilitas tanah (K) merupakan nilai yang

menunjukkan kepekaan tanah terhadap pengelupasan dan transportasi partikel-

partikel tanah oleh adanya energi kinetik air hujan. Sedangkan menurut Arsyad

(2000), sifat-sifat yang mempengaruhi erosi adalah: tekstur, struktur, bahan

organik, kedalaman, sifat lapisan tanah, dan tingkat kesuburan tanah. Peranan

manusia merupakan faktor utama dalam proses erosi, peranan tersebut dapat

bersifat positif maupun negatif. Manusia berperan positif apabila tindakan

manusia yang dilakukan dapat mengurangi besarnya kehilangan tanah (Arsyad

1989). Faktor tindakan konservasi tanah (P) yang dilakukan oleh manusia

merupakan nisbah besarnya erosi dari lahan dengan tindakan konservasi tertentu

terhadap besarnya erosi dari suatu lahan yang tanpa dilakukan tindakan

konservasi.

2.5.2 Tingkat Bahaya Erosi (TBE)

Tingkat bahaya erosi adalah perkiraan kehilangan tanah maksimum

dibandingkan dengan tebal solum tanahnya pada setiap unit lahan bila teknik

pengelolaan tanaman dan konservasi tanah tidak mengalami perubahan.

Penentuan tingkat bahaya erosi menggunakan pendekatan tebal solum tanah yang

telah ada dan besarnya erosi sebagai dasarnya. Semakin dangkal solum tanahnya

berarti semakin sedikit tanah yang boleh tererosi, sehingga tingkat bahaya

erosinya sudah cukup besar meskipun tanah yang hilang belum terlalu besar.

Kelas tingkat bahaya erosi disajikan selengkapnya pada Tabel 1.

Tabel 1. Kelas Tingkat Bahaya Erosi

Kelas erosi I II III IV V

Erosi (ton/ha/tahun) Kedalaman tanah (cm)

480 Dalam (> 90) 0 SR I R II S III B IV SB

Sedang (60-90) I R II S III B IV SB IV SB Dangkal (30-60) II S III B IV SB IV SB IV SB

Sangat dangkal (

Linsey et. al (1989) dalam Salwati (2004) juga menyatakan bahwa produksi

sedimen tahunan rata-rata dari suatu daerah aliran sungai tergantung dari banyak

faktor seperti: iklim, jenis tanah, tata guna lahan, topografi, dan waduk. Faktor

lain yang mempengaruhi besarnya sedimen yang masuk ke sungai menurut Asdak

(2004) adalah karateristik sungai yang meliputi: morfologi sungai, tingkat

kekasaran sungai, dan kemiringan sungai.

Nisbah Pelepasan Sedimen (NPS) merupakan salah satu prediksi hasil

sedimen. NPS didefenisikan sebagai nisbah jumlah sedimen yang betul-betul

terbawa oleh sungai dari suatu daerah terhadap jumlah tanah yang tererosi dari

daerah tersebut yang persamaannya ditulis sebagai berikut (Arsyad 2000):

NPS = EROSISEDY ......................................................................................... (1)

Dimana NPS adalah nisbah pelepasan sedimen, SEDY adalah jumlah sedimen

total yang melewati suatu titik tertentu di sungai, dan EROSI adalah jumlah tanah

yang tererosi.

2.5.4 Prediksi Erosi dan Sedimentasi

Model matematis merupakan alat yang efektif dan logis dalam memprediksi

erosi dan sedimentasi dalam suatu DAS. Sejumlah model yang telah

dikembangkan di Amerika Serikat dan beberapa negara di dunia (Lanfear 1989

dalam Sun et al. 2000).

Model-model yang ada kebanyakan adalah empiris (parametrik), yang

dikembangkan berdasarkan proses hidrologi dan fisis yang terjadi selama

peristiwa erosi dan pengangkutannya dari DAS ke titik yang ditinjau (Suripin

2002). Idealnya, metode prediksi harus memenuhi persyaratan-persyaratan

nampaknya bertentangan, yakni model seharusnya dapat diandalkan, dapat

digunakan secara umum, sudah dipergunakan dengan data yang minimum,

komprehensif dalam hal faktor-faktor yang digunakan dapat mengikuti (peka)

terhadap perubahan-perubahan yang terjadi di DAS (Suripin 2002).

Salah satu persamaan yang pertam kali dikembangkan untuk mempelajari

erosi lahan adalah persamaan Musgrave yang selanjutnya berkembang terus

menjadi persamaan yang sangat terkenal dan masih banyak digunakan sampai saat

ini, yang biasa disebut Universal Soil Loss Equation (USLE). USLE adalah salah

satu model parametrik yang telah banyak digunakan dengan segala kelebihan dan

kelemahannya. Salah satu kelemahannya adalah tidak memperhitungkan adanya

pengendapan dan tidak memperhitungkan hasil sedimen dari erosi parit, tebing

sungai, dan dasar sungai (Suripin 2002).

Pengembangan model determilistik lebih ditekankan untuk menghadapi

permasalahan yakni kurangnya pemahaman mengenai proses erosi dan

perjalanannya. Hal ini dimungkinkan karena pola erosi tanah terjadi secara tidak

kontinyu dan bervariasi mengikuti ruang lingkup keadaan sekitar lokasi (Sun et al.

2000).

2.6 Model AGNPS

Model AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model),

dikembangkan oleh Robert A. Young (1987) di North Central Soil Conservation

Research Laboratory, USDA-Agricultural Research Service, Morris, Minnesota.

Model ini merupakan sebuah program simulasi komputer untuk menganalisis

limpasan, erosi, sedimen, perpindahan hara dari pemupukan (Nitrogen dan

Phosfor) dan Chemical Oksigen Demand (COD) pada suatu areal. Model AGNPS

merupakan model terdistribusi dengan kejadian hujan tunggal (Wulandary 2004

dalam Sutiyono 2006).

Pada model AGNPS karateristik DAS digambarkan dalam tingkatan sel.

Setiap sel mempunyai ukuran 2,5 acre (1,01 ha) hingga 40 acre (16,19 ha). Setiap

sel dibagi-bagi menjadi sel-sel yang lebih kecil untuk memperoleh resolusi yang

lebih rinci. Ukuran sel lebih kecil dari 10 acre direkomendasikan untuk DAS

dengan luas kurang dari 2000 acre (810 ha), sedangkan untuk DAS yang

luasannya lebih dari 2000 acre maka ukuran sel dapat berukuran 40 acre (Young

et al. 1990).

Menurut Pawitan (1998) dalam Salwati (2004), model AGNPS merupakan

gabungan antar model terdistribusi (distributed) dan model sequential. Sebagai

model terdistribusi penyelesaian persamaan keseimbangan massa dilakukan

secara serempak untuk semua sel. Sedangkan model sequential, air dan cemaran

di telusuri dalam rangkaian aliran di permukaan lahan dan di saluran secara

berurutan.

Kelebihan dari model AGNPS ini adalah : 1) memberikan hasil berupa

aliran permukaan, erosi, sedimentasi dan unsur-unsur hara yang terbawa dalam

aliran permukaan, 2) membuat skenario perubahan penggunaan lahan, 3)

menganalisis parameter yang digunakan untuk memberikan simulasi yang akurat

terhadap sifat-sifat DAS. Adapun kelemahan dari model AGNPS ini adalah : 1)

pendugaan aliran permukaan model tidak mengeluarkan output dalam bentuk

hidrograf, sehingga perbandingan antara hidrograf hasil prediksi dengan hidrograf

hasil pengukuran tidak bisa diperlihatkan, 2) waktu respon yang merupakan

indikator untuk menentukan kondisi biofisik DAS tidak dinyatakan dalam

keluaran model.

2.6.1 Masukan Data Model AGNPS

Masukan data dalam model AGNPS terdiri dari data inisial dan data tiap sel.

Masukan data berupa data inisial terdiri dari: 1) identitas DAS, 2) deskripsi DAS,

3) luas tiap sel, 4) jumlah sel, 5) curah hujan, dan 6) energi intensitas hujan

maximum 30 menit. Sedangkan masukan data tiap sel terdiri dari 21 parameter

yakni: 1) nomor sel, 2) nomor sel penerima, 3) arah aliran, 4) bilangan kurva

aliran permukaan, 5) kemiringan lereng, 6) faktor bentuk lereng, 7) panjang

lereng, 8) kelerengan saluran rata-rata, 9) koefisien kekasaran Manning, 10) faktor

erodibilitas tanah, 11) faktor pengolahan tanaman, 12) faktor teknik konservasi

tanah, 13) konstanta kondisi permukaan, 14) tekstur tanah, 15) indikator

penggunaan pupuk, 16) ketersediaan pupuk pada permukaan tanah, 17) point

source indicator 18) sumber erosi tambahan 19) faktor kebutuhan oksigen kimia,

20) indikator impoundment, 21) indikator saluran (Young et al. 1990).

2.6.2 Keluaran Model AGNPS

Keluaran dalam AGNPS dapat berupa keluaran DAS dan keluaran tiap sel.

Keluaran DAS berupa : 1) volume aliran permukaan, 2) laju puncak aliran

permukaan, dan 3) total hasil sedimen. Sedangkan keluaran tiap sel dapat berupa

keluran hidrologi dan keluaran unsur hara. Keluaran hidrologi berupa : 1) volume

aliran permukaan, 2) debit puncak aliran permukaan, 3) aliran permukaan tiap sel,

4) hasil sedimen, 5) konsentrasi sedimen, 6) distribusi sedimen tiap partikel, 7)

erosi permukan, 8) erosi saluran, 9) jumlah deposisi, 10) nisbah pengayaan, 11)

nisbah pelepasan. Keluaran unsur hara berupa: 1) kandungan N dalam sedimen, 2)

konsentrasi N, 3) jumlah N dalam aliran permukaan, 4) kandungan P dalam aliran

permukaan, 5) konsentrasi P, 6) jumlah P dalam aliran permukaan, 7) konsentrasi

COD, dan 8) jumlah COD (Young et al. 1990).

2.6.3 Persamaan dalam Model AGNPS

Beberapa persamaan yang digunakan dalam membangun model adalah

Young et al. (1990):

a. Erosi tanah

Persamaan yang digunakan adalah persamaan Wischmeier dan Scmith (1978)

dalam Young et al. (1990), yaitu :

E = EI x K x L x S x C x P x SSF .................................................................(2)

Dimana : E = erosi (ton/acre) EI = energi intensitas hujan (feet.ton.inci/acre) K = erodibilitas tanah (ton.acre/acre.feet.ton.inci) L = faktor panjang lereng S = faktor kemiringan lereng C = faktor tanaman P = faktor pengelolaan tanah

SSF = faktor bentuk permukaan tanah (seragam = 1, cembung = 1,3, dan cekung = 0,8)

b. Limpasan permukaan

Limpasan permukaan dihitung dengan menggunakan persamaan USDA SCS

(1972) dalam Young et al. (1990), yaitu:

RF = SRLSRL

8,02,0 2

.....................................................................................(3)

Dimana : RF = run off (inci) RL = hujan (inci)

S = faktor penahan tanah = 101 CN

(CN = Curve Number)

c. Kecepatan aliran untuk limpasan permukaan

Vo = 100.5xlog 10 (S1x100)-SSC................................................................................. (4)

Dimana : Vo = kecepatan aliran untuk limpasan permukaan (feet/detik) S1 = kemiringan lereng SSC = kondisi penutupan permukaan tanah

d. Kecepatan aliran dalam saluran

Vc = 667.05.049.1

hc xRxSn

................................................................................(5)

Dimana : Vc = kecepatan aliran dalam saluran (feet/detik) Sc = kemiringan saluran Rh = radius hidrolik

e. Debit aliran pada saluran

Q = Ac x Vc ..................................................................................................(6)

Dimana : Q = debit (cfs) Ac = potongan melintang saluran (square feet) Vc = kecepatan aliran dalam saluran (feet)

f. Puncak limpasan

QP =187.02

824.0159.07.0

43560484.8

0166.0

Ax

LxRFxSxA cAc ....................................(7)

Dimana : QP = puncak limpasan (cfs) A = luas areal (acre) Sc = kemiringan saluran RF = volume limpasan Lc = panjang saluran (feet)

g. Sedimen

Penelusuran sedimen dilakukan melalui pendekatan persamaan pemindahan

dan pengendapan (Young et al.1990) :

Qs (X) =

x

WdxXDLr

XQsQs0

)()0( .......................................................... (8)

Dimana : Qs(X) = debit sedimen di ujung hilir saluran (cfs) Qs(0) = debit sedimen di ujung hulu saluran (cfs) X = jarak lereng bagian bawah (feet) Lr = panjang saluran (feet) D(X) = laju pengendapan sedimen di titik X W = lebar saluran (feet)

2.7 Sistem Informasi Geografis

Pada dasarnya, istilah sistem informasi geografis merupakan hubungan dari

tiga unsur pokok yaitu: sistem, informasi, dan geografis. Istilah informasi

geografis mengandung pengertian informasi mengenai tempat-tempat yang

terletak di permukaan bumi, pengetahuan mengenai posisi dimana suatu objek

terletak di permukaan bumi, dan informasi mengenai keterangan-keterangan

(atribut) yang terdapat di permukaan bumi yang posisinya diberikan atau

diketahui (Prahasta 2002).

Aronoff (1989) dalam Prahasta (2002), mendefinisikan SIG sebagai sistem yang

berbasis komputer yang digunakan untuk menyimpan dan memanipulasi

informasi-informasi geografi. SIG dirancang untuk mengumpulkan, menyimpan,

dan menganalisis objek-objek dan fenomena dimana lokasi geografi merupakan

karakteristik yang penting atau krisis untuk di analisis. Dengan demikian, SIG

merupakan sistem komputer yang memiliki empat kemampuan berikut dalam

menangani data yang bereferensi geografi yakni : a) masukan, b) memanajemen

data (penyimpanan dan pemanggilan data), c) analisis dan manipulasi data, d)

keluaran. SIG dapat mempresentasikan real world (dunia nyata) di atas monitor

komputer sebagaimana lembaran peta dapat mempresentasikan dunia nyata di

kertas. Akan tetapi, SIG memiliki kekuatan lebih dan fleksibilitas dari pada

lembaran kertas.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di DTA Jeneberang Hulu yang secara

administrasi termasuk wilayah Kecamatan Tinggimoncong, Kabupaten Gowa,

Propinsi Sulawesi Selatan (Gambar 1). Pengolahan data dilakukan di

Laboratorium Pengaruh Hutan, Fakultas Kehutanan IPB. Waktu pelaksanaannya

dimulai pada bulan Mei hingga November 2007.

Gambar 1 Peta lokasi penelitian.

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1 Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian

1. Peta digital penutupan lahan Sub DAS Jeneberang, skala 1 : 25000

(BPDAS Jeneberang-Walanae),

2. Peta digital topografi Sub DAS Jeneberang, skala 1 : 25000 (PPLH-IPB

hasil interpretasi SRTM),

3. Peta digital jenis tanah Sub DAS Jeneberang, skala 1 : 25000 (BPDAS

Jeneberang-Walanae),

4. Peta digital jaringan sungai Sub DAS Jeneberang, skala 1 : 25000

(BPDAS Jeneberang-Walanae),

5. Data curah hujan hasil rekaman ARR selama 5 tahun (2001-2005)

diperoleh dari SPAS Malino dan BPDAS Jeneberang-Walanae,

6. Data debit hasi rekaman AWLR selama 5 tahun (2001-2005) diperoleh

dari SPAS Malino dan BPDAS Jeneberang-Walanae,

7. Data sedimen selama 5 tahun (2001-2005) diperoleh dari SPAS Malino

dan BPDAS Jeneberang-Walanae.

3.2.2 Alat yang digunakan dalam penelitian

1. Seperangkat komputer dengan beberapa software, yaitu AGNPS versi

3.65.3, ArcView versi 3.2 + extension, Minitab14, dan Microsoft Office,

2. Alat tulis, alat hitung dan alat penunjang lainnya.

3.3 Metode Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini dilakukan dalam 11 tahap seperti yang disajikan

pada Gambar 2, yaitu :

1. Pengumpulan data dasar berupa peta penutupan lahan, peta kontur, peta

jenis tanah, peta jaringan sungai, dan data curah hujan,

2. Pengolahan dan analisis data curah hujan,

3. Transformasi proyeksi peta,

4. Pembuatan Daerah Tangkapan Air (DTA),

5. Pembuatan grid sel model AGNPS,

6. Penurunan atribut-atribut DTM,

7. Pembangkitan data masukan model AGNPS dengan SIG,

8. Pemasukan data ke model AGNPS,

9. Analisis keluaran data model AGNPS,

10. Pengujian validasi model AGNPS,

11. Analisis simulasi dan rekomendasi.

Gambar 2 Alur tahapan penelitian.

3.3.1 Pengolahan dan Analisis Data Curah Hujan.

Dalam pendugaan volume,debit puncak aliran permukaan, erosi dan

sedimentasi dengan model AGNPS digunakan curah hujan harian dengan periode

ulang selama 25 tahun (Young et al. 1990). Karena keterbatasan data yang

tersedia, maka curah hujan yang digunakan merupakan curah hujan harian selama

5 tahun (2001-2005). Curah hujan harian tersebut diperoleh dari data hasil

pengukuran ARR (Automatic Rain Recorder) yang diperoleh dari Stasiun

Pengamat Aliran Sungai (SPAS) Malino. Hasil keluaran ARR tersebut selanjutnya

di kelompokkan berdasarkan harian dalam bulanan (Januari hingga Desember)

1. Curah hujan harian (5 tahun)

2. Debit air (5 tahun) 3. Sedimen (5 Tahun)

Peta Digital topografi

Peta digital Penggunaan lahan

Peta digital tanah

Peta digital jaringan sungai

Analisis spasial dengan model SIG

Pembangkitan data masukan model AGNPS

Analisis data dengan model AGNPS

Energi Intensitas Hujan 30 menit

Rekomendasi

Analisis simulasi

Pengisian Model AGNPS

Validasi

selama 5 tahun, sehingga diperoleh nilai curah hujan harian rata-rata dalam 12

bulan.

Data curah hujan diuji korelasinya dengan debit aliran untuk mengetahui

ada-tidaknya hubungan curah hujan dengan debit aliran. Uji korelasi antara curah

hujan dengan debit aliran dengan menggunakan analisis regresi :

Q = a CHb ..... (9)

Dimana : Q = debit aliran (m3/detik)

CH = curah hujan (mm)

a dan b = konstanta

Nilai energi hujan intensitas 30 menit untuk pendugaan volume, debit

puncak aliran permukaan, besarnya erosi dan sedimentasi diperoleh dengan

menggunakan persamaan Bols (1978) dalam Usmadi (2006), yaitu:

EI30 =

725,00727,0467,2 2

RR ...................................................................... (10)

Dimana : EI30 = energi hujan intensitas selama 30 menit

R = curah hujan harian (inches)

3.3.2 Transformasi Proyeksi Peta

Penyeragaman proyeksi semua peta harus dilakukan agar data spasial dari

semua peta dapat di overlay dan di analisis. Proyeksi yang digunakan dalam

penelitian ini adalah UTM (Universal Transverse Mercator) dengan datum WGS

84 dan zone 50. Transformasi proyeksi peta dilakukan dengan menggunakan

software ArcView versi 3.2 dengan extension Projection Utility Wizard.

3.3.3 Pembuatan Daerah Tangkapan Air

Pembuatan daerah tangkapan air (DTA) dilakukan menggunakan software

ArcView versi 3.2. Tahapan pembuatan DTA sebagai berikut :

1. Melakukan penggabungan peta kontur terhadap dua sub DAS yang

berbeda, penggabungan tersebut menggunakan extention Geoprocessing

Wizard. Hal tersebut memungkinkan dalam pembentukan DTA yang

berada di dua lokasi sub DAS yang berbeda.

2. Membuat TIN (Triangulated Irregular Network) dari peta kontur hasil

proses penggabungan. Pembuatan TIN dilakukan dengan menggunakan

extension Spatial Analyst.

3. Selanjutnya TIN tersebut dilakukan gridding (convert to grid), sehingga

diperoleh model elevasi digital (DEM/Digital Elevation Model).

4. DEM yang telah terbentuk selanjutnya dibuat DTA dengan outlet berupa

pertemuan antar sungai di Sub DAS Jeneberang. Pembuatan DTA

dilakukan dengan menggunakan extension AV-SWAT 2000 (Sumardi

2007). Penentuan outlet hasil model dari AV-SWAT diusahakan berada di

tepat posisi Stasiun Pengamat Aliran Sungai (SPAS) atau berada di

sekitar/berdekatan dengan lokasi SPAS.

5. Secara otomatis hasil model akan menunjukkan DTA dengan luasan

tertentu beserta dengan sungai yang terbentuk dari hasil model.

3.3.4 Pembuatan Grid Sel Model AGNPS

Tahapan dalam pembuatan grid sel model AGNPS menggunakan software

ArcView versi 3.2, yaitu :

1. DTA yang telah terbentuk, di overlay dengan peta kontur untuk

mendapatkan peta kontur seluas DTA.

2. Membuat TIN (Triangulated Irregular Network) dari peta kontur seluas

DTA. Pembuatan TIN dilakukan dengan menggunakan extension Spatial

Analyst.

3. Selanjutnya TIN tersebut dilakukan gridding (convert to grid) dengan

ukuran grid 400 x 400 meter, sehingga diperoleh model elevasi digital

(DEM/Digital Elevation Model) dalam bentuk grid. Penentuan ukuran grid

didasarkan pada luas DTA dan luas maksimum model AGNPS. Luas DTA

yang terbentuk memiliki ukuran grid maksimum yang diperbolehkan

dalam model AGNPS sebesar 40 acre (16,91 ha).

4. DTA yang telah berbentuk grid selanjutnya diubah ke dalam bentuk point

dengan menggunakan extension Hydrologic Modelling v 1.1 (pour points

as point shape). Hasil dari proses tersebut disimpan dalam bentuk

shapefile, sehingga DTA menjadi grid-grid sel.

5. Pembentukan DTA dari hasil TIN akan membuat DTA semakin

bertambah luas. Oleh karena itu, dilakukan proses penghapusan grid yang

tidak termasuk ke dalam luasan DTA yang sebenarnya. Hasil dari

penghapusan tersebut mengakibatkan nomor grid menjadi tidak teratur.

Oleh karena itu, perlu dilakukan kembali perubahan ke dalam bentuk point

sehingga DTA menjadi grid-grid seluas dengan DTA yang sebenarnya.

6. Hasil akhir grid DTA dilakukan penomoran berurutan dari kiri ke kanan

dan mulai dari atas ke bawah dengan ketentuan penomoran grid pada

model AGNPS.

3.3.5 Penurunan Atribut-atribut DTM

Proses pemodelan SIG ini diawali dengan membuat sebuah analisis

permukaan yang biasa disebut Digital Terrain Model (DTM). Analisis permukaan

diperlukan karena informasi tambahan dapat diperoleh dengan pembuatan data

baru melalui Digital Elevation Model (DEM). Data elevasi biasa juga disebut

Digital Elevation Model (DEM), Digital Terrain Model (DTM) ataupun peta

kontur. Data ini bisa didapatkan dengan memetakan permukaan bumi, dengan

cara survei lapangan atau interpretasi dan pengolahan citra satelit (Remote

Sensing). DEM yang digunakan adalah DEM turunan dari Shuttle Radar

Topographic Mission (SRTM), buatan JetPropulsion Laboratory NASA. DEM ini

dihasilkan pada tahun 2000 dengan menggunakan Shuttle Space, dan SRTM

Indonesia masuk di Zona Eurasia (Anonimus 2005).

Penurunan atribut-atribut Digital Terrain Model (DTM) bertujuan untuk

memberi gambaran tentang daerah kajian sebelum dilakukan analisis lebih lanjut.

Model Terain Digital (DTM) adalah model topografis tanah terbuka yang

memungkinkan pengguna memahami karakteristik terain yang mungkin

tersembunyi pada Model Permukaan Digital (DSM). DTM secara digital

menghilangkan vegetasi, bangunan, dan fitur budaya serta menyisakan terain di

bawahnya. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan aplikasi perangkat lunak

paten, penyuntingan manual, dan proses kontrol kualitas yang mengambil elevasi

terain berdasarkan pengukuran tanah terbuka yang ada pada data radar original

(Anonimus 2007).

DTM (bersama dengan alat analisis permukaan) mendukung aplikasi seperti

pengembangan peta topografis. Ini juga merupakan komponen berharga dalam

analisis yang melibatkan berbagai karakteristik terain, seperti profil, potongan

melintang, garis pandang, aspek, dan kemiringan. DTM juga mendukung

pemodelan banjir, aplikasi pertanian, aplikasi PND, pemetaan internet, dan

aplikasi Advanced Driver Assistance System (ADAS).

Resolusi spasial yang digunakan untuk penurunan atribut-atribut DTM

sebesar 400 x 400 meter. Hal ini dilakukan karena sekaligus membentuk dan

memberi grid/sel secara otomatis untuk masukan model AGNPS. Model AGNPS

memiliki keterbatasan dalam kapasitas jumlah sel yaitu maksimal sebanyak 1900

grid/sel untuk setiap daerah kajian. Semakin kecil resolusi yang digunakan maka

data semakin akurat, namun harus juga memperhatikan tingkat kesulitannya yang

akan semakin besar apabila terlalu banyak grid/sel yang terbentuk sehingga tidak

efektif dalam pengoperasian model AGNPS.

Penggunaan SIG dapat mempermudah dalam kegiatan pengelolaan daerah

aliran sungai (DAS). Sebagai contoh adalah penggunaan hydrologic modelling

dengan dukungan program ArcView Spatial Analyst yang memungkinkan untuk

menurunkan dan menganalisis beberapa parameter permukaan dari DTM yang

merupakan karateristik hidrologi dari daerah kajian. Analisis permukaan ini juga

diperlukan untuk mendukung pembentukan parameter-parameter masukan model

AGNPS secara komputasi sehingga data masukan model AGNPS akan lebih cepat

didapatkan dengan keakuratan yang baik.

Atribut-atribut yang dapat diturunkan dari DTM yang berkaitan dengan

input model AGNPS dengan menggunakan extension DEMAT, yaitu :

1. Slope, adalah keadaan suatu bentang areal/lahan dengan tingkat

perubahan kemiringan tertentu yang dinyatakan dalam persen atau derajat

yang dapat dihitung dengan dua metode, yaitu metode Zevenbergen dan

Thorne (untuk permukaan halus atau lebih datar) dan metode Horn (untuk

permukaan kasar). Untuk penelitian ini digunakan metode Horn karena

sebagian besar lahan di Sub DAS Jeneberang permukaannya kasar yang

ditandai dengan bentuk lahan yang cembung (bukit) dan cekung (lembah).

2. Curvature, yaitu bentuk permukaan untuk memahami proses aliran yang

secara umum dibagi 2, yaitu convex (cembung) dan concave (cekung).

3. Profile curvature, yaitu curvature suatu permukaan dalam arah

kemiringan. wilayah DTA Jeneberang Hulu didominasi oleh bentuk

cembung (214 grid) dan bentuk cekung (209 grid) dengan luas 1 grid

sebesar 16 ha (400 x 400 meter). Hal ini menunjukkan bahwa potensi

pengikisan/erosi aliran cukup besar namun diimbangi oleh potensi

pengendapan (deposit) yang cukup besar pada beberapa titik kawasan.

Kemudian dilakukan penurunan parameter permukaan yang merupakan

komponen hidrologi dan geomorfologi yang meliputi :

1. Flow direction (arah aliran), yaitu arah dimana air mengalir keluar dari

grid/sel tersebut. Dalam ArcView Spatial Analyst, keluaran dari arah

aliran adalah grid yang mempunyai nilai antara 1 sampai 128 yang akan

mengalir dari sebuah sel/grid khusus seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.

Gambar 3 Arah-arah aliran dari suatu sel khusus dinyatakan dengan angka 1-128.

Grid DTM setelah penghilangan sink akan digunakan untuk menghasilkan

arah aliran selain arah aliran utama. Sink merupakan lembah yang sempit

dimana lebar lembah tersebut lebih kecil dari ukuran piksel itu sendiri dan

tidak menempati banyak sel. Keberadaan sink ini dapat mengganggu

topologi aliran karena aliran yang menuju sink tersebut. Sehingga untuk

mendapatkan grid arah aliran (flow direction) yang kontinyu, sink perlu

dihilangkan. Arah aliran ini akan dijadikan parameter masukan model

AGNPS sebagai parameter aspek. Hal ini dilakukan karena parameter

aspek pada model AGNPS memiliki karateristik yang serupa dengan

karateristik arah aliran pada model SIG, seperti yang ditampilkan pada

Tabel 2.

Tabel 2 Nilai arah aliran antara hasil ArcView dengan masukan model

AGNPS Arah aliran ArcView Model AGNPS

Utara 64 1 Timur laut 128 2 Timur 1 3 Tenggara 2 4 Selatan 4 5 Barat daya 8 6 Barat 16 7 Barat laut 32 8

Sumber : Penurunan DTM dan Young et al. (1990)

2. Flow accumulation (akumulasi aliran), yaitu grid yang menampung aliran

dari sel-sel dibelakangnya. Akumulasi aliran diturunkan dari grid arah

aliran guna menentukan mana dan berapa jumlah sel yang mengalir

menuju grid/sel lain yang menerima aliran tersebut. Grid-grid yang

mempunyai akumulasi aliran yang tinggi dapat diidentifikasikan sebagai

sungai atau saluran. Untuk mengetahui akumulasi aliran pada permukaan,

nilai dari setiap sel mempresentasikan total nilai dari sel yang mengalir ke

dalam sel tersebut. Sel yang mempunyai akumulasi yang tinggi adalah

areal yang terkosentrasi aliran, seperti pada Gambar 4.

Gambar 4 Bentuk representasi akumulasi aliran.

3. Flow length (panjang aliran), yaitu panjang garis aliran yang terpanjang

dalam saluran air yang dihitung untuk setiap sel/grid.

4. Stream network (jaringan sungai), yaitu sistem jaringan sungai yang dapat

ditentukan dari hasil akumulasi aliran. Dalam sistem ini juga dapat

ditentukan ordo tiap segmen jaringan sungai dengan metode yang

tersedia, yaitu teknik Schrave dan Strahler. Untuk penelitian ini jaringan

sungai dapat ditentukan melalui pengoperasian model AV-SWAT hasil

turunan dari data DEM yang secara otomatis akan membentuk jaringan

sungai berdasarkan bentuk topografi/kontur, seperti yang terlihat pada

Gambar 5.

Gambar 5 Peta jaringan sungai DTA Jeneberang Hulu.

3.3.6 Pembangkitan Data Masukan Model AGNPS dengan SIG

Pembangkitan data setiap sel sebagai masukan model AGNPS dilakukan

menggunakan software ArcView versi 3.2. Tahapan pembangkitan data setiap sel

yaitu peta kontur, peta jaringan sungai, peta jenis tanah dan peta penutupan lahan

di overlay dengan peta DTA yang telah terbentuk tadi dan dilakukan pemotongan

menggunakan extension Geoprocessing Wizard untuk memperoleh peta seluas

DTA. Selanjutnya dilakukan gridding (convert to grid) dengan resolusi 400 x 400

meter berdasarkan peta DEM (Digital Elevation Model) dan dilakukan

penambahan data-data atribut berupa nilai parameter masukan model AGNPS

yang sesuai dengan peta peta kontur, peta jaringan sungai, peta jenis tanah dan

peta penutupan lahan. Parameter-parameter masukan model AGNPS yang dapat

diturunkan dari peta-peta tadi, disajikan selengkapnya pada Gambar 6.

Gambar 6 Analisis spasial dan pembangkitan data model AGNPS.

Keterangan : DEM = Digital Elevation Model P = Faktor konservasi tanah SL = Kemiringan lereng SCC = Konstanta kondisi permukaan LS = Panjang lereng n = Koefisien kekasaran Manning FD = Arah aliran COD = Kebutuhan oksigen kimiawi T = Tekstur CI = Indikator saluran K = Faktor erodibilitas tanah CS = Kemiringan saluran CN = Bilangan kurva aliran permukaan CL = Panjang saluran C = Faktor pengelolaan tanaman DTA = Daerah tangkapan air

Peta Digital Jaringan Sungai

Peta Digital Topografi

Peta Digital Penutupan Lahan

Peta Digital Tanah

TIN

DEM

Konversi ke bentuk grid resolusi 400x400 m Overlay

CI CL Curvature Overlay FD FA SL DTA

Penentuan nilai parameter masukan

model AGNPS

CN SCC n P C K Tekstur

Konversi ke bentuk point

Data masukan model AGNPS

Penggabungan tabel atribut

3.3.6.1 Kemiringan lereng, panjang lereng, bentuk lereng dan arah aliran

Parameter masukan model AGNPS yang berupa kemiringan lereng, panjang

lereng, bentuk lereng dan arah aliran dapat diturunkan dari peta kontur. Parameter

panjang lereng diukur dengan menggunakan peta kontur, sedangkan parameter

kemiringan lereng, bentuk lereng dan arah aliran diturunkan dari data DEM. DEM

merupakan suatu model yang mempresentasikan ketinggian muka bumi dengan

format raster (resolusi 400 x 400 meter). Tahapan dalam pembangkitan data

masukan parameter kemiringan lereng dan arah aliran sebagai berikut :

1. Pembuatan DEM dilakukan dengan cara mengubah peta kontur menjadi

TIN, selanjutnya melakukan gridding (convert to grid) terhadap TIN

dengan ukuran sel sesuai dengan luas grid model AGNPS yaitu sebesar

400 x 400 meter (16 ha).

2. Data kemiringan lereng diperoleh dengan menggunakan metode Horn

untuk permukaan yang kasar yang diperoleh dari data DEM dengan

menggunakan extension DEMAT dengan satuan kemiringan lereng berupa

persen. Dalam mengetahui besarnya kemiringan lereng setiap sel, maka

data hasil perhitungan DEMAT diubah menjadi bentuk point dengan

menggunakan extension Hydrologic Modelling v 1.1 (pour points as point

shape).

3. Data panjang lereng (JL) diketahui melalui pengukuran secara manual

berdasarkan peta kontur. Dengan bantuan grid yang telah terbentuk

sebelumnya, perhitungan panjang lereng (JL) menggunakan prinsip

Phytagoras. Untuk pengukuran panjang lereng digunakan persamaan :

JL = Cos

JD (10)

Dimana, JL = panjang lereng (feet)

JD = panjang lereng datar (pengukuran di peta kontur)

Cos = cosinus kemiringan lereng (metode Horn)

4. Bentuk lereng diperoleh dari peta turunan DEM dengan menggunakan

extension DEMAT (profile curvature). Bentuk lereng yang dihasilkan

berupa seragam/datar yang bernilai 0, cekung bernilai negatif (-), dan

cembung bernilai positif (+).

5. Arah aliran merupakan parameter yang sangat penting dalam model

AGNPS. Arah aliran setiap sel diperoleh dari data DEM dengan

menggunakan extension Hydrologic Modelling v 1.1. Selanjutnya

dilakukan pengkodean arah aliran sesuai dengan pengkodean arah aliran

pada model AGNPS (angka 1 hingga 8).

Berdasarkan kondisi biofisik DTA Jeneberang Hulu, sebagian besar

topografinya landai (8-15 %). Hasil dari penurunan atribut DTM yang telah

dilakukan, kemiringan lereng menggunakan metode Horn menghasilkan rentang

kelerengan yang cukup jauh antara 1,732-79,006 %.

Panjang lereng adalah jarak bagian permukaan dari titik dimulainya aliran

ke titik dimana aliran menjadi terkosentrasi atau aliran memasuki saluran. Panjang

lereng DTA Jeneberang Hulu bervariasi dari 565,73-695,30 meter. Dalam

masukan model berupa parameter panjang lereng dilakukan penyesuaian dengan

nilai maksimum model. Nilai maksimum parameter panjang lereng dalam model

AGNPS sebesar 999 feet (304,5 m). Oleh karena itu, untuk sel-sel yang

mempunyai panjang lereng yang lebih dari 999 feet, maka masukan parameter

panjang lereng sel-sel tersebut harus 999 feet. Untuk wilayah DTA Jeneberang

Hulu yang memiliki panjang lereng lebih besar 304,5 m maka semua sel memiliki

panjang lereng sebesar 999 feet.

Bentuk lereng didasarkan pada bentuk lahan secara rata-rata di dalam sel.

Nilai masukan model yang digunakan adalah 1 untuk bentuk seragam, 2 untuk

bentuk cekung, dan 3 untuk bentuk cembung. Untuk wilayah DTA Jeneberang

Hulu sebagian besar didominasi oleh bentuk cembung dan cekung, bentuk

seragam/datar tidak ditemukan oleh hasil penurunan atribut DTM.

3.3.6.2 Tekstur dan faktor erodibilitas tanah

Parameter masukan model AGNPS yang berupa tekstur tanah dan faktor

erodibilitas tanah diturunkan dari peta jenis tanah. Masing-masing jenis tanah

dilakukan penambahan data atribut berupa nilai erodibilitas tanah yang mengacu

pada hasil penelitian Puslitbang Pengairan (1966) dalam Triandayani (2004).

Masukan nilai tekstur model AGNPS disajikan dalam Tabel 3.

Tabel 3 Nilai masukan tekstur model AGNPS

Tekstur Nilai Masukan Model Air 0

Pasir 1 Lempung 2

Liat 3 Gambut 4

Sumber: Young et al. (1990)

Tahapan dalam pembangkitan data masukan parameter tekstur tanah dan

faktor erodibilitas tanah sebagai berikut :

1. DTA yang telah terbentuk dari hasil model AV-SWAT di overlay dengan

peta jenis tanah untuk mendapatkan peta jenis tanah seluas DTA

Jeneberang Hulu. Dari peta jenis tanah ini diturunkan dua nilai parameter

masukan AGNPS, yaitu nilai erodibilitas tanah (Lampiran 1) dan tekstur

tanah (Tabel 10) untuk setiap jenis tanah. Kedua nilai parameter tersebut

di input dan di edit ke dalam atribut peta jenis tanah melalui fasilitas query

dan calculate pada ArcView.

2. Pembentukan grid (convert to grid) untuk peta jenis tanah seluas DTA

yang telah berisi kedua nilai parameter tadi dengan cara di overlay dengan

peta DEM sebagai dasar grid yang beresolusi 400 x 400 meter. Setelah itu

diubah menjadi format point, agar masing-masing grid memiliki nilai dari

parameter tadi.

3.3.6.3 Faktor pengelolaan tanaman, faktor tindakan konservasi tanah, koefisien kekasaran Manning, dan bilangan kurva aliran

permukaan

Data spasial dari peta penutupan lahan dapat digunakan untuk memperoleh

masukan parameter-parameter model AGNPS yaitu faktor pengelolaan tanaman

(C), faktor tindakan konservasi tanah (P), koefisien kekasaran Manning (n),

bilangan kurva aliran permukaan (CN), dan konstanta kondisi permukaan (SCC).

Tahapan dalam pembangkitan data masukan beberapa parameter dari peta

penutupan lahan sebagai berikut :

1. DTA yang telah terbentuk dari hasil model AV-SWAT di overlay dengan

peta penutupan lahan untuk mendapatkan peta penutupan lahan seluas

DTA Jeneberang Hulu. Dari peta penutupan lahan ini diturunkan enam

nilai parameter masukan AGNPS, yaitu faktor tindakan konservasi tanah

(Lampiran 2), faktor pengelolaan tanaman (Lampiran 3), koefisien

kekasaran Manning (Lampiran 4), bilangan kurva aliran permukaan

(Lampiran 5), dan konstanta kondisi permukaan (Lampiran 5) untuk setiap

jenis pengggunaan lahan. Nilai-nilai parameter tersebut di input dan di edit

ke dalam atribut peta penutupan lahan melalui fasilitas query dan calculate

pada ArcView.

2. Pembentukan grid (convert to grid) untuk peta penutupan lahan seluas

DTA yang telah berisi keenam nilai parameter tadi dengan cara di overlay

dengan peta DEM sebagai dasar grid yang beresolusi 400 x 400 meter.

Setelah itu diubah menjadi format point, agar masing-masing grid

memiliki nilai dari parameter tadi.

Nilai masukan faktor pengelolaan tanaman dan faktor tindakan konservasi

tanah berdasarkan teknik konservasi yang dominan diterapkan ini diperoleh dari

peta penutupan lahan wilayah DTA Jeneberang Hulu yang telah diubah dalam

bentuk grid/sel dan secara spasial ditampilkan pada Lampiran 6.

3.3.6.4 Indikator saluran

Parameter model AGNPS yang berupa indikator saluran diperoleh dari peta

jaringan sungai yang di overlay dengan peta grid. Parameter yang menyertai

parameter indikator saluran yaitu panjang saluran, bentuk saluran, kemiringan

lereng saluran, dan kemiringan sisi saluran. Panjang saluran diukur berdasarkan

panjang sungai pada masing-masing sel dan diubah dalam satuan feet. Parameter

kemiringan saluran diasumsikan sebesar 50 % dari kemiringan lereng lahan,

sedangkan kemiringan sisi saluran diasumsikan sebesar 10 % (Young et al.,

1990).

Tahapan dalam pembangkitan data masukan parameter dari peta jaringan

sungai sebagai berikut :

1. DTA yang telah terbentuk dari hasil model AV-SWAT di overlay dengan

peta jaringan sungai untuk mendapatkan peta jaringan sungai seluas DTA

Jeneberang Hulu. Dari peta jaringan sungai ini diturunkan dua nilai

parameter masukan AGNPS, yaitu panjang saluran dan bentuk saluran.

Nilai-nilai parameter tersebut di input dan di edit ke dalam atribut peta

penutupan lahan melalui fasilitas query dan calculate pada ArcView.

2. Pembentukan grid (convert to grid) untuk peta jaringan sungai seluas DTA

yang telah berisi kedua nilai parameter tadi dengan cara di overlay dengan

peta DEM sebagai dasar grid yang beresolusi 400 x 400 meter. Setelah itu

diubah menjadi format point, agar masing-masing grid memiliki nilai dari

parameter tadi.

Indikator saluran mengidentifikasikan ada tidaknya saluran serta jenis

saluran dalam wilayah DTA Jeneberang Hulu. Sungai utama di DTA Jeneberang

Hulu diasumsikan sebagai saluran perennial sedangkan anak-anak sungainya

diasumsikan sebagai saluran intermitten. Sebagai data masukan model AGNPS,

saluran perennial bernilai 7, saluran intermitten bernilai 6, dan yang tidak terdapat

saluran bernilai 1. Saluran perennial (saluran permanen) merupakan aliran yang

mengalir sepanjang tahun dengan debit yang lebih tinggi pada musim hujan dan

permukaan air tanah selalu berada di atas sungai. Sedangkan saluran intermitten

(saluran musiman) merupakan aliran air yang mengalir pada musim hujan saja

dan permukaan air tanah berada di atas dasar sungai hanya selama musim hujan

saja, sedangkan pada musim kemarau permukaan tersebut berada di bawah dasar

sungai (Seyhan 1990).

3.3.6.5 Penggabungan atribut data masukan model AGNPS

Atribut dari masing-masing parameter turunan peta kontur, peta jaringan

sungai, peta jenis tanah dan peta penutupan lahan yang telah diubah menjadi

format point selanjutnya digabung melalui fasilitas ArcView menggunakan

extension Geoprocessing Wizard (joined table). Hasil gabungan tersebut

berbentuk sebuah tabel atribut file point gabungan yang berisi semua parameter-

parameter masukan model AGNPS untuk setiap sel/grid.

3.3.6.6 Parameter masukan model yang diasumsikan konstan

Selain parameter tersebut dalam penelitian beberapa parameter masukan

model AGNPS diasmsikan konstan yaitu : 1) Indikator penggunaan pupuk, 2)

Ketersediaan pupuk pada permukaan tanah, 3) Point source indicator, 4) Sumber

erosi tambahan, dan 5) Indikator impoundment.

3.3.7 Pemasukan Data ke Model AGNPS Dalam melakukan pemasukan data ke dalam model AGNPS, ada dua tahap

yang dapat dilakukan, yaitu :

1. Masukan data inisial model yang meliputi : nama DAS, luas dan jumlah

sel/grid, curah hujan, dan energi intensitas hujan 30 menit. Ukuran sel

yang digunakan dalam model yaitu 400 x 400 meter dengan luas sel

sebesar 16 ha. Yang diperoleh dari hasil pembentukan grid DTM, dimana

grid/sel DTM secara otomatis akan membentuk sesuai dengan keinginan

resolusi yang dibutuhkan. Grid/sel ini juga dijadikan acuan dalam

pembentukan parameter-parameter setiap sel masukan model AGNPS.

Dari luasan 16 ha per sel menghasilkan sel model sebanyak 423 sel seperti

yang terlihat pada Gambar 7. Sehingga DTA Jeneberang Hulu dengan luas

6804,72 ha, dalam sel model menjadi 6768 ha dan terjadi pengurangan

luasan sebesar 36,74 ha (0,54 %).

Gambar 7 Masukan data inisial model.

Curah hujan yang diamati adalah jumlah curah hujan harian rata-rata, yang

merupakan curah hujan harian selama 12 bulan (hasil pengelompokan data

CH selama 5 tahun). Contoh curah hujan harian rata-rata yang tertinggi

terjadi pada tanggal 1 Januari sebesar 31,66 mm (1,25 inches) dengan nilai

energi intensitas hujan 30 menit untuk kejadian hujan pada tanggal 1

Januari sebesar 25,894 m.ton.cm/ha/jam. Contoh nilai curah hujan harian

dan energi intensitas hujan 30 menit (EI 30) yang tertinggi inilah yang

akan digunakan dalam memprediksi besarnya volume aliran permukaan,

debit puncak aliran permukaan, laju erosi dan sedimentasi.

2. Masukan data setiap sel model yang meliputi : penomoran sel, sel

penerima, arah aliran, kemiringan lereng, panjang dan bentuk lereng,

faktor erodibilitas (K) dan tekstur tanah, faktor pengelolaan tanaman (C),

faktor tindakan konservasi tanah (P), bilangan kurva aliran permukaan

(CN), koefisien kekasaran Manning (n), faktor kebutuhan Oksigen

kimiawi (COD), konstanta kondisi permukaan (SCC), dan indikator

saluran (panjang saluran dan kemiringan saluran), seperti yang

ditampilkan pada Gambar 8.

Gambar 8 Masukan data setiap sel model.

Penomoran sel dilakukan sesuai dengan prosedur model AGNPS yaitu

dimulai dari ujung sebelah kiri atas menuju ke sel sebelah kanan dan

dilanjutkan ke sel berikutnya secara berurutan ke bawah. Outlet sebagai

tempat terkosentrasinya aliran merupakan sel yang terakhir dalam model

berada pada sel nomor 169 dengan penggunaan lahan berupa hutan. Sel

penerima merupakan sel yang menerima aliran permukaan dari sel yang

terletak di atasnya, sedangkan arah aliran mengidentifikasik