HIDROLOGI dan

PENGELOLAAN DAERAH ALIRAN SUNGAI

CHAY ASDAK

Untuk:Ario (“Oki”) PriyataroFarhan Taufik Rahman

vii

Kurang tersedianya buku teks tentang hidrologi, terutama dalam kaitannya dengan pengelolaan daerah aliran sungai (DAS), mendorong penulis untuk menyusun buku Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Sesuai dengan judul buku, buku ini berisi uraian prinsip-prinsip hidrologi dan bagaimana mengaplikasikan prinsip-prinsip hidrologi untuk memahami keterkaitan komponen-komponen ekosistem DAS sehingga pengelolaan sumber daya alam termasuk manusia dalam skala DAS dapat dilaksanakan secara logis, sistematis, dan rasional.

Topik hidrologi dan topik pengelolaan DAS secara terpisah merupakan kajian yang cukup luas. Apalagi kalau kedua topik tersebut dijadikan satu topik bahasan yang (diharapkan) komprehensif dan terintegrasi, sungguh suatu pekerjaan yang tidak mudah, dan oleh karenanya terbuka terhadap kekurangan-kekurangan. Buku Hidrologi dan Pengelolaan DAS merupakan kajian yang bersifat multiaspek dan saling terkait sehingga masing-masing aspek memiliki format yang sedikit berbeda dari buku yang fokusnya hanya pada salah satu aspek saja. Demikian juga, karena luasnya topik-topik yang dijadikan bahasan, uraian masing-masing topik dalam buku ini dibatasi pada hal-hal yang secara langsung berkaitan dengan tujuan penulisan buku seperti telah dikemukakan di muka. Apabila uraian untuk masing-masing topik dianggap kurang lengkap, pembaca dipersilakan mempelajari lebih lanjut topik yang dimaksud

Prakata

viii

melalui buku atau makalah rujukan yang tercantum pada bagian akhir masing-masing topik.

Pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada Dekan Fakultas Pertanian, Universitas Padjadjaran yang telah memberi kesempatan menyelesaikan program pascasarjana sehingga waktu yang tersedia memungkinkan penulis merampungkan buku ini. Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kepada Prof. Otto Soemarwoto atas tugas-tugas menantang yang dibebankan kepada penulis selama menjadi Staf Peneliti pada Lembaga Ekologi, Unpad yang dipimpinnya. Sebagian besar ilustrasi permasalahan yang dikemukakan dalam buku ini berasal dari pengalaman penulis ketika bertugas di lembaga tersebut. Dalam hal ini penulis mengucapkan terima kasih atas saran, komentar, dan kritik yang selama ini penulis terima dari Staf Peneliti Lembaga Ekologi. Ide awal penulisan buku ini, antara lain, ialah karena dorongan dan inspirasi dari Prof. Kenneth N. Brooks (Universitas Minnesota, USA) ketika penulis menjadi mahasiswanya. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih. Ucapan terima kasih selanjutnya diarahkan masing-masing kepada Balai Penelitian Kehutanan Samarinda dan Dr. Alastair Fraser (program co-ordinator UK-Indonesia Tropical Forest Management Project) yang telah memberi kesempatan kepada penulis untuk memanfaatkan fasilitas di Wanariset Sangai sehingga memungkinkan penulisan akhir buku ini. Pada akhirnya, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Gadjah Mada University Press atas partisipasinya dalam mengubah kesempatan menjadi prestasi.

Camp 48, SangaiKalimantan TengahFebruari, 1995

Chay Asdak

ix

Setelah beredar cukup lama dan atas permintaan berbagai kalangan, Buku Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai dicetak ulang dalam bentuk edisi revisi. Selain untuk mengoreksi beberapa kesalahan redaksional dan sekuens buku, revisi diperlukan berdasarkan mempertimbangkan bahwa perkembangan ilmu bersifat dinamis sejalan dengan dinamika pemikiran manusia. Bagian terbesar revisi dilakukan pada topik “Statistika dalam Hidrologi” (Bab VI), “Pengelolaan Vegetasi dan Hasil Air” (Bab VIII), dan “Pengelolaan Daerah Aliran Sungai” (Bab X, sebelumnya Bab VII). Selain bersifat tekstual, revisi juga meliputi perubahan tabel dan penambahan foto sebagai ilustrasi. Penulis mengucapkan terima kasih atas saran dan kritik yang disampaikan oleh kawan-kawan peneliti di PPSDAL/Lembaga Ekologi, Universitas Padjadjaran, terutama kepada Dr. Oekan S. Abdoellah, atas tugas-tugas dan kelonggaran yang diberikan sehingga memungkinkan penulis melakukan revisi buku Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Pada akhirnya, penulis sampaikan apresiasi dan rasa terima kasih kepada Oom Komariah atas pengorbanan waktu dan perhatiannya selama proses revisi berlangsung sehingga dapat berjalan dengan lancar dan menyenangkan.

Chay Asdak

Pengantar Edisi Revisi

xi

PRAKATA .......................................................................................... viiPENGANTAR EDISI REVISI........................................................... ixDAFTAR ISI ...................................................................................... xiDAFTAR TABEL............................................................................... xviiDAFTAR GAMBAR ......................................................................... xxiiiPENDAHULUAN ............................................................................. 1I. DAUR HIDROLOGI DAN EKOSISTEM DAS ..................... 7

1.1 Daur Hidrologi ............................................................... 71.2 Ekosistem Daerah Aliran Sungai .................................... 101.3 Komponen- komponen Ekosistem DAS ......................... 141.4 Sistem Hidrologi dalam Ekosistem DAS ....................... 161.5 Pola Drainase dan Urutan Sub- DAS .............................. 211.6 Kerapatan Drainase DAS ............................................... 24Rujukan .................................................................................... 27

II. PRESIPITASI .......................................................................... 292.1 Kelembapan Udara ......................................................... 312.2 Presipitasi ....................................................................... 38

2.2.1 Mekanisme Presipitasi ...................................... 392.2.2 Pengukuran Presipitasi ...................................... 442.2.3 Perhitungan Presipitasi ...................................... 512.2.4 Intensitas dan Lama Waktu Hujan .................... 57

2.3 Analisis Data Presipitasi ................................................. 60

Daftar Isi

xii

2.4 Data Pengamatan yang Hilang ....................................... 672.5 Konsistensi Data Presipitasi ........................................... 702.6 Analisis Hubungan Intensitas- Durasi -Frekuensi Hujan . 71Rujukan .................................................................................... 74

III INTERSEPSI DAN EVAPOTRANSPIRASI .......................... 773.1 Intersepsi ........................................................................ 78

3.1.1 Faktor- faktor Penentu dan Hasil Penelitian Intersepsi ........................................................... 79

3.1.2 Pengukuran Intersepsi ....................................... 863.1.3 Intersepsi dan Neraca Air .................................. 92

3.2 Evaporasi dan Transpirasi .............................................. 983.2.1 Evaporasi ........................................................... 993.2.2 Transpirasi (T) ................................................... 1103.2.3 Evapotranspirasi (ET) ....................................... 116

Rujukan .................................................................................... 144IV. AIR PERMUKAAN ................................................................ 151

4.1 Air Larian ...................................................................... 1524.1.1 Faktor- faktor Penentu Air Larian ...................... 1544.1.2 KoefisienAirLarian .......................................... 1584.1.3 Prakiraan Air Larian .......................................... 1614.1.4 Pengukuran Air Larian ...................................... 1774.1.5 Volume Air Larian ............................................. 183

4.2 Debit Aliran .................................................................... 1914.2.1 Pengukuran Debit .............................................. 1934.2.2 Bangunan Pengukur Debit Aliran ..................... 2004.2.3 Prakiraan Debit Empiris .................................... 203

4.3 Hidrograf Aliran ............................................................. 2064.4 Pemanenan Air Hujan ..................................................... 214Rujukan .................................................................................... 225

V. AIR BAWAH PERMUKAAN ................................................. 2295.1 Infiltrasi ......................................................................... 229

5.1.1 ProsesTerjadinyaInfiltrasi ................................ 230

xiii

5.1.2 Faktor-faktorPenentuInfiltrasi ........................ 2315.1.3 PengukuranInfiltrasi ......................................... 2325.1.4 AplikasiPraktisInfiltrasi .................................. 235

5.2 Kelembapan Tanah ......................................................... 2375.2.1 Karakteristik Kurva Kelembapan Tanah ........... 2425.2.2 Pengukuran Kelembapan Tanah ........................ 243

5.3 Air Tanah ........................................................................ 2455.3.1 Karakteristik Akifer .......................................... 2515.3.2 Gerakan Air Tanah ............................................ 2565.3.3 Pengambilan Air Tanah ..................................... 2625.3.4 Dampak Lingkungan Pengambilan Air Tanah .. 2695.3.5 Fluktuasi Tinggi Muka Air Tanah dan Pasokan

Air Tanah ........................................................... 2745.4 Daerah Resapan Buatan.................................................. 278Rujukan .................................................................................... 286

VI STATISTIKA DALAM HIDROLOGI .................................... 2896.1 Perhitungan dalam Statistika .......................................... 291

6.1.1 Nilai Tengah (Central Tendency) ...................... 2916.1.2 Hubungan antara Median, Mean, dan Mode ..... 2936.1.3 Variabilitas ........................................................ 294

6.2 Penentuan Sampel .......................................................... 3036.3 Regresi dan Korelasi ...................................................... 306

6.3.1 Regresi Linier Sederhana .................................. 3076.3.2 Regresi Ganda ................................................... 318

6.4 Transformasi Data .......................................................... 3216.5 Konsep Probabilitas ........................................................ 3236.6 Periode Ulang (Return Period)....................................... 3266.7 Analisis Frekuensi .......................................................... 329Rujukan .................................................................................... 336

VII. EROSI DAN SEDIMENTASI ................................................. 3397.1 Proses Terjadinya Erosi .................................................. 3397.2 Faktor - faktor Penentu Erosi .......................................... 345

xiv

7.3 Prakiraan Besarnya Erosi ............................................... 3547.3.1 Prakiraan Erosi Metode USLE .......................... 3557.3.2 KeterbatasandanModifikasiUSLE .................. 3777.3.3 Prakiraan Erosi Metode SDR ............................ 383

7.4 Pencegahan Erosi ........................................................... 3857.5 Sedimentasi .................................................................... 392

7.5.1 Sedimen dan Transpor Sedimen ........................ 3937.5.2 Pengukuran Sedimen ........................................ 398

7.6 Konservasi Tanah ........................................................... 4107.6.1 Pola Rehabilitasi Lahan dan Konservasi Tanah 4137.6.2 Prakiraan Bahaya Erosi ..................................... 420

Rujukan .................................................................................... 424VIII. PENGELOLAAN VEGETASI DAN HASIL AIR .................. 429

8.1 Pengelolaan Vegetasi dan Aliran Air .............................. 4308.2 Kasus di Daerah Tropis .................................................. 435

8.2.1 Perubahan Vegetasi dan Curah Hujan ............... 4378.2.2 Pembalakan Hutan dan Aliran Air .................... 449

8.3 Hutan di Daerah Berkabut .............................................. 4598.4 Prakiraan Perubahan Aliran Air ...................................... 461

8.4.1 Persamaan Matematis ....................................... 4628.4.2 Analisis Neraca Air ........................................... 462

8.5 Hubungan Hutan, Iklim, dan Banjir ............................... 4688.5.1 Hutan dan Banjir ............................................... 4698.5.2 Hutan dan Kekeringan ..................................... 4818.5.3 Hutan dan Mata Air ........................................... 484

8.6 Aliran Air Lambat (Lowflows) ........................................ 486Rujukan .................................................................................... 491

IX. KUALITAS AIR ...................................................................... 4979.1 Karakteristik Fisik Perairan ............................................ 5009.2 Kualitas Air Alamiah ...................................................... 5109.3 Kualitas Air Permukaan.................................................. 5139.4 Unsur Hara dan Daur Hidrologi ..................................... 514

xv

9.5 Dampak Pemanfaatan Lahan terhadap Kualitas Air ....... 5179.6 Pemantauan Kualitas Air ................................................ 525Rujukan .................................................................................... 532

X. PENGELOLAAN DAERAH ALIRAN SUNGAI .................. 53510.1 Permasalahan Pengelolaan DAS ................................... 53810.2 Konsep Pengelolaan DAS .............................................. 541

10.2.1 Pengelolaan DAS sebagai Sistem Perencanaan 54510.2.2 Kegiatan Pengelolaan DAS ............................... 55010.2.3 Sasaran dan Tujuan Pengelolaan DAS .............. 55210.2.4 Peraturan Pemerintah No. 37/2012 Tentang

Pengelolaan DAS .............................................. 56110.3 Pengelolaan Das dalam Konsep Multiguna.................... 56410.4 Perencanaan Pengelolaan Das ........................................ 567

10.4.1 Isu- Isu Strategis Pengelolaan DAS .................. 57510.4.2 Prinsip- prinsip Pengelolaan DAS Lintas

Wilayah ............................................................. 57810.4.3 Model Konseptual Pengelolaan DAS Terpadu . 58010.4.4 Kerangka Kerja dan Mekanisme Kelembagaan

Pengelolaan DAS Terpadu ................................ 58510.5 Prinsip- Prinsip Dasar Perencanaan Pengelolaan DAS ... 589

10.5.1 Menentukan Sasaran Proyek Secara Jelas ........... 58910.5.2 Prinsip “Dengan” dan “Tanpa” Proyek ............ 59010.5.3 Ketidakpastian dalam Perencanaan ................... 593

10.6 Ekosistem dan Pendekatan Ekosistemik ........................ 59610.7 KLHS dalam Pengelolaan Ekosistem DAS Terpadu ...... 60410.8 DAS sebagai Satuan Pemantauan dan Evaluasi ............. 609

10.8.1 Indikator Hidrologis dalam Evaluasi DAS ....... 61310.8.2 Teknik- teknik Hidrologi dalam Evaluasi DAS . 61610.8.3 Prakiraan Debit Aliran ...................................... 61710.8.4 Metode Sederhana Prakiraan Debit dan Air

Larian ................................................................ 61810.8.5 Prakiraan Muatan Sedimen ............................... 621

xvi

10.8.6 Prakiraan Keterkaitan Erosi dan Sedimentasi ... 62310.8.7 Kriteria dan Indikator Pengelolaan DAS .......... 625

10.9 Keterkaitan Aspek- Aspek Biofisik dalam Evaluasi Proyek DAS .................................................................... 630

Rujukan .................................................................................... 643INDEKS ............................................................................................. 649

xvii

Tabel 2.1 Perhitungan curah hujan rata-rata sub-DAS Citarik dengan menggunakan metode Poligon (Thiessen Polygon) ....................................................................... 55

Tabel 2.2 Hubungan intensitas dan lama waktu hujan selama berlangsungnya kejadian hujan seperti tersebut pada Gambar 2.5. (a) Tabulasi data hujan. (b) Tabulasi intensitas hujan maksimum untuk lama waktu hujan yang berbeda ............................................................... 59

Tabel 2.3 Tipe hujan dan parameternya ....................................... 60Tabel 2.4 Perhitungan periode ulang untuk presipitasi dengan

lama waktu hujan 5 menit (data hujan bersifat hipotetis, untuk tujuan ilustrasi) ................................................... 65

Tabel 3.1 Perbandingan antara curah hujan total, Pg, air lolos, Tf, air aliran batang, Sf, dan intersepsi hujan, I (mm) di hutan tidak terganggu dan hutan bekas tebangan TPTI di Kalimantan Tengah .................................................. 82

Tabel 3.2 Besarnya intersepsi hujan dari berbagai jenis tanaman 85Tabel 3.3 Radiasi matahari rata-rata yang diterima bidang

horizontal pada lapisan atas atmosfer (kal/cm2/hari).... 108Tabel 3.4 Neraca air rata-rata bulanan (mm) di daerah Kamojang,

Jawa Barat (perhitungan oleh penulis) ......................... 124Tabel 3.5 Besarnya harga SM yang umum digunakan (mm) ....... 125

Daftar Tabel

xviii

Tabel 3.6 Faktor pertanaman empiris (k) untuk rumus Blaney-Criddle. Untuk wilayah hemisfer selatan, angka koefisienbulanantanamantahunanharusdisesuaikandengan waktu permulaan masa pertumbuhan .............. 130

Tabel 3.7 Fraksi bulanan panjang hari/penyinaran dalam satu tahun (untuk persamaan Blaney-Criddle) .................... 131

Tabel 3.8 Koefisienmusimanuntuktanamanpertanian(untukpersamaan Blaney-Criddle) .......................................... 132

Tabel 3.9 Angka tetapan akar dalam bentuk kedalaman kelembapan tanah ........................................................ 138

Tabel 3.10 Perhitungan keadaan kekurangan air dalam tanah dan evapotranspirasi aktual suatu daerah tangkapan air dalam satuan mm .......................................................... 139

Tabel 3.11 Penurunan nilai SMD aktual dari SMD potensial untuk daerah kajian seperti pada Tabel 3.10 .......................... 139

Tabel 3.12 Angka tetapan akar dalam bentuk kedalaman kelembapan tanah ......................................................... 141

Tabel 3.13 Beberapa angka albedo harian rata-rata untuk bermacam-macam tipe permukaan ............................... 143

Tabel 4.1 Perhitungan jumlah air yang mengalir melalui outlet .. 159Tabel 4.2 Perhitungan jumlah air yang mengalir melalui outlet .. 160Tabel 4.3 AngkakoefisienairlarianCuntukDASdengantanah

kelompok B .................................................................. 163Tabel 4.4 Faktor-faktor konversi kelompok tanah dalam suatu

DAS .............................................................................. 163Tabel 4.5 Nilaikoefisienairlarian,C,untukpersamaanrasional 165Tabel 4.6 Waktu konsentrasi, Tc, untuk DAS dengan ukuran

kecil .............................................................................. 168Tabel 4.7 Bilangan kurva air larian (CN) untuk kondisi hujan awal

II (U.S. SCS, 1972) ...................................................... 184

xix

Tabel 4.8 Kedalaman air larian (mm) menurut besarnya curah hujan dan bilangan kurva (CN) menurut metode Soil Conservation Service .................................................... 187

Tabel 4.9 Laju air larian puncak (m3/dt/mm) menurut luas daerah tangkapan air dan nilai CN menurut metode Soil Conservation Service .................................................... 188

Tabel 4.10 Penampang melintang sungai dan persamaan untuk Wp, r, dan lebar permukaan sungai ..................................... 197

Tabel4.11 KoefisienkekasaranManning “n” ................................ 204Tabel 4.12 Pemakaian UHG ........................................................... 211Tabel 5.1 Laju resapan air tanah tahunan per kabupaten di Jawa

Barat ............................................................................. 236Tabel5.2 Klasifikasi tanahmenurutsistemperhimpunantanah

internasional ................................................................. 239Tabel 5.3 Pengambilan air tanah dalam di Cekungan Bandung ... 263Tabel 5.4 Penurunan tinggi muka air tanah di daerah Kota

Bandung dan sekitarnya (1890–990) ............................ 270Tabel 6.1 Perubahan koefisien varians air lolos (throughfall)

terhadap curah hujan .................................................... 297Tabel 6.2 Besarnya variabilitas presipitasi antaralat penakar hujan

di Camp 48, Sangai, Kalimantan Tengah ..................... 300Tabel 6.3 ANOVA hasil pengukuran presipitasi dengan alat

penakar hujan berbeda .................................................. 303Tabel 6.4 Hubungan debit dan aliran sedimen Sungai Cimanuk

di pos duga air Bojongloa, Jawa Barat ......................... 319Tabel 6.5 Debit puncak, peringkat, dan kedudukan plot (plotting

position) untuk pos duga air Eretan, sungai Cimanuk, Jawa Barat .................................................................... 327

Tabel 6.6 Angka faktor frekuensi (K) untuk Log Pearson Type III .................................................................................. 331

Tabel 6.7 Data yang diperlukan dalam penentuan kurva frekuensi ....................................................................... 333

xx

Tabel 7.1 Pengaruh tumbuhan bawah dan serasah terhadap besarnya erosi ............................................................... 351

Tabel 7.2 Energi kinetik hujan dalam metrik ton-meter per hektar per cm hujan ................................................................. 359

Tabel 7.3 Nilai M untuk beberapa kelas tekstur tanah ................. 362Tabel 7.4 Prakiraan besarnya nilai K untuk jenis tanah di daerah

tangkapan air Jatiluhur, Jawa Barat .............................. 365Tabel 7.5 Nilai LS berdasarkan panjang dan gradien kemiringan

lereng ............................................................................ 367Tabel 7.6 Nilai C untuk berbagai jenis tanaman dan pengelolaan

tanaman ........................................................................ 372Tabel 7.7 Nilai faktor P pada berbagai aktivitas konservasi tanah

di Jawa .......................................................................... 374Tabel 7.8 Perkiraan nilai faktor CP berbagai jenis penggunaan

lahan di Jawa ................................................................ 375Tabel 7.9 Faktor P untuk pertanaman menurut kontur dan tanaman

dalam teras .................................................................... 376Tabel 7.10 Faktor VM untuk beberapa tipe vegetasi penutup

tanah ............................................................................. 379Tabel 7.11 Faktor “VM” untuk daerah berhutan yang tidak

terganggu ...................................................................... 381Tabel 7.12 Prakiraan besarnya erosi di DAS Cimanuk (stasiun

Eretan), Jawa Barat. ..................................................... 384Tabel 7.13 Parameter-parameter untuk penilaian efek vegetasi

terhadap erosi dan stabilitas tebing .............................. 389Tabel 7.14 Contoh arahan RLKT untuk masing-masing kawasan . 419Tabel 8.1 Perubahan aliran air sebagai akibat perubahan vegetasi

penutup tanah pada daerah selain daerah hutan berkabut (cloud forest) ................................................................ 432

Tabel 8.2 Neraca air DAS Congo, Afrika .................................... 439Tabel 8.3 Neraca air rata-rata dari hasil penelitian pengaruh

perubahan vegetasi di hutan hujan tropis Amazon ....... 443

xxi

Tabel 8.4 Pengaruh penebangan hutan terhadap evapotranspirasi, curah hujan, dan aliran air di DAS Amazon ................. 445

Tabel 8.5 Perubahan hasil air dan respons hidrologi lainnya yang diakibatkan oleh pembalakan hutan dengan intensitas berbeda ......................................................................... 455

Tabel 8.6 Neraca air DAS sebelum tebang habis hutan campuran berdaun lebar ................................................................ 466

Tabel 8.7 Neraca air DAS setelah tebang habis ........................... 467Tabel 8.8 Perubahan aliran air setelah penebangan hutan ............ 473Tabel 9.1 Angka-angka indeks BOD yang ditentukan dalam waktu

lima hari dari bermacam sumber pencemar ................. 505Tabel 9.2 Konsentrasi BOD5 di beberapa lokasi di sepanjang sungai

Citarum dan skala prioritas penurunan konsentrasi BOD5 yang harus dilakukan. ........................................ 506

Tabel 9.3 Pemanfaatan air permukaan menurut standar kualitas air .................................................................................. 513

Tabel 10.1 Pengelolaan DAS sebagai suatu sistem perencanaan pengelolaan sumber daya alam .................................... 545

Tabel 10.2 Tiga kegiatan utama pengelolaan DAS ........................ 551Tabel 10.3 Pendekatan dalam pengelolaan ekosistem DAS

terpadu .......................................................................... 603Tabel 10.4 Hasil pengukuran debit aliran dan muatan sedimen .... 622Tabel 10.5 Perhitungan muatan sedimen total .............................. 623Tabel 10.6 Kriteria pengelolaan DAS ........................................... 628Tabel 10.7 Program pemanfaatan lahan yang sedang berjalan dan

yang akan diusulkan dalam pengelolaan DAS ............. 634Tabel 10.8 Besarnya erosi tahunan pada keadaan “tanpa” kegiatan

proyek (ton/ha) ............................................................. 635Tabel 10.9 Besarnya erosi tahunan pada keadaan “dengan” kegiatan

proyek (ton/ha) ............................................................. 636Tabel 10.10 Kehilangan tanah (erosi) total pada keadaan “tanpa”

kegiatan proyek ............................................................ 637

xxii

Tabel 10.11 Kehilangan tanah (erosi) total pada keadaan “dengan” kegiatan proyek ............................................................ 637

Tabel 10.12 Laju sedimentasi tahunan menurut sekuen kegiatan yang diusulkan ...................................................................... 639

Tabel 10.13 Hubungan laju sedimentasi dan kapasitas tampung waduk dalam kaitannya dengan perubahan waktu pada keadaan “dengan” proyek ............................................. 640

Tabel 10.14 Kehilangan kumulatif lahan irigasi sebagai akibat kenaikan kapasitas tampung yang berkurang ............... 642

xxiii

Gambar 1.1 Daur hidrologi ............................................................ 9Gambar1.2 Hubunganbiofisikantaradaerahhuludanhilirsuatu

DAS ............................................................................ 14Gambar 1.3 Komponen-komponen ekosistem DAS hulu .............. 16Gambar 1.4 Fungsi ekosistem DAS ............................................... 18Gambar 1.5 Cara bercocok tanam yang tidak selaras dengan kaidah-

kaidah konservasi tanah dan air. Tampak, teknik penanaman tidak mengikuti garis kontur melainkan dengan cara up and down the slope. Penanaman juga tidak dilakukan pada bidang tanam yang dilengkapi dengan teras ................................................................ 18

Gambar 1.6 Pendangkalan saluran irigasi akibat proses sedimentasi di waduk/sungai yang mengalirkan air ke saluran irigasi tersebut. Pendangkalan pada saluran tersebut terjadi akibat besarnya erosi karena cara bercocok tanam yang mengabaikan kaidah-kaidah konservasi seperti tersebut pada Gambar 1.5 .............................. 19

Gambar 1.7 Sistem pertanaman yang sesuai dengan kaidah-kaidah konservasi tanah dan air (teknik penanaman menurut garis kontur dan dilengkapi dengan pembuatan teras) ........................................................................... 21

Daftar Gambar

xxiv

Gambar 1.8 Pola percabangan jaringan sungai (kerapatan drainase) ..................................................................... 22

Gambar1.9 Klasifikasigeologiterhadapsistemaliransungai ...... 23Gambar1.10 Urutansub-DASmenurutsistemklasifikasiHorton.

Nomor 1,2,3, dan 4 menunjukkan urutan/orde sub-DAS pertama, kedua, ketiga, dan keempat. ............... 24

Gambar 1.11 Peta DAS (A) dan UHG setiap sub-DAS (B) dalam DAS seluas 15.540 ha. Gambar 1.11A adalah DAS dengan beberapa sub-DAS. Gambar 1.11B menunjukkan hidrograf untuk sub-DAS a, b, dan c .. 26

Gambar 2.1 Stasiun pengukur cuaca otomatis (CR10, Campbell Scientific Ltd., Leiscester, UK). Alat ukur curah hujan berada di sebelah kiri depan (putih). Sementara itu, data logger terletak di bagian bawah dari alat pengukur cuaca otomatis ........................................... 30

Gambar 2.2 Beberapa mekanisme terjadinya hujan ....................... 42Gambar 2.3 Arus udara di kepulauan Indonesia ............................ 43Gambar 2.4 Lokasi alat ukur presipitasi dengan batas naungan

maksimal yang disarankan. ........................................ 47Gambar 2.5 Akumulasi data hujan selama berlangsungnya satu

kejadian hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan tipe weighing bucket .................................................. 58

Gambar2.6 Grafikperiodeulanguntukpresipitasidenganlamawaktu 5 menit (hasil plot data dari Tabel 2.4 di atas kertas Gumbel extreme-value) .................................... 66

Gambar 2.7 Analisis kurva ganda (double mass analysis) curah hujan tahunan untuk menentukan tingkat konsistensi data curah hujan yang dikumpulkan di stasiun A. ...... 70

Gambar 3.1 Hubungan antara air lolos, Tf, dan curah hujan, Pg, untuk kondisi penutupan tajuk yang berbeda di lokasi pembalakan hutan. Persamaan-persamaan regresi untuk .......................................................................... 84

xxv

Gambar 3.2 Kemungkinan kesalahan baku dari harga rata-rata air lolosuntukhutanhujantropisAmazon,Brasil.Grafikdapat dimanfaatkan untuk menentukan jumlah alat ukur air lolos yang diperlukan untuk tingkat kesalahan baku yang diinginkan ................................................. 90

Gambar 3.3 Pengukuran intersepsi tajuk (Ic) dan intersepsi lantai hutan (If). Pg = curah hujan total, Tf = air lolos, dan Sf = aliran batang, RG = kedudukan alat penakar hujan, Pn = net precipitation .................................................. 91

Gambar 3.4 Perbandingan antara proporsi energi radiasi dan energi adveksi yang digunakan untuk proses evaporasi air hujan yang tertahan di permukaan tajuk vegetasi di hutan tidak terganggu di Kalimantan Tengah ............. 97

Gambar 3.5 Penyerapan, perjalanan, dan penguapan air dari suatu vegetasi ....................................................................... 111

Gambar 3.6 Skema tipe-tipe Lysimeter: (a) tipe drainase dan (b) tipe timbang. ............................................................... 121

Gambar 3.7 Prakiraan kenaikan dan penurunan ET dalam kaitannya dengan pertumbuhan dan penebangan hutan dari 75 plot percobaan di beberapa negara ............................. 127

Gambar 3.8 Bentuk umum perbandingan ET aktual dan ET potensial (ETR) ........................................................... 137

Gambar 4.1 Beberapa macam aliran air dalam suatu DAS dan bentuk hidrograf yang dihasilkannya ......................... 154

Gambar 4.2 Pengaruh morfometri DAS pada hidrograf aliran ...... 157Gambar 4.3 Nomograf waktu aliran air permukaan (overland flow

time). Dimulai dari sebelah kiri (panjang lereng), ke kanan (kemiringan lereng) dan ke bawah (nilai C). Waktu yang diperlukan ada di pinggir kanan kurva. .. 170

Gambar 4.4 Hubungan curah hujan dan debit pada metode persamaan rasional ..................................................... 172

xxvi

Gambar 4.5 Skema plot air larian yang banyak digunakan dalam penelitian .................................................................... 182

Gambar4.6 GrafiklajuairlarianpuncakberdasarkannilaiCN = 80, curah hujan, dan luas daerah tangkapan air.......... 191

Gambar4.7 GrafiklajuairlarianpuncakberdasarkannilaiCN = 85, curah hujan, dan luas daerah tangkapan air.......... 192

Gambar 4.8 Diagram menunjukkan aliran air dalam sungai dan cara pengukurannya.................................................... 198

Gambar 4.9 Contoh weir tipe V-notch dengan ujung tajam; (a) gambar tampak samping dan (b) gambar tampak depan. Hmax adalah kedalaman maksimum melalui notch, sedangkan H adalah kedalaman air dari dasar “V”. ............................................................................. 201

Gambar 4.10 Kedudukan bangunan pengukur debit (weir tipe V-notch) pada sebuah anak sungai. Pada latar belakang, bagian bawah dari alat pengukur debit otomatis ........ 202

Gambar 4.11 Penampang vertikal sungai yang menunjukkan sisa-sisa sampah tertinggal di tebing sungai. ..................... 206

Gambar 4.12 Pembentukan UHG dengan pendekatan curah hujan tunggal ........................................................................ 208

Gambar 4.13 UHG dengan metode hujan tunggal ........................... 209Gambar 4.14 Perubahan satuan waktu UHG dengan teknik tumpang

tindih. ......................................................................... 212Gambar 4.15 Atap penampung air hujan dan bak penyimpan air yang

dipanen ....................................................................... 216Gambar 4.16 Tangki penyimpan air hujan dengan sistem dua pipa

dan dua talang ............................................................ 217Gambar 4.17 Skema bentuk sarana pemanenan air hujan di atas

permukaan tanah ........................................................ 219Gambar 4.18 Pemanenan air hujan di atas daerah tangkapan air dan

menggunakan tangki-tangki yang disimpan di dalam tanah ........................................................................... 221

xxvii

Gambar5.1 Kurvainfiltrasidancurahhujanuntukmenghitungairlarian ........................................................................... 233

Gambar5.2 Kurvahubunganairlariandaninfiltrasipadahujanbuatan dengan intensitas tetap. .............................................. 234

Gambar5.3 Klasifikasilapisantanahmenurutilmutanahdanilmuhidrologi ..................................................................... 238

Gambar 5.4 Persediaan air dalam tanah dan hubungannya dengan tekstur tanah .............................................................. 242

Gambar 5.5 Akifer bebas dan akifer terkekang ............................. 247Gambar 5.6 Alat pemantau otomatis fluktuasi tinggi muka air

tanah ........................................................................... 249Gambar 5.7 Karakteristik air tanah dan perubahan tinggi muka air

tanah ........................................................................... 250Gambar 5.8 Ilustrasi diagram kedudukan air tanah ....................... 258Gambar 5.9 Perubahan tinggi permukaan air sebagai akibat

kegiatan pemompaan air tanah ................................... 260Gambar 5.10 Pengaruh pembuangan air terhadap penurunan tinggi

permukaan air tanah ................................................... 260Gambar 5.11 Teknik “pembuangan” kelebihan air tanah ................ 261Gambar 5.12 A. Daerah dekat laut, air tanah tawar berkedudukan di

atas air asin/laut. Ketinggian lapisan air tanah tawar di atas permukaan air asin sama dengan seper-empat puluh dari kedalaman air tanah tawar. B. Pengambilan-lebih air tanah tawar akan mengakibatkan melengkungnya muka air tanah di kedua batas air tanah (atas dan bawah), dan pada gilirannya dapat mengakibatkan intrusi air laut ke sumur-sumur pengambilan air tanah. .......................................................................... 273

Gambar 5.13 Skema daerah resapan buatan .................................... 280Gambar 5.14 Pemasokan air tanah pada akifer dangkal dengan cara

pembuatan saluran terbuka dan saluran pembuangan (drains) ...................................................................... 282

xxviii

Gambar 5.15 Pemasokan air tanah pada akifer dalam dengan cara kolaminfiltrasi ........................................................... 283

Gambar 6.1 Bentuk penyebaran data: a) simetris, dan b) condong (skew) ......................................................................... 293

Gambar 6.2 Analisis regresi linier untuk data presipitasi, Pg, versus aliran batang, Sf. Garis terputus merupakan batas keyakinan pada tingkat 95 % ..................................... 310

Gambar 6.3 Besarnya angka r dan implikasi hubungan antarvariabel ............................................................... 314

Gambar 6.4 Gambar kurva frekuensi banjir sungai Cimanuk di stasiun Eretan, Jawa Barat. ......................................... 329

Gambar 7.1 Hubungan antara besarnya curah hujan terhadap erosi percikan untuk kebun bambu, kebun campuran (talun), dan tanah terbuka di Jatiluhur, Jawa Barat ......................... 348

Gambar 7.2 Erosi meningkat di bawah tegakan pohon yang tidak disertai tumbuhan bawah dan serasah ........................ 350

Gambar 7.3 Tegakan hutan monokultur seumur. Tampak bahwa penutupan tajuk oleh tumbuhan bawah sangat rapat. Pada kondisi tersebut, fungsi hidrologi hutan dapat sangat efektif .............................................................. 350

Gambar 7.4 Nomograf untuk menentukan nilai erodibilitas K seperti tersebut dalam persamaan USLE (United States Environmental Protection Agency, 1980). ....... 364

Gambar 7.5 Transpor sedimen dalam aliran air sungai .................. 397Gambar 7.6 Contoh alat ukur sedimen yang biasa dimanfaatkan

di lapangan: a) alat ukur sedimen standar (depth-integrating sediment sampler USDH-48) dan b) modifikasi alat standar (lebih sederhana) dengan prinsip pengukuran sama dengan alat ukur sedimen standar ........................................................................ 399

xxix

Gambar 7.7 Beberapa tipe alat pengumpul sedimen merayap: a) tipe Pit, b) tipe keranjang, dan c) tipe alat ukur sedimen yang memanfaatkan beda tekanan Helley-Smith ....... 402

Gambar 7.8 Besarnya angka SDR yang ditentukan berdasarkan luas DAS ........................................................................... 409

Gambar 8.1 Bentuk hubungan vegetasi-hasil air untuk beberapa jenis vegetasi .............................................................. 433

Gambar8.2 Perubahanlingkunganfisiksebagaiakibatpembalakanhutan hujan tropis di Kalimantan ............................... 450

Gambar 8.3 Pola penurunan kelembapan tanah selama musim kemarau pada hutan hujan tropis yang tidak ditebang, hutan bekas tebangan (6 tahun), dan hutan yang baru saja ditebang ............................................................... 452

Gambar 8.4 Melalui bidang penampung air alamiah, hutan berperan melindungi tanah dari tenaga kinetis hujan dan “mengatur” aliran air tersebut ke sungai. Tiga tipe bidang penampung air adalah bidang penampung berupalapisan“film”dipermukaandaun(S1);bidangpenampung air berupa serasah hutan (S2); dan bidang penampung air berupa pori-pori dalam tanah (S3) .... 478

Gambar8.5 Grafikaliranlambatharian(Gumbel) sungai U. Nyiro, Kenya untuk periode ulang yang berbeda .................. 489

Gambar 8.6 Kurva frekuensi aliran air lambat sungai Pago untuk periode ulang yang berbeda....................................... 490

Gambar 9.1 Contoh kurva BOD yang menunjukkan fase proses karbonisasidanfasenitrifikasi ................................... 504

Gambar 9.2 Ilustrasi daur unsur hara (nutrient cycle) dalam ekosistem hutan .......................................................... 515

Gambar 9.3 Kebakaran yang terjadi di hutan dengan tegakan berumur muda. Kerusakan yang diakibatkan kebaran tersebut terjadi pada tumbuhan bawah dan lantai hutan. Tegakan hutan tidak mengalami kematian total ......... 521

xxx

Gambar 9.4 Contoh lokasi pemantauan (tipe hubungan sebab-akibat); tampak lokasi “perlakuan” terisolasi dari wilayah di sekitarnya. ................................................. 528

Gambar 10.1 Sistem pengelolaan DAS dan keluaran yang dihasilkan (skema di atas dapat dimanfaatkan untuk menggambarkan kerangka sistem dalam perencanaan, pelaksanaan, dan pemantauan). .................................. 548

Gambar 10.2 Perlindungan sungai pada wilayah bervegetasi (riparian zone) ........................................................... 557

Gambar 10.3 Implikasi/pengaruh proporsi tutupan vegetasi (vegetation cover) terhadap laju produksi sedimen.... 560

Gambar 10.4 Unit pengelolaan ekosistem DAS versus unit administrasi/politik ..................................................... 562

Gambar 10.5 Pendekatan dalam perencanaan, implementasi dan monev pengelolaan DAS terpadu. FKPDAS adalah Forum Koordinasi Pengelolaan DAS ......................... 573

Gambar 10.6 Keterkaitan pengelolaan DAS, dampak fisik, dan perubahan lingkungan hidup serta keuntungan yang diperoleh di hilir DAS. Keadaan sebaliknya akan terjadi apabila pengelolaan hulu DAS tidak sesuai dengan kaidah-kaidah konservasi lanskap. Bagan alir keterkaitan ini juga dapat dijadikan sebagai kerangka kerja imbal jasa ekosistem antara daerah hulu dan hilir DAS. ........................................................................... 584

Gambar 10.7 Pola umum pengelolaan DAS versi PP No. 32/2012 tentang Pengelolaan DAS........................................... 588

Gambar 10.8 Hubungan hipotetis antara produktivitas dan waktu “dengan” dan “tanpa” proyek pengelolaan DAS. ..... 592

Gambar 10.9 Hubungan hipotetis antara sedimentasi dan kapasitas tampung waduk “dengan” dan “tanpa” proyek. ......... 592

Gambar 10.10 Pendekatan ekosistem dalam pengelolaan sumber daya dalam DAS ................................................................. 599

xxxi

Gambar 10.11 Sekuens evaluasi dan program aksi dalam sistem evaluasi dan perencanaan yang bersifat sekuensial dalam kerangka pengelolaan DAS Citarum untuk sumber daya air (kajian simulatif). Terlihat, hierarki kewenangan dari tingkat nasional ke lokal dan hierarki proses pengambilan keputusan dari kebijakan ke proyek. ........................................................................ 607