13

13

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA KONDISI HIDROLOGIS DAS

II.1. Siklus Hidrologi

Hidrologi adalah suatu ilmu tentang kehadiran dan gerakan air di alam. Secara

khusus menurut SNI No. 1724-1989-F hidrologi didefinisikan sebagai ilmu yang

mempelajari sistem kejadian air di atas, pada permukaan, dan di dalam tanah.

Definisi tersebut terbatas pada hidrologi rekayasa. Secara luas hidrologi meliputi

pula pergerakan dan distribusi, berbagai bentuk air, termasuk transformasi antara

keadaan cair, padat dan gas dalam atmosfir, di atas, dan di bawah permukaan

tanah. Di dalamnya tercakup pula air laut yang merupakan sumber dan penyimpan

air yang mengaktifkan kehidupan di planet bumi ini. (Joyce, 1982).

Daur atau siklus hidrologi adalah suatu siklus yang mensimulasikan

keseimbangan air baik di lautan, atmosfer, maupun di badan air dan

pergerakannya dari laut ke udara, kemudian jatuh ke permukaan tanah dan

akhirnya mengalir ke laut kembali baik secara fisik maupun geografis. Siklus

peristiwa tersebut sebenarnya tidaklah sesederharna yang kita bayangkan, karena:

1. Pertama, daur itu dapat berupa daur pendek, yaitu hujan yang segera dapat

mengalir kembali ke laut.

2. Kedua, tidak adanya keseragaman waktu yang diperlukan oleh suatu daur.

Selama musim kemarau kelihatannya daur seolah-olah berhenti, sedangkan

dalam musim hujan berjalan kembali.

3. Ketiga, intensitas dan frekuensi daur tergantung pada letak geografi dari

keadaan iklim suatu lokasi. Siklus ini berjalan karena adanya sinar matahari.

Posisi matahari akan berubah setiap masa menurut meridiennya (meskipun

pada dasarnya posisi bumi yang berubah).

4. Keempat, berbagai bagian daur dapat menjadi sangat kompleks, sehingga kita

hanya dapat mengamati bagian akhir saja terhadap suatu curah hujan di atas

permukaan tanah yang kemudian mencari jalannya untuk kembali ke laut.

14

14

Gambar II.1. Siklus hidrologi

Air laut menguap karena radiasi matahari menjadi awan dan kemudian awan yang

terjadi oleh penguapan air bergerak di atas daratan karena tertiup angin.

Presipitasi yang terjadi karena adanya tabrakan antara butir-butir uap air akibat

desakan angin, dapat berbentuk hujan atau salju. Presipitasi tersebut kemudian

jatuh tertarik oleh gravitasi bumi dan jatuh ke tanah yang kemudian menimbulkan

limpasan (runoff) yang mengalir kembali ke laut. Dalam usahanya mengalir

kembali ke laut beberapa di antaranya masuk kembali ke dalam tanah (infiltrasi)

dan bergerak terus ke bawah (perkolasi) ke dalam daerah jenuh (saturated zone)

yang terdapat di bawah permukaan air tanah atau yang dinamakan permukaan

freatik. Air dalam daerah ini bergerak perlahan-lahan melewati akuifer masuk ke

sungai maupun langsung masuk ke laut.

Air yang masuk ke dalam tanah (infiltrasi) memberi hidup kepada tumbuhan

namun ada diantaranya naik ke atas lewat akuifer diserap akar dan batangnya

sehingga terjadi transpirasi, yaitu evaporasi (penguapan) lewat tumbuh-tumbuhan,

melalui bagian bawah daun (stomata). Air yang tertahan di permukaan tanah

(surface detention) sebagian besar mengalir kembali masuk ke sungai-sungai

sebagai limpasan permukaan (surface runoff) ke dalam palung sungai.

15

15

Permukaan sungai dan danau juga mengalami penguapan (evaporasi), sehingga

masaih ada lagi air yang dipindahkan menjadi uap. Akhirnya, air yang tidak

menguap ataupun mengalami infiltrasi tiba kembali ke laut melewati palung-

palung sungai. Air tanah yang bergerak jauh lebih lambat mencapai laut dengan

jalan melewati alur-alur masuk ke sungai atau langsung merembes ke pantai-

pantai, sehingga seluruh daur telah dijalani dan kemudian akan berulang kembali.

Dengan demikian ada empat proses penting dalam daur hidrologi yang perlu

difahami, yaitu: a). presipitasi, b). evaporasi, c). infiltrasi serta d). limpasan

permukaan (surface runoff) dan limpasan air tanah (subsurface runoff).

II.2. Komponen-Komponen Hidrologi

Dalam model fisik hidrologi terdapat banyak komponen yang mempengaruhi

siklus hidrologi, beberapa komponen tersebu adalah ;.

II.2.1 Curah Hujan

Hujan merupakan suatu bentuk presipitasi, atau turunan cairan dari angkasa,

seperti salju, hujan es, embun, dan kabut. Hujan terbentuk apabila titik air yang

terpisah jatuh ke bumi dari awan. Tidak semua air hujan sampai ke permukaan

bumi, sebagian menguap kembali ketika jatuh melalui udara kering, sejenis

presipitasi yang dikenali sebagai virga. Kondisi yang diperlukan untuk terjadinya

hujan ini adalah pendinginan udara yang datang sehingga batas jenuh uap air,

pengembunan (perubahan uap air dalam bentuk awan) dimana dibutuhkan inti

pembentukan, dan adanya penggabungan inti-inti air di awan atau kristal es

menjadi partikel yang cukup besar untuk jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan

atau salju. (Nelson, 2005).

Hujan memainkan peranan penting dalam siklus hidrologi, dimana kelembaban

dari laut menguap, bertukar menjadi awan, terkumpul menjadi awan, lalu turun

kembali ke bumi, dan akhirnya kembali ke laut melalui sungai dan anak sungai

untuk mengulangi kembali daur ulang tersebut. Jumlah air hujan diukur

menggunakan pengukur hujan dan dinyatakan sebagai kedalaman air yang

terkumpul pada permukaan rata yang diukur kurang lebih setiap 0,25 mm.

Biasanya hujan memiliki kadar asam pH 6. Hujan di bawah pH 5 – 6, dianggap

sebagai hujan asam. Banyak orang menganggap bahwa bau yang dicium pada saat

16

16

hujan dianggap wangi atau menyenangkan. Sumber dari bau ini adalah petrichor,

minyak yang diproduksi oleh tumbuhan, kemudian diserap oleh batuan dan tanah,

dan kemudian dilepas ke udara pada saat hujan. Suatu presipitasi umumnya

digolongkan berdasarkan faktor utama yang mempengaruhi pengangkatan (lifting)

udara, sehingga terjadi proses pendinginan yang cukup untuk membentuk

presipitasi. (Linsley, 1969).

Hujan yang turun ke bumi tidak berlangsung merata di seluruh wilayah

(geografis) maupun di setiap waktu, namun terdistribusi sesuai kedua kondisi

tersebut.

a. Distribusi geografis. Faktor-faktor yang menentukan besarnya curah hujan

rata-rata tahunan di suatu daerah/tempat adalah latitude, suhu laut dan air

laut, posisi dan luas daerah, efek geografis, jarak/sumber lembah, dan

ketinggian. Latitude berhubungan dengan sirkulasi atmosfer. Umumnya curah

hujan meningkat besarnya dari arah pantai ke pegunungan di daerah

pedalaman. Curah hujan juga berubah dengan ketinggian lereng, meningkat

sampai ketinggian tertentu (+ 900 meter) dan kemudian berkurang, karena

kejenuhan kelembaban spesifik dan dengan itu juga banyaknya air maksimum

di dalam suatu kolom di atas permukaan tanah berkurang.

b. Distribusi menurut waktu. Jatuhnya hujan terjadi menurut suatu pola dan

siklus tertentu. Hanya kadang-kadang terjadi penyimpangan-penyimpangan

pada pola tersebut. Namun biasanya pada waktu tertentu akan kembali pada

pola yang teratur. Dalam suatu series data hujan terdapat fluktuasi-fluktuasi

yang fasa dan amplitudonya tidak teratur. Dengan mengadakan perataan

(smoothing) seperlunya maka kita bisa mendapatkan variasi yang nampaknya

akan menyerupai variasi siklus. Meski demikian, data curah hujan yang

tersedia tidak cukup panjang untuk menyatakan fluktuasi-fluktuasi jangka

panjang sedangkan variasi-variasi jangka pendek biasanya tidak teratur

sehingga bisa didapatkan banyak sekali siklus. Di antara variasi-variasi

tersebut, terdapat yang kita kenal dengan variasi musiman. Distribusi hujan

musiman ini biasanya terjadi sebagai hujan konvektif yang disebabkan oleh

naiknya udara panas ke tempat yang lebih dingin atau hujan orografik yang

disebabkan naiknya udara yang terpusatkan di suatu daerah atau sebagai

17

17

hujan siklonik, terjadi dari naiknya udara yang terpusatkan di suatu daerah

yang tekanan rendah. Dan sebagian hujan di Indonesia terjadi sebagai hujan

konvektif.

Karena adanya infiltrasi, intersepsi dan tertahannya air hujan di bagian-bagian

rendah maka besarnya aliran (debit) di dalam sungai tidak sama dengan

banyaknya air hujan yang jatuh di daerah aliran. Banyaknya air hujan yang hilang

sangat dipengaruhi oleh keadaan meteorologis di wilayah pengalirannya. Faktor-

faktor meteorologis yang mempengaruhi banyaknya kehilangan air adalah:

a. Hujan, Yaitu besarnya hujan, intensitas hujan, luas daerah hujan, distribusi

musiman dan di daerah yang juga terdapat salju juga proporsi dari salju dan

hujan. Banjir besar terjadi jika hujan terjadi tidak merata di seluruh daerah

aliran dengan intensitas yang tinggi serta lama waktu hujan yang panjang.

Akan tetapi keadaan hujan yang demikian tersebut belum tentu menyebabkan

terjadinya banjir yang maksimum di dalam sungai.

b. Suhu udara. Besarnya evaporasi dan transpirasi sangat tergantung pada suhu

udara, demikian pula kelembaban tanah dan adanya salju. Semakin tinggi

suhu udara maka akan semakin besar pula tingkat evaporasi.

c. Kelembaban relatif. Hal ini juga besar pengaruhnya pada evaporasi dan

transpirasi. Semakin tingi kelembaban maka akan semakin kecil evaporasi.

d. Angin. Mempengaruhi juga besarnya evaporasi. Semakin besar kecepatan

angin, maka akan semakin cepat tingkat evaporasi.

Sedangkan faktor daerah aliran yang mempengaruhi kehilangan air adalah:

a. Luas dan bentuk daerahnya yang dihitung tiap km2. Debit sungai dengan

daerah aliran sungai yang kecil biasanya lebih besar kehilangan air daripada

debit sungai dengan daerah aliran yang lebih luas. Ini disebabkan karena pada

daerah kecil, air hujan mudah mencapai sungai, selain itu biasanya pada

daerah yang lebih besar banyak terdapat rawa, danau, dll. yang bisa menahan

air hujan.

b. Kepadatan drainase, yaitu panjang dari saluran-saluran per satuan luas

daerahnya. Kepadatan drainase yang kecil menunjukkan bahwa secara relatif

18

18

pengaliran melalui permukaan tanah memerlukan perjalanan yang panjang

untuk mencapai sungai.

c. Geologi. Sifat – sifat tanah memiliki pengaruh pada banyaknya kehilangan

air. Kerapatan dan tebalnya lapisan tanah yang kedap air sangat menentukan

besarnya infiltrasi dan evaporasi.

d. Keadaan topografi. Di daerah yang keadaan tanahnya miring terdapat aliran

permukaan yang deras dan besar dan berpengaruh pada kecepatan

meningkatnya banjir.

e. Elevasi rata-rata. Hujan yang lebat umumnya lebih banyak terjadi pada

daerah pegunungan dari pada di daerah yang datar.

II.2.2 Evaporasi dan Transpirasi

Evaporasi merupakan faktor penting dalam studi tentang pengelolaan dan

pengembangan sumber daya air. Evaporasi sungai mempengaruhi debit sungai,

besarnya kapasitas waduk, kapasitas pompa untuk irigasi, penggunaan konsumtif

untuk tanaman dan lain-lain. Evaporasi adalah proses dimana air berubah menjadi

uap atau gas. Evaporasi akan terjadi di permukaan air saat atmosfir di atasnya

memiliki kelembaban relatif kurang dari 100%.

Sumber energi utama evaporasi adalah radiasi matahari. Jumlah evaporasi

dipengaruhi oleh radiasi matahari, kecepatan angin, kelembaban relatif, suhu, dan

tingkat turbulensi udara di atas permukaan evaporasi, sebagaimana oleh

perbedaan tekanan uap air antara permukaan air dan udara tidak jenuh di atasnya.

Di daerah yang beriklim sedang hingga lembab, kehilangan air melalui evaporasi

bebas dapat mencapai 60 cm/tahun dan kira-kira 45 cm lewat evaporasi

permukaan tanah. Di daerah beriklim kering seperti Irak dan Saudi Arabia, angka

tersebut dapat menjadi 200 cm dan 10 cm. (Soemarto, 1995)

Semua jenis tanaman memerlukan air untuk kelangsungan hidupnya. Dan masing-

masing tanaman berbeda tingkat kebutuhan airnya. Namun demikian hanya

sebagian kecil air saja yang tertinggal di dalam tubuh tumbuhan, sedangkan

sisanya diserap oleh akar-akar dan dahan-dahan untuk kemudian ditranspirasikan

19

19

melalui daun. Transpirasi adalah proses dimana air mengalir (merambat) melalui

tumbuhan untuk kemudian lepas ke atmosfer sebagai uap air hasil metabolisme

tumbuhan. Transpirasi tumbuhan selama musim tumbuh dapat bernilai 100 kali

lebih banyak dari jumlah air biologis pada tumbuhan di suatu masa tertentu.

Jumlah air yang ditranspirasikan oleh tumbuhan dapat bertambah besar, misalnya

pada pohon yang besar dengan akar-akarnya yang sangat dalam menembus tanah.

Jumlah air yang akan ditranspirasikan akan lebih banyak jika dibandingkan air

tersebut dievaporasikan sebagai air bebas. Proses transpirasi berjalan terus hampir

sepanjang hari di bawah pengaruh sinar matahari, dan pada malam hari pori-pori

daun menutup. Apabila stomata tersebut menutup, maka proses transpirasi

terhenti.

Istilah evapotranspirasi sering digunakan untuk mengkombinasikan air yang

menguap melalui evaporasi dari permukaan tanah dan transpirasi dari kelembaban

tanah dan udara melalui vegetasi. Jumlah kadar air yang hilang dari

evapotranspirasi tergantung pada ketersediaan air yang cukup (hujan, dan lain –

lain), faktor iklim seperti suhu dan kelembaban, serta tipe dan cara kultivasi

tumbuh-tumbuhan tersebut. Jika jumlah air yang tersedia sangat banyak dan

berlebihan dari yang diperlukan tumbuhan selama proses transpirasi, maka jumlah

air yang ditranspirasikan akan lebih besar dibandingkan dengan keperluan,

sehingga evaporasi pada kondisi ini disebut evaporasi potensial. Sedangkan

evaporasi yang tetap terjadi pada kondisi air cukup dan tidak berlebihan disebut

dengan kejadian evaporasi aktual.

Lebih lanjut mengenai analisis evaporasi dan transpirasi ini akan dibahas dalam

bagian analisis ketersediaan air pada bab ini.

II.2.3. Limpasan

Sungai mengumpulkan tiga jenis limpasan, yakni limpasan permukaan (surface

runoff), aliran intra (Interflow), dan limpasan air tanah (groundwater runoff) yang

pada akhirnya akan mengalir ke laut. Sirkulasi yang kontinu antara air laut dan air

di daratan melalaui sungai ini berlangsung terus-menerus. Di dalam sistem

penyediaan air minum yang berasal dari air permukaan, sungai merupakan

limpasan sumber air baku air minum.

20

20

Sungai merupakan jalan air yang alami. Laluan melalui sungai merupakan cara

biasa air hujan yang turun di daratan untuk mengalir ke laut atau tampungan air

yang besar seperti danau. Sungai terdiri dari beberapa bagian, bermula dari mata

air yang mengalir ke anak sungai. Beberapa anak sungai akan bergabung untuk

membentuk sungai utama untuk kemudian bertemu dengan air laut di muara.

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi limpasan dapat dibagi menjadi dua

kelompok, yaitu elemen-elemen meteorologi yang diwakili oleh curah hujan dan

elemen-elemen daerah pengaliran yang menyatakan sifat-sifat fisik daerah

pengalirannya. (Sosrodarsono, Takeda, 1987).

a. Elemen-Elemen Meteorologi

Faktor-faktor yang termasuk ke dalam kelompok meteorologi adalah:

Jenis presipitasi

Intensitas curah hujan

Lamanya curah hujan

Distribusi curah hujan dalam daerah pengaliran

Arah pergerakan curah hujan

Curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah

Kondisi – kondisi meteorologi lainnya.

b. Elemen-Elemen Daerah Pengaliran

Kondisi penggunaan lahan

Daerah pengaliran

Kondisi topografi dalam daerah pengaliran

Jenis tanah

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi

II.2.4. Daerah Aliran Sungai (DAS)

Daerah aliran sungai (DAS) dinyatakan sebagai suatu kesatuan wilayah tata air

yang terbentuk secara alamiah yang merupakan tempat air jatuh melalui

presipitasi, meresap dan/atau mengalir dari permukaan tanah ke sungai dan anak –

anak sungainya dari hulu hingga ke muara dan dibatasi oleh punggung gunung

dan bukit yang dapat menampung seluruh curah hujan yang terjadi. Daerah ini

21

21

umumnya dibatasi oleh batas topografi yang berarti ditetapkan berdasarkan tata

aliran air permukaan. Batas ini tidak ditetapkan berdasarkan air tanah karena air

tanah permukaannya selalu berubah sesuai dengan musim dan tingkat kegiatan

pemakaian. Nama suatu DAS ditandai dengan nama sungai yang bersangkutan

dan dibatasi oleh titik kontrol yang dianggap penting, maka DAS ditandai dengan

nama pada titik kontrolnya tersebut sedangkan titik kontrol lainnya berada di

hulunya disebut sebagai Sub-DAS.

Ada tiga aspek yang menjadi perhatian di dalam pengelolaan DAS yaitu jumlah

air yang tersedia (water yield), waktu aliran (timing of water yield), dan

kandungan sedimen. Ketiga aspek tersebut ditentukan oleh perbedaan antara

jumlah curah hujan dengan evapotranspirasi dan kapasitas infiltrasi tanah. Secara

singkat dapat disimpulkan bahwa cara pengelolaan mempengaruhi produktifitas

dan fungsi DAS secara keseluruhan.

Untuk mengukur debit air yang melewati DAS tersebut, biasanya dipasang pos-

pos pengukuran debit. Dalam prakteknya, penetapan batas ini di sungai diperlukan

untuk kepentingan analisis. Dalam penelitian, batas-batas DAS diperlukan untuk

menetapkan daerah yang akan dianalisis. Daerah yang dimaksud akan dihitung

jumlah konsumsi yang digunakan untuk keperluan domestik, pertanian, industri,

dll. (Sri Harto, 1993). Elemen DAS yang berkaitan erat dengan penelitian

hidrologi secara umum (Joyce, 1982) adalah:

1. Kondisi tata penggunaan tanah (land use) karena tanaman memperbesar

intersepsi, infiltrasi, soil moisture, hingga limpasan kecil;

2. Kondisi topografi dan bentuk DAS akan mempengaruhi volume air yang

tertampung dalam saluran, disamping kemiringan yang akan memperkecil

infiltrasi

3. Jenis tanah yang mempengaruhi besarnya infiltrasi

4. Karakteristik jaringan sungai dll.

22

22

II.3. Ketersediaan Air

Salah satu aspek yang harus diketahui sebelum melakukan analisis neraca air

untuk suatu daerah/kawasan adalah jumlah ketersediaan air. Ketersediaan air

dalam pengertian sumber daya air pada dasarnya berasal dari air hujan

(atmosferik), air permukaan dan air tanah. Hujan yang jatuh di atas permukaan

pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) atau Wilayah Sungai (WS) sebagian akan

menguap kembali sesuai dengan proses iklimnya, sebagian akan mengalir melalui

permukaan dan sub permukaan masuk ke dalam saluran, sungai atau danau dan

sebagian lagi akan meresap jatuh ke tanah sebagai imbuhan (recharge) pada

kandungan air tanah yang ada.

Ketersediaan air yang merupakan bagian dari fenomena alam, sering sulit untuk

diatur dan diprediksi dengan akurat. Hal ini karena ketersediaan air mengandung

unsur variabilitas ruang (spatial variability) dan variabilitas waktu (temporal

variability) yang sangat tinggi. Oleh karena itu, analisis kuantitatif dan kualitatif

harus dilakukan secermat mungkin agar dapat dihasilkan informasi yang akurat

untuk perencanaan dan pengelolaan sumber daya air.

Air permukaan adalah air yang mengalir baik secara berkesinambungan maupun

dengan terputus-putus dalam alur sungai atau saluran dari sumbernya yang

tertentu, dimana semua ini merupakan bagian dari sistem sungai yang

menyeluruh. Ilustrasi proses terbentuknya aliran permukaan disajikan pada

Gambar II.2.

Aliran yang terukur di sungai atau saluran maupun danau merupakan potensi debit

air permukaan, begitu halnya dengan air yang mengalir ke dalam tanah,

kandungan air yang tersimpan dalam tanah merupakan potensi debit air tanah.

Dari ketiga sumber air tersebut di atas, yang mempunyai potensi paling besar

untuk dimanfaatkan adalah sumber air permukaan dalam bentuk air di sungai,

saluran, danau/waduk dan lainnya. Penggunaan air tanah sangat membantu

pemenuhan kebutuhan air baku maupun air irigasi pada daerah yang sulit

mendapatkan air permukaan, namun pemanfaatan air tanah membutuhkan biaya

operasional pompa yang sangat mahal.

23

23

Gambar II.2. Ilustrasi proses terbentunya air permukaan

Dalam analisis melakukan ketersediaan air permukaan yang akan digunakan

sebagai acuan adalah debit andalan (dependable flow). Sehingga yang paling

berperan dalam studi ketersediaan air permukaan adalah data rekaman debit aliran

sungai. Rekaman tersebut harus berkesinambungan dalam periode waktu yang

dapat digunakan untuk pelaksanaan proyek penyediaan air. Apabila penyadapan

air akan dilakukan dari sungai yang masih alami, maka diperlukan rekaman data

dari periode-periode aliran rendah yang kristis yang cukup panjang, sehingga

keandalan pasok air dapat diketahui.

Debit andalan adalah suatu besaran debit pada suatu titik kontrol (titik tinjau) di

suatu sungai di mana debit tersebut merupakan gabungan antara limpasan

langsung dan aliran dasar. Debit ini mencerminkan suatu angka yang dapat

diharapkan terjadi pada titik kontrol yang terkait dengan waktu dan nilai

keandalan. Keandalan yang dipakai untuk pengambilan bebas baik dengan

maupun tanpa struktur pengambilan adalah 80%, sedangkan keandalan yang

dipakai untuk pengambilan dengan struktur yang berupa tampungan atau reservoir

adalah sebesar 50%.

24

24

Untuk data aliran yang terbatas dan data hujan yang cukup panjang maka data

aliran tersebut dapat dibangkitkan dengan menggunakan metoda pendekatan

modelling hujan-aliran. Model hujan-aliran yang dapat digunakan adalah Metoda

Mock. Metoda Mock lebih sering dipakai dibandingkan dengan metoda-metoda

yang lain (SMAR, NRECA dll.) karena metoda ini dikembangkan di Indonesia,

penerapannya mudah dan menggunakan data yang relatif lebih sedikit.

II.3.1. Metoda Mock

Hasil penaksiran atau perkiraan debit limpasan (run off) tidak bisa menggantikan

dokumentasi data aliran sungai. Namun dalam hal dimana sangat dibutuhkan

tersedianya data tersebut, maka diperlukan adanya penaksiran atau perkiraan. Ada

banyak metoda untuk menaksir debit limpasan. Akurasi dari masing-masing

metoda tersebut bergantung pada keseragaman dan keandalan data yang tersedia.

Salah satu metoda tersebut adalah Metoda Mock. Metoda Mock adalah suatu

metoda untuk memperkirakan keberadaan air berdasarkan konsep water balance.

Keberadaan air yang dimaksud di sini adalah besarnya debit suatu daerah aliran

sungai. Data yang digunakan untuk memperkirakan debit ini berupa data

klimatologi dan karakteristik daerah aliran sungai.

Metoda Mock dikembangkan oleh Dr. F. J. Mock berdasarkan atas daur hidrologi.

Metoda Mock merupakan salah satu dari sekian banyak metoda yang menjelaskan

hubungan rainfall-runoff. Secara garis besar model rainfall-runoff bisa dilihat

pada Gambar 1.3. Metoda Mock dikembangkan untuk menghitung debit bulanan

rata-rata. Data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan debit dengan Metoda

Mock ini adalah data klimatologi, luas dan penggunaan lahan dari daerah

tangkapan air.

Pada prinsipnya, Metoda Mock memperhitungkan volume air yang masuk, keluar

dan yang disimpan dalam tanah (soil storage). Volume air yang masuk adalah

hujan. Air yang keluar adalah infiltrasi, perkolasi dan yang dominan adalah akibat

evapotranspirasi. Perhitungan evapotranspirasi menggunakan Metoda Penmann.

Sementara soil storage adalah volume air yang disimpan dalam pori-pori tanah,

hingga kondisi tanah menjadi jenuh. Secara keseluruhan perhitungan debit dengan

25

25

Metoda Mock ini mengacu pada water balance, dimana volume air total yang ada

di bumi adalah tetap, hanya sirkulasi dan distribusinya yang bervariasi.

Gambar II.3. Bagan alir rainfall-runoff

Proses perhitungan yang dilakukan dalam Metoda Mock dijelaskan secara umum

dalam Gambar II.4 berikut ini.

Gambar II.4. Bagan alir perhitungan debit dalam metoda Mock

Total Runoff

Surface Storage

Groundwater Storage

Evapotrasnspira Rainfall

Surface Runoff

Groundwater Runoff

Infiltrasi

Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (Metoda Penman)

Perhitungan Evapotranspirasi Aktual

Perhitungan Water Surplus

Perhitungan Baseflow, Direct Runoff dan Stormoff

26

26

II.3.1.1. Water Balance

Dalam siklus hidrologi, penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam

(inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu perioda tertentu

disebut neraca air atau keseimbangan air (water balance). Hubungan-hubungan

ini lebih jelas ditunjukkan oleh Gambar 1.5.

Bentuk umum persamaan water balance adalah:

P = Ea + ΔGS + TRO

dengan:

P = presipitasi.

Ea = evapotranspirasi.

ΔGS = perubahan groundwater storage .

TRO = total run off.

Water balance merupakan siklus tertutup yang terjadi untuk suatu kurun waktu

pengamatan tahunan tertentu, dimana tidak terjadi perubahan groundwater storage

atau ΔGS = 0. Artinya awal penentuan groundwater storage adalah berdasarkan

bulan terakhir dalam tinjauan kurun waktu tahunan tersebut. Sehingga persamaan

water balance menjadi:

P = Ea + TRO

Beberapa hal yang dijadikan acuan dalam prediksi debit dengan Metoda Mock

sehubungan dengan water balance untuk kurun waktu (misalnya 1 tahun) adalah

sebagai berikut:

a. Dalam satu tahun, perubahan groundwater storage (ΔGS) harus sama dengan

nol.

b. Jumlah total evapotranspirasi dan total runoff selama satu tahun harus sama

dengan total presipitasi yang terjadi dalam tahun itu.

Dengan tetap memperhatikan kondisi-kondisi batas water balance di atas, maka

prediksi debit dengan Metoda Mock diharapkan dapat akurat.

27

27

Gambar II.5. Sirkulasi air

II.3.1.2. Data Iklim

Data iklim yang digunakan dalam Metoda Mock adalah presipitasi, temperatur,

penyinaran matahari, kelembaban relatif dan data kecepatan angin. Secara umum

data-data ini digunakan untuk menghitung evapotranspirasi. Dalam Metoda Mock,

data-data iklim yang dipakai adalah data bulanan rata-rata, kecuali untuk resipitasi

yang digunakan adalah jumlah data dalam satu bulan. Notasi dan satuan yang

dipakai untuk data iklim ditabelkan pada Tabel 1.4.

Tabel II.1. Notasi dan satuan parameter iklim

Data Meteorologi Notasi Satuan

Presipitasi P Milimeter (mm)

Temperatur T Derajat Celcius (oC)

Penyinaran Matahari S Persen (%)

Kelembaban Relatif H Persen (%)

Kecepatan Angin W Mile per Hari (mile/hr)

Sumber : Sudirman, 2002

Uap Air Curah Hujan

Air

Kelembaban Tanah

Perkolasi

Presipitasi

Evaporasi

Presipitasi

Evaporasi

Limpasan Perkolasi

Air

28

28

II.3.1.3. Evapotranspirasi

Evapotranspirasi merupakan faktor penting dalam memprediksi debit dari data

curah hujan dan klimatologi dengan menggunakan Metoda Mock. Hal ini karena

evapotranspirasi memberikan nilai yang besar atas terjadinya debit dari suatu

daerah aliran sungai. Evapotranspirasi diartikan sebagai kehilangan air dari lahan

dan permukaan air dari suatu daerah aliran sungai akibat kombinasi proses

evaporasi dan transpirasi. Lebih rinci tentang evapotranspirasi potensial dan

evapotranspirasi aktual diuraikan di bawah ini.

a. Evapotranspirasi Potensial

Evapotranspirasi potensial adalah evapotranspirasi yang mungkin terjadi pada

kondisi air yang tersedia berlebihan. Faktor penting yang mempengaruhi

evapotranspirasi potensial adalah tersedianya air yang cukup banyak. Jika

jumlah air selalu tersedia secara berlebihan dari yang diperlukan oleh

tanaman selama proses transpirasi, maka jumlah air yang ditranspirasikan

relatif lebih besar dibandingkan apabila tersedianya air di bawah keperluan.

Beberapa rumus empiris untuk menghitung evapotranspirasi potensial adalah

rumus empiris dari: Thornthwaite, Blaney-Criddle, Penman dan Turc-

Langbein-Wundt. Dari rumus-rumus empiris di atas, Metoda Mock

menggunakan rumus empiris dari Penman. Rumus empiris Penman

memperhitungkan banyak data klimatologi yaitu temperatur, radiasi matahari,

kelembaban, dan kecepatan angin sehingga hasilnya relatif lebih akurat.

Perhitungan evaporasi potensial Penman didasarkan pada keadaan bahwa

agar terjadi evaporasi diperlukan panas. Menurut Penman besarnya

evapotranspirasi potensial diformulasikan sebagai berikut:

E =

dengan:

H = energy budget,

= R (1-r) (0,18 + 0,55 S) - B (0,56 – 0,092 d e ) (0,10 + 0,9 S)

D = panas yang diperlukan untuk evapotranspirasi,

= 0,35 (ea – ed) (k + 0,01w)

AH + 0,27 D

A + 0,27

29

29

A = slope vapour pressure curve pada temperatur rata-rata, dalam

mmHg/oF.

= radiasi benda hitam pada temperatur rata-rata, dalam mmH2O/hari.

Ea = tekanan uap air jenuh (saturated vapour pressure) pada temperatur

rata-rata (mmHg).

R = radiasi matahari, dalam mm/hari.

r = koefisien refleksi, yaitu perbandingan antara radiasi

elektromagnetik (dalam sembarang rentang nilai panjang

gelombang yang ditentukan) yang dipantulkan oleh suatu benda

dengan jumlah radiasi yang terjadi, dan dinyatakan dalam

persentasi.

r = x 100 %

S = rata-rata persentasi penyinaran matahari bulanan, dalam persen

(%).

ed = tekanan uap air sebenarnya (actual vapour pressure ), dalam

mmHg.

= ea x h.

h = kelembaban relatif rata-rata bulanan, dalam persen (%).

k = koefisien kekasaran permukaan evaporasi (evaporating surface).

Untuk permukaan air nilai k = 0,50 dan untuk permukaan vegetasi

nilai k = 1,0.

w = kecepatan angin rata-rata bulanan, dalam mile/hari.

Substitusi persamaan-persamaan di atas menghasilkan:

E =

Radiasi elektromagnetik yang dipantulkan

Jumlah radiasi yang terjadi

A{R(1-r)(0,18 + 0,555) – B(0,5 – 0,092 √ed)(0,1 + 0,95)} + 0,27{0,35(ea – ed)(k + 0,01w)

A + 0,27

30

30

dalam bentuk lain :

E = R (1-r) - (0,1 + 0,95)

+ (k + 0,01w)

Jika:

F1 = f(T,S)

F2 = f(T,h)

F3 = f(T,h)

maka:

E = F1 x R(1 - r) - F2 x (0,1 + 0,9S) + F3 x (k + 0,01w)

dan jika:

E1 = F1 x R(1 - r)

E2 = F2 x (0,1 + 0,9S)

E3 = F3 x (k + 0,01w)

maka bentuk yang sederhana dari persamaan evapotranspirasi potensial

menurut Penman adalah:

E = E1 - E2 + E3

Formulasi inilah yang dipakai dalam Metoda Mock untuk menghitung

besarnya evapotranspirasi potensial dari data-data klimatologi yang lengkap

(temperatur, lama penyinaran matahari, kelembaban relatif, dan

kecepatanangin). Besarnya evapotranspirasi potensial ini dinyatakan dalam

mm/hari. Sehingga untuk menghitung besarnya evapotranspirasi potensial

dalam 1 bulan maka kalikan dengan jumlah hari dalam bulan itu. Besarnya A,

B dan ea tergantung pada temperatur rata-rata.

A (0,18 + 0,555)

A + 0,27

A B(0,5 – 0,092 √ed)

A + 0,27

0,27 x 0,35(ea – ed)

A + 0,27

A (0,18 + 0,555)

A + 0,27

A B(0,5 – 0,092 √ed)

A + 0,27

0,27 x 0,35(ea – ed)

A + 0,27

31

31

b. Evapotranspirasi Aktual

Jika dalam evapotranspirasi potensial air yang tersedia dari yang diperlukan

oleh tanaman selama proses transpirasi berlebihan, maka dalam

evapotranspirasi aktual ini jumlah air tidak berlebihan atau terbatas. Jadi

evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi air

yang tersedia terbatas. Evapotranspirasi aktual dipengaruhi oleh proporsi

permukaan luar yang tidak tertutupi tumbuhan hijau (exposed surface) pada

musim kemarau. Besarnya exposed surface (m) untuk tiap daerah berbeda-

beda.

F.J. Mock mengklasifikasikan menjadi tiga daerah dengan masingmasing

nilai exposed surface ditampilkan pada Tabel 2.2.

Tabel II.2. Exposed Surface,

No. m Daerah

1. 0 % Hutan primer, sekunder

2. 10 – 40 % Daerah tererosi

3. 30 – 50 % Daerah ladang pertanian

Sumber : Sudirman, 2002

Selain exposed surface evapotranspirasi aktual juga dipengaruhi oleh jumlah

hari hujan (n) dalam bulan yang bersangkutan. Menurut Mock rasio antara

selisih evapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual dengan

evapotranspirasi potensial dipengaruhi oleh exposed surface (m) dan jumlah

hari hujan (n), seperti ditunjukan dalam formulasi sebagai berikut.

=

Sehingga

m

20 ∆E

Ep

∆E =

(18 – n)

m

20 (18 – n)

32

32

Dari formulasi diatas dapat dianalisis bahwa evapotranspirasi potensial akan

sama dengan evapotranspirasi aktual (atau ΔE = 0) jika:

a. Evapotranspirasi terjadi pada hutan primer atau hutan sekunder. Dimana

daerah ini memiliki harga exposed surface (m) sama dengan nol (0).

b. Banyaknya hari hujan dalam bulan yang diamati pada daerah itu sama

dengan 18 hari.

Jadi evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi potensial yang

memperhitungkan faktor exposed surface dan jumlah hari hujan dalam bulan

yang bersangkutan. Sehingga evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi

yang sebenarnya terjadi atau actual evapotranspiration, yang dihitung

sebagai berikut:

Eactual = EP – ΔE

II.3.1.4. Water Surplus

Water surplus didefinisikan sebagai air hujan (presipitasi) yang telah mengalami

evapotranspirasi dan mengisi tampungan tanah (soil storage, disingkat SS). Water

surplus ini berpengaruh langsung pada infiltrasi atau perkolasi dan total run off

yang merupakan komponen debit. Persamaan water surplus (disingkat WS) adalah

sebagai berikut:

WS = (P – Ea) + SS

Dengan memperhatikan Gambar 2.4., maka water surplus merupakan air limpasan

permukaan ditambah dengan air yang mengalami infiltrasi.

Tampungan kelembaban tanah (soil moisture storage, atau SMS) terdiri dari

kapasitas kelembaban tanah (soil moisture capacity, atau SMC), zona infiltrasi,

limpasan permukaan tanah dan tampungan tanah (soil storage, atau SS).

33

33

Gambar II.6. Water surplus merupakan presipitasi yang telah mengalami

evapotranspirasi atau limpasan yang ditambah infiltrasi.

Besarnya soil moisture capacity (SMC) tiap daerah tergantung dari tipe tanaman

penutup lahan (land cover) dan tipe tanahnya, seperti ditunjukkan dalam Tabel

2.3. Dalam studi yang dilakukan Mock di daerah aliran sungai di Bogor,

ditetapkan besarnya kapasitas kelembaban tanah maksimum adalah 200

mm/bulan. Dalam Metoda Mock, tampungan kelembaban tanah dihitung sebagai

berikut:

SMS = ISMS + (P – Ea)

dengan:

ISMS = initial soil moisture storage (tampungan kelembaban tanah awal),

merupakan soil moisture capacity (SMC) bulan sebelumnya.

P–Ea = presipitasi yang telah mengalami evapotranspirasi.

34

34

Tabel II.3. Soil Moisture Capacity untuk Berbagai Tipe Tanaman dan Tipe Tanah

Asumsi yang dipakai oleh Dr. F.J. Mock adalah air akan memenuhi SMC terlebih

dahulu sebelum water surplus tersedia untuk infiltrasi dan perkolasi yang lebih

dalam atau melimpas langsung (direct run off). Ada dua keadaan untuk

menentukan SMC, yaitu:

a) SMC = 200 mm/bulan, jika P – Ea < 0.

Artinya soil moisture storage (tampungan tanah lembab) sudah mencapai

kapasitas maksimumnya atau terlampaui sehingga air tidak disimpan dalam

tanah lembab. Ini berarti soil storage (SS) sama dengan nol dan besarnya

water surplus sama dengan P - Ea.

35

35

b) SMC = SMC bulan sebelumnya + (P – Ea), jika P – Ea < 0.

Untuk keadaan ini, tampungan tanah lembab (soil moisture storage) belum

mencapai kapasitas maksimum, sehingga ada air yang disimpan dalam tanah

lembab. Besarnya air yang disimpan ini adalah P – Ea. Karena air berusaha

untuk mengisi kapasitas maksimumnya, maka untuk keadaan ini tidak ada

water surplus (WS = 0).

Selanjutnya WS ini akan mengalami infiltrasi dan melimpas di permukaan (run

off). Besarnya infiltrasi ini tergantung pada koefisien infiltrasi.

II.3.1.5. Limpasan Total

Air hujan yang telah mengalami evapotranspirasi dan disimpan dalam tanah

lembab selanjutnya melimpas di permukaan (surface run off) dan mengalami

perkolasi. Berikutnya, menurut Mock besarnya infiltrasi adalah water surplus

(WS) dikalikan dengan koefisien Infiltrasi (if), atau:

Infiltrasi (i) = WS x if

Koefisien infiltrasi ditentukan oleh kondisi porositas dan kemiringan daerah

pengaliran. Lahan yang bersifat porous umumnya memiliki koefisien yang

cenderung besar. Namun jika kemiringan tanahnya terjal dimana air tidak sempat

mengalami infiltrasi dan perkolasi ke dalam tanah, maka koefisien infiltrasinya

bernilai kecil.

Infiltrasi terus terjadi sampai mencapai zona tampungan air tanah (groundwater

storage, disingkat GS). Keadaan perjalanan air di permukaan tanah dan di dalam

tanah diperlihatkan dalam Gambar 2.5.

Dalam Metoda ini, besarnya groundwater storage (GS) dipengaruhi oleh:

a. Infiltrasi (i). Semakin besar infiltrasi maka groundwater storage semakin

besar pula, dan begitu pula sebaliknya.

b. Konstanta resesi aliran bulanan (K). Konstanta resesi aliran bulanan (monthly

flow recession constan) disimbolkan dengan K adalah proporsi dari air tanah

bulan lalu yang masih ada bulan sekarang. Nilai K ini cenderung lebih besar

pada bulan basah.

36

36

c. Groundwater storage bulan sebelumnya (GSom). Nilai ini diasumsikan

sebagai konstanta awal, dengan anggapan bahwa water balance merupakan

siklus tertutup yang ditinjau selama rentang waktu menerus tahunan tertentu.

Dengan demikian maka nilai asumsi awal bulan pertama tahun pertama harus

dibuat sama dengan nilai bulan terakhir tahun terakhir. Dari ketiga faktor di atas,

Mock merumuskan sebagai berikut:

GS = { 0,5 x (1 + K) x i } + { K x GSom }

Gambar II.7. Perjalanan air hujan sampai terbentuk debit

Seperti telah dijelaskan, metoda Mock adalah metoda untuk memprediksi debit

yang didasarkan pada water balance. Oleh sebab itu, batasan-batasan water

balance ini harus dipenuhi. Salah satunya adalah bahwa perubahan groundwater

storage (ΔGS) selama rentang waktu tahunan tertentu adalah nol, atau (misalnya

untuk 1 tahun):

Perubahan groundwater storage (ΔGS) adalah selisih antara groundwater storage

bulan yang ditinjau dengan groundwater storage bulan sebelumnya. Perubahan

groundwater storage ini penting bagi terbentuknya aliran dasar sungai (base flow,

37

37

disingkat BF). Dalam hal ini base flow merupakan selisih antara infiltrasi dengan

perubahan groundwater storage , dalam bentuk persamaan:

BF = i – ΔGS

Jika pada suatu bulan ΔGS bernilai negatif (terjadi karena GS bulan yang ditinjau

lebih kecil dari bulan sebelumnya), maka base flow akan lebih besar dari nilai

Infiltrasinya. Karena water balance merupakan siklus tertutup dengan perioda

tahunan tertentu (misalnya 1 tahun) maka perubahan groundwater storage (ΔGS)

selama 1 tahun adalah nol. Dari persaman di atas maka dalam 1 tahun jumlah base

flow akan sama dengan jumlah infiltrasi.

Selain base flow, komponen debit yang lain adalah direct run off (limpasan

langsung) atau surface run off (limpasan permukaan). Limpasan permukaan

berasal dari water surplus yang telah mengalami infiltrasi. Jadi direct run off

dihitung dengan persamaan:

DRO = WS - i

Setelah base flow dan direct run off komponen pembentuk debit yang lain adalah

storm runoff , yaitu limpasan langsung ke sungai yang terjadi selama hujan deras.

Storm run off ini hanya beberapa persen saja dari hujan. Storm runoff hanya

dimasukkan ke dalam total run off , bila presipitasi kurang dari nilai maksimum

soil moisture capacity. Menurut Mock storm run off dipengaruhi oleh percentage

factor, disimbolkan dengan PF. Percentage factor adalah persen hujan yang

menjadi limpasan. Besarnya PF oleh Mock disarankan 5% - 10%, namun tidak

menutup kemungkinan untuk meningkat secara tidak beraturan hingga mencapai

37,3%.

Dalam perhitungan debit ini, Mock menetapkan bahwa:

a. Jika presipitasi (P) > maksimum soil moisture capacity maka nilai storm

runoff = 0.

b. Jika P < maksimum soil moisture capacity maka storm runoff adalah

jumlah curah hujan dalam satu bulan yang bersangkutan dikalikan dengan

percentage factor

atau:

38

38

SRO = P x PF

Dengan demikian maka total run off (TRO) yang merupakan komponen-

komponen pembentuk debit sungai (stream flow) adalah jumlah antara base flow,

direct run off dan storm run off , atau:

TRO = BF + DRO + SRO

Total run off ini dinyatakan dalam mm/bulan. Maka jika TRO ini dikalikan

dengan catchment area (luas daerah tangkapan air) dalam km2 dengan suatu

angka konversi tertentu didapatkan besaran debit dalam m3/det.

II.3.1.6. Data Kalibrasi

Kalibrasi terhadap parameter Mock yang digunakan perlu dilakukan agar hasil

perhitungan debit dengan metoda ini dapat mewakili kondisi aktual seperti di

lapangan (dibandingkan dengan debit hasil pengukuran hidrometri yang diperoleh

dari data sekunder).

Dalam perhitungan debit limpasan dengan menggunakan metoda Mock tersebut,

digunakan data debit bulanan hasil pengumpulan data sekunder untuk kalibrasi

yang dilakukan pada semua sungai di Pulau Jawa yang memiliki data stasiun

pengukuran debit.

II.3.2. Analisis Neraca Air

Analisis neraca air sangat terkait dengan sifat dari sumber daya air yang selalu

berubah-ubah menurut waktu, ruang, jumlah dan mutu. Oleh karena itu, pada

setiap daerah akan memiliki karakteristik yang khas. Perhitungan neraca air

ilakukan dengan didasarkan pada perbandingan antara ketersediaan air permukaan

dengan memperhatikan adanya titik-titik pengambilan (misalnya: bendung atau

waduk) dengan total kebutuhan air di wilayah yang dilayaninya, dengan belum

memperhitungkan adanya optimasi pemanfaatan jika terjadi defisit air.

Langkah-langkah analisis keseimbangan air dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Menghitung ketersediaan air pada masing-masing DAS yang akan melayani

wilayah administrasi tertentu sebagai titik-titik pusat kebutuhan yang juga

dihitung kebutuhan airnya.

39

39

b. Menghitung keseimbangan air antara titik-titik kebutuhan dengan

wilayahwilayah DAS yang melayaninya.

c. Melakukan proyeksi terhadap kebutuhan sehingga dapat diperkirakan

kebutuhan air di masa yang akan datang.

Ilustrasi dari analisis neraca air dapat dilihat pada Gambar 2.6. Skematisasi

wilayah sungai hendaknya disusun sedemikian rupa sehingga ketersediaan air

pada setiap bangunan kontrol dan bangunan pengambilan utama telah terwakili.

Biasanya sub wilayah sungai hulu digabungkan di titik tersebut. Untuk

skematisasi tersebut perlu dibedakan sistem sumberdaya air yang mempunyai

pengaruh besar terhadap wilayah tersebut dan titik-titik pengambilan yang banyak

dan kecil-kecil. Wilayah sungai yang besar diperlukan pengelompokan setiap titik

yang kecil-kecil, dengan tujuan penyederhanaan permasalahan.

Gambar II.8. Analisis neraca air

40

40

II.4. Konsep Dinamika Pertumbuhan Penduduk

Model dinamika perkembangan penduduk secara struktural dijelaskan oleh

Meadows (2004), dimana akumulasi jumlah penduduk ditentukan oleh faktor-

faktor kelahiran dan kematian. Faktor kelahiran mendorong perilaku jumlah

penduduk yang semakin meningkat, sementara faktor kematian akan

mengarahkan tingkat pertumbuhannya. Selanjutnya Weeks (1994) berpandangan

bahwa kelahiran, kematian dan migrasi adalah elemen dinamik dalam sebuah

analisis demografi. Jumlah penduduk yang semakin meningkat dalam

perjalanannya memunculkan persoalan sosial, ekonomi dan politik, seperti

keamanan pangan, polusi, inflasi, permukiman, pendapatan, energi,

pengangguran, baca tulis serta kebebasan individu.

Analisis terhadap migrasi tidak terlepas dari adanya keterkaitan fenomena migrasi

dengan pertumbuhan penduduk, disparitas sosial ekonomi regional dan perubahan

sosial. Seperti dikemukakan oleh Hugo Dkk. (1987), terdapat hubungan dua arah

antara mobilitas penduduk dalam proses pembangunan sosial ekonomi. Di satu

sisi, migrasi akan mengundang ketimpangan pembangunan sedangkan di sisi lain,

ketimpangan pembangunan antar wilayah akan mengundang kehadiran para

migran. Dalam perspektif neoklasik, perpindahan penduduk dari suatu daerah ke

daerah lain dipandang sebagai respon dari ketidakseimbangan distribusi modal

dan sumberdaya manusia. Arah migrasi akan datang dari wilayah yang kurang

modal (investasi) ke wilayah dimana investasi banyak tercurah.

Sebagai sumberdaya alam yang esensial bagi penduduk, ketersediaan air pada

suatu wilayah mempengaruhi keberadaan penduduknya. Ketersediaan kuantitas

dan kualitas air menentukan distribusi penyebaran penduduknya.

II.5. Teori Akumulasi Kapital Produksi

Pertumbuhan ekonomi pada suatu wilayah dicirikan oleh adanya peningkatan

output produksi pada sektor-sektor ekonomi pembentuknya. Peningkatan output

produksi merepresentasikan terjadinya akumulasi kapital (Produk Modal Tetap

Bruto, PMTB) dari sektor ekonomi. Hubungan antara output produksi dengan stok

kapital dijelaskan oleh teori Harrod-Domar Model, yang menyatakan bahwa

41

41

investasi dan koefisien kapital merupakan faktor kritis penentu bagi akumulasi

stok kapital dan pertumbuhan output, dengan asumsi seluruh tabungan digunakan

untuk fixed investment. Model persamaan tersebut dikenal dengan Incremental

Capital Output Ratio (ICOR). Jika nilai kapital output rasio konstan maka laju

pertumbuhan output produksi (Y) sama dengan laju pertumbuhan stok kapital (K).

Secara definisi, ICOR adalah suatu ukuran yang menunjukan besarnya tambahan

investasi baru yang diperlukan untuk meningkatkan output, yang dalam hal ini

adalah nilai tambah, sebesar satu unit. Dalam bentuk formula, ICOR dinyatakan

sebagai rasio pertambahan capital (K) terhadap pertambahan output atau nilai

tambah (Y) atau ICOR = K/Y.

Output adalah hasil yang diperoleh baik dalam bentuk barang maupun jasa dari

pemanfaatan seluruh faktor produksi yang ikut serta dalam proses produksi.

Pertambahan output sebenarnya bukan hanya disebabkan oleh investasi semata,

tetapi juga oleh faktor-faktor lainnya. Sungguhpun demikian dalam perhitungan

ICOR digunakan asumsi bahwa tidak ada faktor lain yang mempengaruhi ouput

selain investasi, atau dengan kata lain faktor faktor diluar investasi dianggap

konstan. Angka ICOR sangat diperlukan karena dapat memberikan informasi

mengenai produktivitas nasional.

Output industri dinyatakan dengan PDRB sektor industri, sementara pertambahan

kapital merupakan besarnya bagian dari output yang diinvestasikan kembali

menjadi kapital industri. Nilai awal kapital industri diestimasi dari perkalian

antara KOR dan PDRB industri awal. Konsep nilai tambah berkaitan erat dengan

penghitungan output. Keduanya merupakan konsep penghitungan neraca ekonomi

yang berkaitan dengan kegiatan produksi. Demikian halnya dengan sektor lain,

seperti sektor jasa dan perdagangan dimana output jasa dan perdagangan dinyata-

kan dengan PDRB sektor jasa dan perdagangan, sementara pertambahan kapital

merupakan besarnya bagian dari output yang diinvestasikan kembali menjadi

kapital jasa dan perdagangan. Nilai awal kapital jasa dan perdagangan diestimasi

dari perkalian antara KOR dan PDRB sektor jasa dan perdagangan awal.

42

42

II.6. Tekanan Penduduk Terhadap Tata Guna Lahan

Pertumbuhan penduduk yang tinggi akan meningkatkan kebutuhan terhadap

sumber daya lahan, sebagai konsekuensi atas tuntutan untuk memenuhi kebutuhan

permukiman maupun kebutuhan pangan. Faktor paling utama yang

mempengaruhi terjadinya pengalihan tataguna lahan pada suatu wilayah

tangkapan air adalah jumlah penduduk (Sandy, 1973). Demikian halnya dengan

pendapat McKinney (1999) yang menyatakan bahwa dalam sistem wilayah daerah

pengaliran sungai tidak saja menyangkut karakteristik hidrologi dan proses fisik

namun juga menyangkut kebijakan pengelolaan yang dibentuk oleh perilaku

manusia.

Tekanan penduduk terhadap sumber daya lahan merupakan faktor utama

terjadinya deforestasi yang selanjutnya menimbulkan berbagai permasalahan lain

seperti erosi tanah, kekeringan dan juga banjir.Di dalam suatu wilayah yang

merupakan bagian dari kawasan yang pertumbuhan perekonomian dan

penduduknya sangat tinggi seperti Kawasan Cekungan Bandung, tekanan

pertumbuhan penduduk yang sangat tinggi terutama terkait dengan kebutuhan

akan lahan permukiman. Tekanan kebutuhan tersebut mendorong terjadinya

konversi lahan pertanian (termasuk ladang) menjadi lahan permukiman,

sedangkan kebutuhan akan lahan pertanian yang tetap ada mendorong terjadi

konversi lahan dari lahan hutan menjadi lahan pertanian (deforestasi). Diperlukan

upaya-upaya yang terintegrasi dan sistemik untuk menguraikan permalahan

konversi lahan tersebut terutama karena menyangkut faktor penduduk (manusia)

yang merupakan mahluk sosial.

II.7. Lubang Resapan Biopori

Dari perspektif pengelolaan DAS (daerah aliran sungai), persoalan ketersediaan

air dan banjir berkaitan dengan meningkatnya koefisien limpasan (C) di satu

DAS. Studi yang dilakukan Lukman (2006), misalnya, menemukan bahwa

koefisien limpasan DAS Ciliwung ketika terjadi banjir besar pada tahun 2002

adalah 0,72. Itu artinya, dari seluruh volume air hujan yang jatuh di DAS

43

43

Ciliwung (seluas 31.297 ha), 72 % diantaranya menjadi aliran permukaan yang

terukur sebagai volume Sungai Ciliwung.

Satu hal yang kurang memperoleh pembahasan selama ini - tapi justru menjadi

kunci penanggulangan banjir ke depan - adalah bahwa koefisien limpasan DAS

pada dasarnya merupakan rata-rata tertimbang dari koefisien limpasan dari

masing-masing persil lahan yang ada di DAS yang bersangkutan. Dan yang tidak

boleh dilupakan: masing-masing persil lahan itu melekat hak kepemilikan

(property right) atasnya. Dari perspektif tersebut maka banjir (dan juga

kekeringan) dapat ditanggulangi jika warga DAS berpartisipasi menurunkan

koefisien limpasan pada persil lahannya masing-masing. Itu artinya, tiap warga

DAS, yaitu individu atau badan hukum yang menguasai persil lahan di DAS

tersebut, harus melakukan upaya dengan mengadakan atau membangun sistem

genangan dan atau sistem resapan di persilnya masing-masing.

Meski setiap individu warga DAS harus berpartisipasi, keikutsertaan itu harus

dalam konteks aksi kolektif (collective action). Hal ini menjadi prasyarat penting

karena yang akan ditangani adalah sumber daya yang memiliki karakteristik

public good, yaitu air hujan dan air limpasan permukaan. Aksi individu, betapa

pun optimalnya, tidak akan pernah dapat menangani persoalan yang berkaitan

sumber daya dengan karakteristik public good seperti ini. Aksi kolektif tersebut

sebaiknya dilakukan pada level dimana komunitas itu memiliki tingkat

kohesivitas sosial yang tinggi, atau memiliki pengalaman bekerjasama di masa

lalu (Thomson dan Freudenberger, 1997). Dalam konsteks DAS di Indonesia, aksi

kolektif itu dapat dilakukan mulai level RT/RW dan Kelurahan/Desa. Itu artinya,

penanggulangan banjir dapat terjadi jika terdapat aksi kolektif di tingkat lokal di

seluruh wilayah DAS (think globally, act locally).

Biopori merupakan lubang silindris yang dibuat secara vertikal ke dalam tanah

dengan diameter berkisar antara 10-30 cm. Kedalaman lubang resapan biopori

(LRB) sekitar 100 cm atau tidak melebihi kedalaman air tanah. Lubang biopori

tersebut biasanya diisi sampah organik yang berfungsi untuk menghidupkan

mikroorganisme tanah, seperti cacing tanah dan juga rayap. Cacing ini nantinya

bertugas membentuk pori-pori atau terowongan dalam tanah (biopori). Hal

tersebut yang menyebabkan kedalam biopri tidak boleh lebih dari 1 meter untuk

44

44

menjaga kandungan oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme yang ada di

dalamnya.

Manfaat yang dihasilkan dari lubang biopori ini sangat beragam. Pori-pori

menjadikan tanah berongga guna mempercepat proses peresapan air ke dalam

tanah. Secara horizontal, resapan air mengalir dalam tanah melalui lubang biopori

yang dihasilkan dari aktivitas cacing. Lubang biopori merupakan teknologi tepat

guna yang bermanfaat untuk mengurangi genangan air dan sampah organik. Di

kawasan permukiman padat yang sebagian besar permukaannya sudah tertutup

bangunan/perkerasan bipori sangat bermanfaat karena selain akan mampu

meningkatkan kualitas lahan melalui peningkatan kapasitas infiltrasi, biopori

tersebut juga akan mampu mengurangi tingkat genangan air di kawasan tersebut.

Cara membuat lubang peresepan biopori cukup sederhana yanitu dengan membuat

lubang di dalam tanah dengan kedalaman kurang lebih 1 meter dengan diameter

kurang lebih 10-30 cm cm, kemudian di dalamnya dimasukkan sampah-sampah

organik untuk memancing binatang-binatang seperti semut, cacing atau rayap

masuk dan membuat biopori berupa terowongan-terowongan kecil horisontal di

dalamnya yang akan membuat air cepat meresap. Dengan demikian meskipun air

yang tekumpul di dalam lubang tersebut cukup banyak namun kondisinya tidak

jenuh air yang berarti air cukup, udara cukup, dan makanan tercukupi dari sampah

(hal tersebut juga yang menyebabkan sampah tidak menyebarkan bau). Untuk

mencegah orang terperosok, biopori dapat dilengkapi dengan jaring kawat

pengaman.

Biopori dapat dibuat di rumah yang halamannya terbatas karena ukuran

diameternya hanya sekitar 10 cm. Bahkan bisa dilakukan di bangunan-bangunan

modern yang halamannya telah di beton atau di semen. Tentu saja harus ada

pengorbanan yang dilakukan, yaitu dengan melakukan pelubangan terhadap beton

dan semen -- memang memakan biaya -- namun perlu dilakukan karena sangat

bermanfaat untuk mencegah banjir dan memperbanyak cadangan air tanah.

Pembuatan biopori mungkin tidak cukup dengan himbauan sukarela, tetapi harus

dengan sedikit “paksaan” atau jika perlu dengan peraturan daerah. Toh hasilnya

akan dinikmati oleh semua penduduk kota. Dibandingkan dengan membuat sumur

45

45

resapan bagi setiap rumah yang mahal, akan lebih murah dan mudah untuk

membuat beberapa biopori di setiap rumah.

Kelebihan lain dari biopori adalah memperkaya kandungan air hujan. Bila sumber

air hanya berupa air hujan tanpa tambahan apa-apa berarti kandungannya hanya

H2O. Namun setelah diresapkan kedalam tanah lewat biopori yang mengandung

lumpur dan bakteri, air akan melarutkan dan kemudian mengandung mineral-

mineral yang diperlukan oleh kehidupan.

Peralatan yang digunakan untuk membuat lubang resapan biopori ini sangat

sederhana yanitu berupa bor tanah, cangkul, golok, palu, pahat, ember, gayung,

bambu, pipa, dan sendok semen. Bor berfungsi untuk melubangi bidang tanah

sekaligus mengangkat tanah hasil galian. Bor juga bisa digunakan untuk

memasukkan kompos dalam lubang. Bor tanah terbuat dari besi yang didesain

khusus. Di sepanjang bor ada alat ukur angka satuan sentimeter untuk mengetahui

kedalaman lubang. Mata bor dibuat dari lempengan besi tipis yang dibuat oval

meruncing pada bagian ujungnya. Dengan disain seperti ini, bor bisa menembus

tanah yang keras sekalipun. Panjang bor sekitar 120 sentimeter. Sementara di

bagian pangkal dibuat pegangan, sehingga memudahkan dalam penggunaan.

Cangkul digunakan untuk membersihkan permukaan tanah. Pahat dan palu

digunakan untuk membongkar lapisan semen pada permukaan tanah yang

disemen. Bahan yang digunakan untuk membuat lubang berupa semen, pasir, batu

hias, air, dan sampah organik. Semen dan pasir digunakan untuk memperhalus

permukaan lubang. Batu hias atau pecahan keramik berfungsi sebagai pemanis.

Air untuk melunakkan tanah dan sampah organik digunakan untuk pengisinya.

Lubang resapan biopori yang telah dibor selanjutnya pada sekeliling permukaan

mulut lubangnya diberi semen agar kuat, lalu dimasukan potongan pipa PVC yang

telah dibungkus koran pada lubang bipori sedalam 2 sentimeter. Lalu, sisipkan

adukan semen dan pasir di sekeliling pipa. Bila penguat bibir lubang sudah

mengeras, cabut pipa PVS dari tempatnya. Selanjutnya dorong kertas koran ke

dalam lubang menggunakan jari tangan. Setelah lubang biopori siap, masukkan

sampah organik ke dalam lubang sampai penuh.

46

46

Untuk memasukkan sampah lebih dalam bisa menggunakan bambu untuk

mendorong ke dalam lubang. Pengisian sampah jangan terlalu padat agar tidak

mengurangi jumlah oksigen di dalam tanah, dan agar tidak membahayakan karena

letaknya yang berada di daerah yang juga digunakan beraktivitas warga maka

lubang biopori tersebut ditutup dengan besi beton atau alat penutup lain yang bisa

dilalui air dan kuat menahan beban jika terinjak.

Gambar II.9. Lubang resapan biopori

(sumber : Kamir R brata SM Departemen Ilmu Tanah dan sumber daya lahan

Fakultas Pertanian IPB)

II.8. Waduk (Bendung)

Air merupakan salah satu kebutuhan hidup manusia yang sangat penting yang

keberadaannya harus tetap terjaga secara terus-menerus sepanjang waktu.

Penyediaan air dengan cara menyadap langsung dari sungai untuk memenuhi

berbagai kebutuhan manusia seperti air minum, irigasi, industri meupun sebagai

pembangkit tenaga listrik seringkali tidak tercukupi di sepanjang waktu ataupun

musim terutama pada musim kering. Sungai mungkin hanya akan mampu

mengalirkan air yang sedikit di musim kering dan sebaliknya di musim hujan air

yang mengalir cenderung berlebih sehingga berpotensi menjadi bencana banjir.

Salah satu metoda untuk menjaga keberadaan dan kestabilan air adalah dengan

membangun waduk. Sebuah waduk penampung atau waduk konservasi dapat

menampung air pada musim hujan untuk dimanfaatkan pada musim kering. Di

47

47

samping untuk menampung air untuk dimanfaatkan pada masa yang akan datang

waduk juga akan memperkecil debit air pada saar aliran sangat deras sehingga

bermanfaat untuk memperkecil resiko kerusakan di hilir waduk akibat banjir.

Secara garis besar waduk dapat dibedakan berdasarkan tujuannya, sebagai berikut:

a. Waduk untuk pembangkit tenaga listrik (PLTA)

b. Waduk untuk penyediaan air (water supply)

c. Waduk untuk pengendali banjir

d. Waduk distribusi di dalam sistem penyediaan air atau waduk yang akan

menampung air sebelum didistribusikan kepada para konsumennya

e. Waduk untuk pemenuhan kebutuhan air irigasi

f. Waduk sebagai obyek pariwisata dan tempat olah raga air

g. Waduk sebagai tempat menampung limbah industri, dll.

Suatu waduk bisa dibangun dengan fungsi tunggal seperti tersebut d atas (single

purpose reservoir) maupun dengan fungsi yang lebih dari satu (multi purpose

reservoir).

Karena fungsi utama waduk sebagai tempat menyimpan (menampung) air maka

kriteria fisik waduk yang paling penting adalah kapasitas tampungan. Secara

umum tampungan waduk dapat dibagi dalam beberapa bagian sebagai berikut:

a. Dead storage (simpanan mati atau inactive), yaitu bagian volume tampungan

waduk yang tidak dapat dilepaskan atau dimanfaatkan

b. Conservation storage (simpanan konservasi), yaitu bagian volume tampungan

waduk yang digunakan untuk pengoperasian waduk

c. Flood control storage (tampungan untuk pengendali banjir)

d. Surcharge storage (tampungan tambahan)

e. Freeboard (daerah jagaan)

Daerah-daerah tampungan waduk tersebut di atas dapat diilustrasikan seperti

terlihat pada Gambar 2.8 berikut ini.

48

48

. Gambar II.10. Bagian tampungan waduk

Dead storage atau simpana mati (inactive) adalah bagian tampungan waduk yang

tidak dapat dilepaskan untuk dimanfaatkan. Umumnya elevasi bagian atas dari

simpanan mati ditentukan oleh elevasi bangunan pelepasan yang terendah di

waduk tersebut. Pada waduk dengan fungsi sebagai PLTA, elevasi bagian atas

simpanan mati ditentukan oleh nilai minimum elevasi/tinggi muka air wadukyang

masih memungkinkan bagi turbin untuk dapat tetap beroperasi. Nilai minimum

elevasi tersebut ditentukan oleh elevasi dari bangunan pengambilan/pelepasam

(intake) yang akan mengambil air menuju ke turbin.

Conservation storage adalah bagian tampungan waduk yang dapat dimanfaatkan

untuk penyediaan air baku untuk berbagai kebutuhan sesuai fungsi waduk. Bagian

ini sering disebut sebagai kapasitas efektif (effective storage). Sedangkan di atas

conservation storage terdapat bagian tampungan waduk yang berfungsi sebagai

pengendali banjir. Bagian ini disebut sebagai flood control storage. Umumnya

aelevasi bagian atas flood control storage ditentukan oleh elevasi mercu pelimpah

banjir (sipillway) yang ada di waduk tersebut. Pada waktu banjir, debit yang

melalui pelimpah bisa mengakibatkan naiknya muka air lebih tinggi sehingga

simpanan/tampungan tambahan (surcharge storage) akan diperlukan di atas flood

control storage. Surcharge storage adalah bagian yang tidak terkendali dan hanya

ada pada waktu banjir sehingga bagian ini tidak dapat terus dipertahankan dan

dipergunakan untuk peengoperasian waduk.

dam freeboard

surcharge

Flood control

conservation

inactive

49

49

Elevasi bagian atas surcharge storage umumnya dibatasi dengan elevasi muka air

banjir rencana waduk. Namun banjir yang besar mungkin menyebabkan kenaikan

permukaan air hingga melebihi bagian surcharge storage. Sehingga di atas

surcharge storage tersebut perlu diberi daerah jagaan (freeboard) agar air tidak

melimpah melalui puncak bendungan.