pengaruh perubahan penutup lahan terhadap … · 2013-07-22 · ir. adi yusuf muttaqien, mt nip....

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENGARUH PERUBAHAN PENUTUP LAHAN TERHADAP

DEBIT ALIRAN PERMUKAAN DI SUB-DAS KEDUANG

KABUPATEN WONOGIRI

(The Effect of Land Cover Changes to Runoff Discharge

in Keduang Sub-basin, Wonogiri)

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Disusun oleh:

AWALUDIN F. ARYANTO

NIM I 0106039

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010


commit to user

ii

PENGARUH PERUBAHAN PENUTUP LAHAN

TERHADAP DEBIT ALIRAN PERMUKAAN DI SUB-DAS KEDUANG

KABUPATEN WONOGIRI



SKRIPSI

Disusun oleh:

AWALUDIN F. ARYANTO

NIM I 0106039

Persetujuan dosen pembimbing

Dosen Pembimbing I

Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng.

NIP. 19510710 198103 1 003

Dosen Pembimbing II

Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT

NIP. 19581127 198803 1 001


commit to user

iii

LEMBAR PENGESAHAN



KABUPATEN WONOGIRI

SKRIPSI

Disusun oleh:

AWALUDIN F. ARYANTO

NIM I 0106039

Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari:

1. Dr. Ir. Mamok Soeprapto Raharjo, M.Eng NIP. 19510710 198103 1 003 (……………………….)

2. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT

NIP. 19581127 198803 1 001 (……………………….)

3. Ir. Solichin, MT NIP. 19600110 198803 1 002 (……………………….)

4. Ir. Siti Qomariyah, M.Sc NIP. 19580615 198501 2 001 (……………………….)

Mengetahui,

a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS

Pembantu Dekan I

Ir. Noegroho Djarwanti, MT

NIP. 19561112 198403 2 007

Disahkan,

Ketua Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT

NIP. 19590823 198601 1 001


commit to user

iv



KABUPATEN WONOGIRI



SKRIPSI

Disusun oleh:

AWALUDIN F. ARYANTO

NIM I 0106039

Persetujuan pembimbing

Pembimbing Pendamping

Ir. Sukresno, MSc

NIP. 19580204 198503 1 002


commit to user

v

MOTTO

“Allah tidak akan membebani seseorang melainkan sesuai kesanggupannya”

-QS 1:286-

“Nek luwe mangan, nek ngelak ngombe, nek ngantuk turu, urip kuwi kudu

digawe gampang, nanging aja nggampangke urip”

-Dody Yudho Winarto-

“Ikhlas marang kang wis kelakon, nrimo marang kang lagi dilakoni, pasrah

marang kang arep dilakoni”

-Pepatah Jawa-

“Madeg pribadi, mandireng ing samukawis””

-Pepatah jawa-

“Bersyukur membuat hidup lebih nikmat”

-Awaludin-

“Harapan berbanding lurus dengan kekecewaan, berani berharap berarti

siap untuk kecewa”

-Adityo Raharjo-

PERSEMBAHAN


commit to user

vi

Bapak, Ibu, Nanda, Ega, Mbah Kakung dan Mbah Putri seluruh keluarga yang

jadi sumber kekuatan untuk menjalani semua.

Pak Mamok yang sudah menjadi guru, pembimbing, bapak, dan teman yang

selalu memberi dukungan untuk menjadi “anak air” yang tangguh.

Teman-teman DeGelo (Ujang, Agus, Dimas, Danang, Setyo, Sita, Ferdian,

Lily) yang tidak bosan untuk terus menggila.

Tim kreatif Asrika Films Co. (Wak Acong, Arip, Mbah Jenggot, MDod,

Hanif, Irvan, Aji, Hafid, Siswo, Farid, Bagus, Albert, Aan) sumber inspirasi

yang tidak pernah kering.

Teman-teman Scuadra (Adit, Supra, Dimas, Tangguh, Dika, Yani, Ayu, Linda,

Ratih) yang terus kompak.

Warga RW 15 (Mbah Hadi, Pak Nur, Pakdhe Yono, Mbak Eni, Bu Joko),

terima kasih untuk tempat tinggal, lingkungan, sarapan, makan siang, makan

malam, dan buka puasa yang super.

Bianto Johan Arifin, Dyah Kurnia Primasasti, Annisa Kusumawati, Dina

Rachmayati, Ermis Vera, M. Yushar Yahya, Muh. Syarif, Irma Trianawati,

Aryu Diah, Rezy, Tanjung, Adit, Riani Novia, Bernadeta, Ikhsanudin,

Anshori, Andi, Luqman, Winda, Yunie, Ropri, Aji, Wira, Alve, Dendy, Farid,

Betty, Nurul, dan teman-teman seperjuangan Sipil 2006 yang

membanggakan.

Pak Edy, Pak As,ad, Pak Bambang, Pak Ary, Pak Joko, Pak Sofa, Bu Sobriah,

Bu Pungky, Pak Senot, Bu Fajar, Bu Endah, Pak Sur, Pak Paulus, Mas Yanuar,


commit to user

vii

Pak Yusuf, Pak Agung Kumoro, Pak Mulyanto, Mas Budi, Mas Tofik, Mas

Wardoyo, Pak Saiman, Mas Harbun, yang tidak pernah lelah membagi ilmu.

Devinta Puspa, Sari Nur Prihatiningsih, dua orang yang selalu menyediakan

telinga dan tak pernah kehabisan persediaan semangat.

Bahtiar, Mayang, Tia, Tatang, Ami, Sinta, Bila, Vino, Arga, dan keluarga

besar teknik sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.

HMS, Relawan Rumah Zakat, Freelancer, Backpacker, Dunia Wayang, Kota

Solo yang mengajarkan bagaimana seharusnya menjadi manusia.


commit to user

viii

ABSTRAK

Awaludin F. Aryanto. 2010. “PENGARUH PERUBAHAN PENUTUP LAHAN TERHADAP DEBIT ALIRAN PERMUKAAN DI SUB-DAS KEDUANG KABUPATEN WONOGIRI”. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Perubahan iklim dan konversi lahan menjadi daerah pemukiman/industri dapat mengakibatkan peningkatan jumlah aliran permukaan. Perubahan penutup lahan menyebabkan turunnya infiltrasi sehingga air hujan langsung ber-trasformasi menjadi aliran permukaan. Pengaruh perubahan penutup lahan terhadap aliran permukaan menarik unuk dikaji. Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif kuantitatif dengan data primer adalah data koordinat stasiun hujan. Data sekunder adalah data hujan harian dan peta Sub-DAS Keduang. Dalam penelitian ini, sub-DAS Keduang dibagi menjadi beberapa grid bujur sangkar berukuran 1x1 km. Dengan perangkat lunak MPAR, dilakukan delapan skenario perubahan penutup lahan di tiga zone sub-DAS Keduang, yaitu zone hulu, tengah dan hilir. Hasil simulasi kemudian dibandingkan dengan data debit hasil observasi untuk mengetahui seberapa besar perubahan jumlah aliran permukaan yang terjadi. Hasil penelitian menunjukkan terjadi perubahan volume total sebesar 16,85% dan kenaikan debit puncak sebesar 5,27% pada perubahan di zone hulu, 18,29% dan 8,2% pada perubahan di zone tengah, 17,08% dan 4,12% pada perubahan di hilir, perubahan volume total 20,07% dan kenaikan debit puncak sebesar 9,8% pada perubahan di seluruh sub-DAS Keduang. Kata kunci: Grid, penutup lahan, aliran permukaan.


commit to user

ix

ABSTRACT

Awaludin F. Aryanto. 2010. “The Effect of Land Cover Changes to Runoff Discharge in Keduang Sub-basin, Wonogiri”. Thesis, Civil Engineering Departement, Engineering Faculty, Sebelas Maret University.

Climate change and deforestation cause runoff discharge going to increase. Land cover change decrease infiltration, so when rainfall happen, water directly transformed to runoff. It is interesting to do some research about the effect of soil cover change to runoff. This is a Descriptive Quantitative research using rainfall stasion coordinates as primary data and daily ranfall and Keduang Sub-Watersed geographic map as secondary datas. In this research, Keduang sub-watershed divided to several square 1x1 km grids. Using MPAR, there are 8 land cover change scenarios applied in upper, middle, and lower zone of Keduang sub-watershed. Then, the simulation results compared with observed data to know how much land cover change affect the runoff. As results, there is 16,85% difference of total volume and 5,27% difference of peak discharge on upper zone land cover change, 18,29% and 8,2% on middle zone change, 17,08% and 4,12% on lower zone change, and 20,07% and 9,8% difference on total Keduang sub-watershed change.

Keywords: Grid, land cover, runoff.

KATA PENGANTAR


commit to user

x

Dengan mengucapkan syukur alhamdulillah, akhirnya skripsi sebagai syarat

untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik dengan judul “Pengaruh Perubahan

Penutup Lahan Terhadap Debit Aliran Permukaan di Sub-DAS Keduang Kabupaten

Wonogiri” dapat diselesaikan dengan baik.

Skripsi ini tidak akan dapat diselesaikan tanpa bantuan pihak-pihak yang selalu

bersedia menyediakan bermacam bantuan demi kelancaran proses penulisan. Untuk

itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ayah, Ibu, Nanda, Ega, serta keluarga yang tak pernah berhenti berdoa dan

memberikan dukungan.

2. Dr. Ir. Mamok Soeprapto, M.Eng selaku pembimbing pertama yang selalu

bersedia meluangkan waktu untuk bertukar pikiran.

3. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT, selaku pembimbing kedua yang dengan teliti

memberikan koreksi untuk memberikan hasil yang lebih baik.

4. Ir. Sukresno, MSc, selaku pembimbing pendamping dan Kepala Balai Penelitian

Kehutanan Surakarta atas arahan dan kemudahan akses untuk mendapatkan data.

5. Bapak dan Ibu dosen yang telah membagi ilmunya.

6. Bu Inung, Bu Suli, Pak Tony Warsono, serta PT. Wijaya Karya yang telah

memberikan bantuan untuk menyelesaikan kuliah dan kesempatan untuk

bergabung dalam keluarga besar PT. Wijaya Karya.

7. Teman-teman dekat yang tidak lelah untuk saling memberi semangat.

Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca dan dapat

menjadi inspirasi untuk kemajuan ilmu pengetahuan di Indonesia.

Surakarta, Agustus 2010

Penulis


commit to user

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................ iv

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ................................................................................... ix

DAFTAR ISI .................................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv

DAFTAR NOTASI ........................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ........................................................................ 2

1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 2

1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perubahan iklim global ................................................................. 4

2.2. Peningkatan Debit Aliran Permukaan (Runoff) ............................ 4

2.3. Perubahan Penutup Lahan (land coverage) .................................. 5

2.4. Pengalihragaman Hujan-aliran ..................................................... 6

2.5. Rencana Tataguna Lahan .............................................................. 7

2.6. Pemodelan hidrologi ..................................................................... 8

BAB III DASAR TEORI

3.1. Hujan (rainfall) .............................................................................. 10

3.2. Hujan Wilayah ............................................................................... 10

3.3. Uji Jaringan.................................................................................... 11

3.4. Uji Konsistensi (Kepanggahan) ..................................................... 12

3.5. Intensitas hujan .............................................................................. 14


commit to user

xii

3.6. Pola Agihan Hujan......................................................................... 15

3.7. Infiltrasi (infiltration) .................................................................... 16

3.8. Aliran Permukaan (overland flow) ................................................ 18

3.9. Debit Aliran Permukaan ................................................................ 19

3.10. Kecepatan dan tebal aliran laminer seragam ............................... 20

3.11. Kecepatan dan tebal aliran turbulen ............................................ 21

3.12. Aliran di alur sungai (channel flow) ............................................ 22

3.13. Penelusuran Aliran (Routing) ...................................................... 22

3.14. Kalibrasi ...................................................................................... 24

BAB IV METODE PENELITIAN

4.1. Metode Penelitian .......................................................................... 26

4.1.1. Studi Pustaka ....................................................................... 26

4.1.2. Metode Survei Lapangan ..................................................... 26

4.1.3. Metode Interview ................................................................. 26

4.2. Deskripsi Lokasi Penelitian ........................................................... 27

4.3. Data yang Dibutuhkan ................................................................... 26

4.3.1. Data debit ............................................................................. 26

4.3.2. Data hujan harian ................................................................. 28

4.3.3. Data Peta .............................................................................. 28

4.4. Peralatan yang dibutuhkan ............................................................. 28

4.5. Uji Data .......................................................................................... 29

4.5.1. Uji jaringan stasiun hujan .................................................... 29

4.5.2. Uji kepanggahan data hujan ................................................. 29

4.6. Persiapan Analisis .......................................................................... 29

4.6.1. Data debit ............................................................................. 29

4.6.2. Data hujan ............................................................................ 29

4.6.3. Data peta .............................................................................. 30

4.6.4. Penyusunan grid ................................................................... 30

4.6.5. Tabulasi data ........................................................................ 31

4.7. Analisis Data .................................................................................. 32

4.7.1. Hujan grid ............................................................................ 32

4.7.2. Agihan hujan jam-jaman ...................................................... 32


commit to user

xiii

4.7.3. Resapan ................................................................................ 33

4.7.4. Aliran permukaan (Overland flow) ...................................... 33

4.7.5. Penelusuran Overland flow .................................................. 33

4.7.6. Channel flow ........................................................................ 33

4.7.7. Penelusuran channel flow ..................................................... 33

4.7.8. Kalibrasi ............................................................................... 33

4.7.9. Simulasi perubahan penutup lahan....................................... 34

4.8. Diagram alir tahapan penelitian ..................................................... 35

BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1. Uji Data .......................................................................................... 36

5.2. Uji Jaringan Stasiun Hujan ............................................................ 37

5.3. Pembuatan Model Sub-DAS Keduang .......................................... 38

5.3.1. Trasformasi peta dasar menjadi peta grid ............................ 38

5.3.2. Input parameter DAS ........................................................... 39

5.3.3. Input parameter tiap grid ..................................................... 39

5.3.4. Input data hujan ................................................................... 40

5.3.5. Input data debit .................................................................... 42

5.4. Perhitungan transformasi hujan-aliran menggunakan MPAR ....... 43

5.4.1. Penentuan waktu observasi .................................................. 43

5.4.2 Perhitungan hujan efektif...................................................... 43

5.4.3 Overland flow ....................................................................... 44

5.4.4 Penelusuran aliran pada saluran ........................................... 46

5.4.5 Hasil perhitungan MPAR ..................................................... 47

5.5. Simulasi model .............................................................................. 48

5.5.1. Hasil simulasi ...................................................................... 48

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan .................................................................................... 56

6.2. Saran .............................................................................................. 57

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 58

LAMPIRAN


commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1. Poligon Thiessen ....................................................................... 11

Gambar 3.2. Aliran tunak seragam pada permukaan lahan ........................... 19

Gambar 3.3. Kejadian aliran permukaan sampai pada saluran alam ............. 20

Gambar 4.1. Lokasi Sub-DAS Keduang pada DAS Bengawan Solo Hulu ... 27

Gambar 4.2. Penyusunan grid ........................................................................ 31

Gambar 4.3. Pembagian wilayah DAS .......................................................... 34

Gambar 4.4. Bagan alir penelitian.................................................................. 35

Gambar 5.1. Jaringan segitiga Kagan ............................................................ 37

Gambar 5.2. Peta dasar sub-DAS Keduang ................................................... 38

Gambar 5.3. Peta grid sub-DAS Keduang ..................................................... 39

Gambar 5.4. Hujan Girimarto PP 125B ......................................................... 40

Gambar 5.5. Hujan Ngadirojo 125F ............................................................... 40

Gambar 5.6. Hujan Jatisrono 131 ................................................................... 41

Gambar 5.7. Hujan Jatiroto 130C .................................................................. 41

Gambar 5.8. Hujan Bulukerto 130A .............................................................. 42

Gambar 5.9. Debit Sungai Keduang .............................................................. 43

Gambar 5.10. Perbandingan Q model dengan Q pengukuran lapangan ........ 50

Gambar 5.11. Perbandingan Q model dengan perubahan di zone hulu ......... 51

Gambar 5.12. Perbandingan Q model dengan perubahan di zone tengah ..... 52

Gambar 5.13. Perbandingan Q model dengan perubahan di zone hilir ......... 53

Gambar 5.14. Perbandingan Q model dengan perubahan di seluruh wilayah sub-DAS

.................................................................................................. 54


commit to user

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Nilai kritik Q dan R ....................................................................... 14

Tabel 3.2. Distribusi Hujan Tadashi Tanimoto .............................................. 15

Tabel 3.3. Parameter Infiltrasi Green-Ampt .................................................. 18

Tabel 3.4. Nilai n Manning untuk aliran limpasan ....................................... 24

Tabel 3.5. Nilai n Manning untuk saluran terbuka ....................................... 24

Tabel 4.1. Koordinat stasiun hujan ................................................................ 27

Tabel 4.2. Indeks parameter ........................................................................... 32

Tabel 5.1. Hasil uji data hujan tahunan .......................................................... 36

Tabel 5.2. Perhitungan infiltrasi ..................................................................... 44

Tabel 5.3. Perhitungan overland flow ............................................................ 46

Tabel 5.4. Penelusuran aliran sungai ............................................................. 47

Tabel 5.5. Resume running model sub-DAS Keduang .................................. 48

Tabel 5.6. Rekapitulasi hasil simulasi ............................................................ 49


commit to user

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data

Lampiran 2. Analisis dan Hasil

Lampiran 3. Surat-surat


commit to user

xvii

DAFTAR NOTASI

= hujan Wilayah (mm)

= hujan masing-masing stasiun pencatat hujan (mm)

= luas wilayah (km2)

= luas masing-masing poligon (km2)

N = jumlah stasiun pencatat hujan

ds = jarak stasiun terdekat terhadap titik berat grid

x1, y1 = koordinat stasiun ke-1 terdekat dengan grid

x2, y2 = koordinat stasiun ke-2 terdekat dengan grid

xg, yg = koordinat pusat grid

Pg.h = hujan grid pada hari h

Pds.h = hujan pada stasiun dengan jarak terpendek, ds di hari h

L = panjang sisi segitiga (Km)

A = luas wilayah (Km2)

N = jumlah stasiun pencatat hujan

rd = korelasi antar stasiun dengan jarak d km,

r0 = korelasi antar stasiun dengan jarak yang sangat kecil (± 0 km ),

d = jarak antar stasiun (km),

d0 = radius korelasi.

Zl = kesalahan perataan (%)

Cv = koefisien varian

A = luas wilayah (km2)

N = jumlah stasiun hujan

Z3 = kesalahan interpolasi (%)

S = standar deviasi

Yi = data hujan ke-i

Y = data hujan rerata -i

Dy = deviasi standar

n = jumlah data

Tc = waktu konsentrasi (jam)


commit to user

xviii

A = luas DAS (km2)

L = panjang sungai utama (km)

S = kemiringan sungai (m/m) tTI = intensitas hujan dengan kala ulang T untuk durasi t (mm/jam),

RT,24 = intensitas hujan harian untuk kala ulang T (mm/hari),

t = durasi hujan (jam).

Ft = infiltrasi kumulatif pada akhir waktu t (cm)

Ψ = tinggi tekanan kapiler (cm)

∆θ = perbedaan isi lengas tanah pada keadaan awal dan akhir

K = daya konduksi tanah (cm/jam)

ft = laju resapan pada waktu t (cm/jam)

∆t = interval waktu (jam)

q0 = debit aliran permukaan per satuan lebar

V = kecepatan rerata aliran

y = ketebalan aliran

i = intensitas hujan

Lc = panjang lintasan aliran di permukaan

Θ = sudut kemiringan lahan terhadap bidang horisontal

Re = bilangan Reynold

R = jejari hidrolik

v = viskositas air

CL = koefisien tahanan

g = gaya gravitasi

n = koefisien kekasaran Manning

Sf = kemiringan bidang penghambat

S0 = kemiringan lahan

y = ketebalan aliran

V = kecepatan aliran

T = Travel Time

Q = debit di saluran alam

n = koefisien Manning untuk saluran alam

S0 = kemiringan dasar saluran alam


commit to user

xix

A = luas penampang basah untuk saluran alam

R = jejari hidrolik

C = koefisien Chezy untuk saluran alam

q = aliran masuk lateral

Q = debit aliran

β = koefisien momentum atau koefisien Boussinesq, β=1.01-1.33

∆t = interval waktu

∆x = interval jarak

n = loefisien kekasaran Manning untuk permukaan lahan

α = kecepatan aliran di grid

P = keliling basah

S0 = kemiringan dasar aliran

i = step jarak

j = step waktu

SE = kesalahan standar

Qobs = nilai dari pengamatan

Qmodel = nilai dari model

N = jumlah kejadian

MB = keseimbangan massa


commit to user 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Peningkatan suhu bumi akibat perubahan iklim global telah mengubah pola

cuaca yang telah terbentuk selama jutaan tahun. Peningkatan suhu ini

menyebabkan meningkatnya intensitas hujan. Kenaikan suhu rata-rata tahunan

antara 0,2-1 derajat celcius antara tahun 1970 hingga 2000 akibat pemanasan

global telah mengakibatkan peningkatan rata-rata curah hujan bulanan di

Indonesia.

(http://www.antara.co.id/view/?i=1176803186&c=WBM&s=:17April2007).

Pemanasan global mengakibatkan suhu atmosfir meningkat. Atmosfir yang

lebih hangat mengandung embun dalam jumlah banyak dan meningkatkan

intensitas hujan.

(http://www.dailygalaxy.com/myweblog/2008/08/global-climate.html.9Juni2009)

Perubahan pola dan intensitas hujan mendasari perlunya kajian terhadap

metode dan pendekatan analisis yang terkait dengan air. Pada wilayah yang telah

menerapkan perencanaan terintegrasi, pola penggunaan lahan suatu tempat telah

diatur melalui peraturan-peraturan sehingga pengelolaan suatu wilayah dengan

tata guna lahan tertentu menjadi lebih baik. Namun seiring dengan pertumbuhan

perkotaan yang cepat, kebutuhan lahan untuk pemukiman semakin meningkat

sehingga perubahan pola penggunaan lahan dan pembukaan hutan (deforestation)

sering dilakukan secara tidak beraturan atau acak. Pola penggunaan lahan suatu

wilayah akan mempengaruhi jenis penutup lahan (land coverage) yang

selanjutnya berpengaruh terhadap pola aliran permukaan.

Peningkatan intensitas hujan dan perubahan pola penggunaan lahan

ditengarai sebagai faktor utama penyebab banjir yang sering terjadi belakangan

ini. Sebagian dari hujan akan meresap ke dalam tanah (infiltration) dan sisanya

mengalir menjadi aliran permukaan (direct runoff) yang akan ditampung oleh


commit to user

2

cekungan-cekungan (depression storage) maupun oleh alur sungai. Berkurangnya

kawasan terbuka alami mengurangi jumlah air yang terinfiltrasi. Pembukaan hutan

dan mengubahnya menjadi area perkebunan dan pertanian dapat meningkatkan

10-30% total aliran permukaan (Mao dan Cherkauer, 2009).

Jumlah aliran permukaan yang meningkat akan menaikkan resiko banjir di

daerah perkotaan. Agar resiko banjir dapat diminimalisir, maka perlu adanya

kajian mengenai pola penggunaan lahan dalam suatu wilayah yang berhubungan

dengan aliran permukaan.

1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan

mengenai bagaimana pengaruh perubahan penutup lahan terhadap besarnya

jumlah aliran permukaan.

1.3. Batasan Masalah Masalah yang akan dibahas dalam kajian ini dibatasi pada:

1. Peta disederhanakan menjadi berbentuk grid. Grid adalah suatu wilayah

dengan ukuran 1x1 km. Apabila ada luasan yang menempati lebih dari

setengah grid, maka luasan itu dianggap sama dengan luas grid, namun bila

luasan tersebut kurang dari setengah luas grid, maka luasan tersebut dianggap

sama dengan nol.

2. Ketebalan hujan, kemiringan lahan, jenis tanah, dan jenis penutup lahan dalam

satu grid dianggap sama.

3. Hujan pada setiap grid sama dengan hujan yang tercatat pada stasiun hujan

terdekat.

4. Alur sungai disesuaikan dengan garis-garis pembentuk grid dengan cara

menghimpitkan alur sungai dengan grid terdekat.

5. Arah aliran pada tiap grid ditentukan dari bagian tertinggi menuju bagian yang

lebih rendah dengan arah horisontal maupun vertikal dan dianggap tidak

berpindah jalur maupun saling memotong.

6. Evapotranspirasi diabaikan.


commit to user

3

1.4. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh perubahan

penutup lahan terhadap besarnya jumlah aliran permukaan di sub-DAS Keduang

Kabupaten Wonogiri.

1.5. Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:

1. Manfaat teoritis adalah untuk menambah informasi dalam hal hidrologi,

terutama keterkaitan antara soil coverage dengan aliran permukaan (runoff).

2. Manfaat praktis adalah untuk mengetahui pola penggunaan lahan yang tepat

untuk mengurangi resiko banjir suatu wilayah.


commit to user 4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perubahan iklim global Perubahan iklim global adalah perubahan jangka panjang pada pola dari

keadaan cuaca rata-rata bumi secara keseluruhan karena peningkatan jumlah

karbon dioksida (CO2) dan Metana (CH4) di atmosfer. Perubahan iklim

memperlihatkan variasi abnormal dari iklim bumi yang selanjutnya

mempengaruhi bagian lain bumi terutama curah hujan dan suhu udara. Untuk

wilayah Asia Tenggara, terjadi kenaikan suhu sekitar 2,5 - 4 ºC dengan kisaran 2-

6 ºC dan curah hujan yang lebih banyak (Sulistyowati, 2006).

Perubahan iklim telah menyebabkan fluktuasi curah hujan yang tinggi

(Armi Susandi, 2008) dan mengubah pola distribusi hujan yang cenderung

menjadikan daerah yang basah semakin basah, dan daerah yang kering semakin

kering. Di negara dengan empat musim, siklus musim (seasonal cycle) telah

terpengaruh oleh perubahan iklim yang ditandai dengan meningkatnya intensitas

hujan pada musim dingin, berkurangnya hujan di musim panas, dan peningkatan

suhu (Susan Steele-Dunne, dkk, 2008). UNDP-Indonesia (2007) dan WWF-

Indonesia (2007) menjelaskan bahwa di Indonesia ada kecenderungan untuk dapat

mengalami musim kemarau yang lebih panjang dan musim hujan yang lebih

pendek tetapi dengan curah yang berubah secara drastis pada pola distribusinya.

Hujan rata-rata tahunan menunjukkan peningkatan sebesar 7%, dikarenakan

meningkatnya intensitas hujan pada bulan Oktober sampai Maret dan menurunnya

intensitas hujan selama Juli sampai September. Peningkatan jumlah terjadinya

hujan dengan intensitas yang melampaui hujan maksimum sebesar 0.1% dari

seluruh hari hujan dengan rata-rata peningkatan kedalaman hujan 7% (Hans

Thodsen, 2007).

2.2. Peningkatan Debit Aliran Permukaan (Runoff) Peningkatan jumlah hujan memberikan pengaruh yang signifikan pada

peningkatan debit aliran permukaan (Pao-Shan Yu,dkk., 2002). Aliran permukaan


commit to user

5

memberi kontribusi besar pada peningkatan debit aliran sungai. Akibat

peningkatan intensitas hujan antara bulan Oktober sampai Maret, debit Sungai

Danish di Denmark meningkat rata-rata sebesar 12%. Analisis pada hujan

maksimum dan debit sungai secara menyeluruh menunjukaan bahwa peristiwa

debit maksimum cenderung meningkat. Peningkatan peristiwa terlampauinya

debit maksimum sebesar 0.1% dengan debit yang meningkat mendekati 15%

(Hans Thodsen, 2007).

Aliran permukaan (runoff) yang meningkat berbanding terbalik dengan

menurunnya kapasitas tampungan sehingga menyebabkan peluang terjadinya

banjir meningkat. Menurut Mudiyarso (1994), pada beberapa daerah aliran sungai

(DAS) di Indonesia keberadaan air permukaan diperkirakan akan meningkat. Di

DAS Citarum, Jawa Barat, peningkatan tersebut mencapai 32%, di DAS Brantas

Jawa Timur, peningkatan mencapai 34%, dan di DAS Saadang, Sulawesi Selatan,

meningkat sebesar 132% (http://climatechange.menlh.go.id- Climate Change–

Indonesia, 3 Mei 2009). Kerusakan DAS, pendangkalan sungai akibat

sedimentasi, juga menyempitnya sungai membuat kelebihan air tidak dapat

ditampung oleh alur sungai sehingga mengakibatkan banjir.

2.3. Perubahan Penutup Lahan (land coverage) Perubahan penutup lahan mempunyai pengaruh besar pada peningkatan

jumlah aliran permukaan. Urbanisasi yang cepat memaksa lahan di perkotaan

beralih fungsi dan menambah jumlah permukaan yang kedap air (impervious).

Kebutuhan lahan untuk industri juga menyebabkan lahan pertanian terkonversi

menjadi kawasan industri.

Pada penelitian yang dilakukan di Jerman, perbandingan perhitungan

limpasan (runoff) pada dua daerah tangkapan dengan proporsi lahan pemukiman

sebesar 4.9% dan dengan proporsi pemukiman hanya 2.9% menunjukkan

perbedaan limpasan hingga 70% (M. Wegehenkel, 2006). Sementara Suroso dan

Hery Awan Susanto (2007) menyatakan bahwa perubahan tata guna lahan di DAS

Banjaran (Banyumas) dari tahun 1995 hingga 2001 menyebabkan peningkatan

debit banjir sungai Banjaran di titik kontrol Patikraja.


commit to user

6

Permukaan lahan yang lebih kedap air mengurangi kapasitas infiltrasi.

Akibatnya sebagian besar hujan yang turun langsung berubah menjadi aliran

permukaan (runoff). Perubahan transformasi hujan menjadi aliran yang terjadi

secara langsung tanpa adanya penundaan (delay) membuat debit sungai meningkat

dengan cepat dan waktu puncak datang lebih awal. Simulasi debit di DAS

Krueng, Aceh, dengan asumsi hutan menyempit 50%, kebun campuran dan lahan

terbuka menyempit 25%, sawah dan pemukiman meningkat 400% menunjukkan

bahwa kejadian hujan sebesar 29.4 mm pada tanggal 31 Juli 2002 dan curah

hujan sebesar 64 mm pada tanggal 29 Oktober 2002 menimbulkan debit puncak

sebesar 66.3 dan 161.9 m3/detik, atau naik masing-masing sebesar 21.6 dan 38.0

m3/detik dibandingkan dengan kondisi tutupan lahan semula sebelum perubahan

(balitklimat.litbang.deptan.go.id, 2005)

Li, dkk. (2007), pada percobaan di Afrika Barat menuliskan, pembukaan

hutan total (total deforestation) meningkatkan rasio limpasan (runoff) dari 0.15

menjadi 0.44, dan menaikkan debit sungai tahunan antara 35-65%. Sementara

penggantian lahan terbuka (padang rumput dan savana) meningkatkan debit

sungai antara 33-91%.

2.4. Pengalihragaman Hujan-aliran Hujan merupakan salah satu penyebab alami terjadinya banjir (Kodoatie,

dkk. 2002). Banjir terjadi akibat aliran langsung (direct runoff) yang terakumulasi

dan tidak mampu ditampung oleh saluran. Dalam memprediksi banjir, debit banjir

rencana dapat diturunkan dari data curah hujan. Data curah hujan harian

didapatkan dari stasiun hujan yang dipilih setelah dilakukan uji jaringan stasiun

hujan. Uji jaringan stasiun hujan biasanya menggunakan cara Kagan, yaitu dengan

memilih stasiun hujan yang berada pada titik simpul segitiga samasisi Kagan yang

panjang sisinya dihitung dari korelasi jarak antar stasiun pada DAS.

Data dari stasiun hujan terpilih selanjutnya diuji untuk mengetahui

kepanggahan data yang tercatat. Hal ini diperlukan untuk mengantisipasi adanya

data yang tidak valid akibat kesalahan pencatatan maupun hal lainnya. Stasiun

hujan dengan data yang dianggap panggah dapat digunakan datanya untuk

perencanaan hidrologi. Dalam perencanaan, data hujan dari stasiun hujan


commit to user

7

ditransformasi menjadi hujan wilayah. Chow, dkk (1988) menyebutkan bahwa

rerata hujan wilayah dapat diperoleh dengan tiga cara, yakni: 1) rerata aritmatik,

2) poligon Thiessen, 3) cara Isohyet. Hujan wilayah diperlukan untuk menentukan

besarnya debit yang dihasilkan akibat hujan yang jatuh pada luasan tertentu

berdasarkan stasiun hujan yang dianggap mewakili luasan tersebut.

Untuk perhitungan debit, pada tahap selanjutnya data hujan harian dicari

pola agihan jam-jamannya untuk mengetahui prosentase hujan yang turun pada

tiap jamnya. Pola agihan hujan menggambarkan intensitas hujan yang turun tiap

jam dalam bentuk hidrograf. Dari hidrograf dapat diketahui waktu puncak

terjadinya hujan yang digunakan sebagai dasar perhitungan intensitas hujan

rencana.

Sebelum diturunkan menjadi debit, perlu dilakukan pengurangan hujan

rencana akibat adanya proses infiltrasi. Hujan yang telah dikurangi oleh infiltrasi

disebut sebagai hujan sisa (excess rainfall) yang kemudian mengalir di permukaan

tanah (overland flow). Besarnya jumlah air yang terserap tanah dipengaruhi oleh

kondisi permukaan tanah dan penutup lahan, jenis tanah, dan moisture content

(Chow, dkk. 1988). Aliran di permukaan tanah akan terakumulasi di saluran dan

berubah menjadi aliran yang dinamakan aliran di alur sungai (channel flow).

2.5. Rencana Tataguna Lahan Tata Guna Lahan (land use) adalah suatu upaya dalam merencanakan

penggunaan lahan dalam suatu kawasan yang meliputi pembagian wilayah untuk

fungsi-fungsi tertentu, misalnya fungsi pemukiman, perdagangan, industri, dan

lain-lain. Rencana tata guna lahan merupakan kerangka kerja yang menetapkan

keputusan-keputusan terkait tentang lokasi, kapasitas dan jadwal pembuatan jalan,

saluran air bersih dan air limbah, gedung sekolah, pusat kesehatan, taman dan

pusat-pusat pelayanan serta fasilitas umum lainnya

(http://kwalabekala.usu.ac.id/,8 Agustus 2009).

Kawasan yang terintegrasi adalah kawasan yang unsur-unsurnya secara

fungsional membentuk jalinan yang sinergis, secara fisik memiliki struktur yang

teratur, dan secara norma memperhatikan pelaku, konteks budaya dan akarmya

(Soediwahjono,1998). Pada intinya, kawasan yang terintegrasi adalah kawasan


commit to user

8

dimana pembagian penggunaan lahannya terkoordinasi dengan baik yang

menciptakan keseimbangan pemanfaatan lahan sehingga tidak terjadi konflik

kepentingan antar kawasan. Penerapan manajemen kota yang didukung oleh

infrastruktur yang baik serta ketegasan dalam penegakan undang-undang akan

menghasilkan tata wilayah yang optimal.

Dalam UU No.26 tahun 2007 pasal 29 diatur bahwa “Proporsi ruang terbuka

hijau pada wilayah kota paling sedikit 30 (tiga puluh) persen dari luas wilayah

kota. Proporsi ruang terbuka hijau publik pada wilayah kota paling sedikit 20 (dua

puluh) persen dari luas wilayah kota”. Dan pada pasal 35 disebutkan bahwa

“Pengendalian pemanfaatan ruang dilakukan melalui penetapan peraturan zonasi,

perizinan, pemberian insentif dan disinsentif, serta pengenaan sanksi”.

Dalam kaitannya dengan perubahan iklim dan peningkatan curah hujan,

konsistensi penerapan zonasi dalam suatu wilayah diperlukan untuk menjaga

daerah tangkapan sehingga kapasitas tampungan yang ada masih mampu

menampung peningkatan jumlah aliran permukaan. Contohnya adalah simulasi

model Agricultural Non Point Source Pollution (AGNPS) dengan meningkatkan

luas hutan pada luas sub DAS Cilalawi, Cikao dan Ciherang, dapat menurunkan

aliran permukaan, peak runoff rate, erosi permukaan dan sedimen

(balitklimat.litbang.deptan.go.id,2003). Penerapan Integrated Watershed

Management (IWSM) di Tigray, Ethiopia. IWSM menunjukkan bahwa dengan

penerapan manajemen yang tepat dan terintergrasi, kelestarian daerah tangkapan

bisa terjaga. Berkurangnya erosi tanah, meningkatnya kelembaban tanah, dan

berkurangnya sedimentasi serta pengurangan jumlah aliran permukaan (Fikir

Alemayehu, dkk,. 2009).

2.6. Pemodelan hidrologi Model hidrologi adalah sebuah sajian sederhana dari sebuah sistem

hidrologi yang kompleks (Sri Harto, 1993). Dooge (1968), Clarke (1973), Nemec

(1973) membagi model ke dalam tiga kategori, antara lain:

a. Model Fisik yaitu model yang dibuat dengan skala tertentu untuk menirukan

prototipnya.


commit to user

9

b. Model analog yaitu model yang menggunakan rangaian resistor-kapasitor

untuk menyelesaikan persamaan hidrologi.

c. Model matematik yaitu model yang menyajikan sistem dalam rangkaian

persamaan yang menghubungkan antara variabel dan parameter.

Pesatnya perkembangan komputer membuat model matematik lebih banyak

digunakan karena lebih efisien dari segi waktu dan biaya. Pada model matematik,

variabel dan parameter merupakan hasil estimasi dari kondisi sebenarnya sehingga

sering terjadi nilai keluaran model berbeda dengan hasil pencatatan lapangan.

Untuk meminimalisir perbedaan (error) yang terjadi, dilakukan kalibrasi untuk

mendekatkan nilai keluaran model dengan hasil pencatatan lapangan (Mamok

Suprapto, 2008). Kalibrasi dilakukan dengan mengubah nilai parameter yang

diestimasi dengan cara coba-coba sampai diperoleh nilai error yang paling kecil.

Penentuan parameter yang diubah didasarkan pada analisis sensitivitas parameter

yang memiliki pengaruh dominan terhadap hasil model.

Setelah diperoleh nilai keluaran model dengan nilai error yang paling kecil,

maka model yang dibuat dianggap mewakili keadaan sebenarnya sehingga nilai

keluaran model dapat dipakai sebagai dasar perencanaan.

2.7. Model Pengelolaan Aliran Rendah (MPAR) Model Pengelolaan Aliran Rendah (MPAR) adalah perangkat lunak yang

dikembangkan oleh Dr. Ir. Mamok Soeprapto, M.Eng yang dapat digunakan untuk

melakukan analisis hujan aliran dan irigasi. Pada penelitian ini, dipakai program

MPAR untuk perhitungan analisis hujan-aliran. MPAR merupakan model semi

teragih (semi distributed) yang memungkinkan semua proses transformasi hujan-

aliran dihitung secara detail sehingga hasil model mendekati keadaan di lapangan.

Data yang dibutuhkan untuk analisis hujan-aliran adalah data hujan harian

dan data debit harian. Keluaran dari model MPAR hujan-aliran adalah debit

model yang akan dikomparasikan dengan debit hasil observasi. Dengan

menetapkan batasan kesalahan, koefisien Boussinesq dan koefisien Manning

ditetapkan dengan cara coba-coba hingga memenuhi batasan yang ditetapkan.


commit to user

10

BAB III

DASAR TEORI

3.1. Hujan (rainfall) Jumlah hujan yang turun ke permukaan bumi dinyatakan dalam ketebalan

air (milimeter). Intensitas hujan adalah jumlah curah hujan dalam satu satuan

waktu (mm/jam, mm/hari, mm/tahun, dan sebagainya). Durasi hujan adalah waktu

yang dihitung dari saat hujan mulai turun sampai berhenti, biasanya dinyatakan

dalam satuan waktu. Ketebalan hujan diukur oleh alat pencatat hujan (stasiun

hujan) yang dianggap mewakili hujan di suatu kawasan dengan luasan tertentu.

Hujan yang tercatat dalam satu stasiun hujan disebut sebagai hujan titik.

3.2. Hujan Wilayah Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan

pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan rata-rata di

seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu

(Suyono Sosrodarsono, 1976). Cara polygon Thiessen menganggap bahwa hujan

yang terjadi di suatu wilayah memiliki ketebalan yang sama dengan hujan yang

dicatat pada stasiun hujan terdekat. Ketinggian hujan yang tercatat pada suatu

stasiun pencatat hujan dapat digunakan atau mewakili kedalaman hujan pada

wilayah sampai dengan setengah jarak terhadap stasiun berikutnya. Cara ini lebih

teliti dibandingkan dengan cara aritmatik, namun kurang luwes karena jaringan

poligon baru harus dibuat jika ada perubahan jaringan stasiun hujan. Hujan

wilayah dengan cara polygon Thiessen dapat diilustrasikan seperti Gambar 3.1.

dan dihitung dengan persamaan berikut:

∑ ==

N

i iiw

PAA

P1

.1 (3.1)

dengan: = hujan Wilayah (mm) = hujan masing-masing stasiun pencatat hujan (mm) = luas wilayah (km2)

= luas masing-masing poligon (km2) N = jumlah stasiun pencatat hujan


commit to user

11

Gambar 3.1. Poligon Thiessen

Dalam sistem grid, kajian hujan dilakukan menggunakan konsep poligon

Thiessen. Sehingga hujan yang tercatat pada stasiun pencatat hujan dapat

mewakili ketebalan hujan pada grid terdekat yang termasuk dalam pengaruh

stasiun hujan tersebut. Hujan pada stasiun terdekat dihitung dengan cara

membandingkan jarak terpendek antara titik pusat grid (xg dan yg) dengan dua

stasiun hujan terdekat (x1 dan y1, x2 dan y2). Hujan dari stasiun hujan dengan jarak

terpendek dari grid dianggap sebagai hujan grid. Hujan grid dapat dirumuskan

sebagai berikut (Mamok Suprapto, 2008):

( ) ( ) ( ) ( ) ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ −+−⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ −+−= 2

22

22

12

1 , ggggs yyxxyyxxd (3.2)

Pg.h = Pds.h (3.3)

dengan: ds = jarak stasiun terdekat terhadap titik berat grid (m) x1, y1 = koordinat stasiun ke-1 terdekat dengan grid x2, y2 = koordinat stasiun ke-2 terdekat dengan grid xg, yg = koordinat pusat grid Pg.h = hujan grid pada hari h Pds.h = hujan pada stasiun dengan jarak terpendek, ds di hari h

3.3. Uji Jaringan Hujan yang jatuh ke permukaan bumi sulit untuk diketahui besarnya. Satu-

satunya cara untuk mengetahui besarnya hujan yang jatuh di suatu wilayah adalah


commit to user

12

dengan cara menempatkan stasiun hujan dengan jumlah yang cukup dengan

penempatan yang tepat.

Jumlah dan sebaran stasiun hujan yang ada di suatu wilayah perlu diuji agar

hujan yang tercatat dapat mewakili hujan di wilayah tersebut. Untuk memperkecil

kesalahan dalam penempatan stasiun hujan, digunakan cara Kagan untuk menguji

jaringan stasiun hujan yang ada. Persamaan yang digunakan dalam cara Kagan

adalah sebagai berikut:

Untuk mencari panjang sisi segitiga sama sisi untuk uji jaringan digunakan

persamaan:

NAL 07.1= (3.4)

dengan: L = panjang sisi segitiga (Km) A = luas wilayah (Km2) N = jumlah stasiun pencatat hujan

Korelasi antar stasiun hujan dihitung menggunakan persamaan: ( )0

0 exp dd

d rr−

= (3.5) dengan: rd = korelasi antar stasiun dengan jarak d km, r0 = korelasi antar stasiun dengan jarak yang sangat kecil (± 0 km ), d = jarak antar stasiun (km), d0 = radius korelasi.

Kesalahan perataan dihitung dengan persamaan:

NNdAr

CZ v0

0

1

23.01 +−

= (3.6)

dengan: Zl = kesalahan perataan (%) Cv = koefisien varian A = luas wilayah (km2) N = jumlah stasiun hujan

Kesalahan interpolasi dihitung dengan persamaan:

NS

drr

CZ v0

003 52.0

31

+−

= (3.7)

dengan: Z3 = kesalahan interpolasi (%) S = standar deviasi


commit to user

13

3.4. Uji Konsistensi (Kepanggahan)

Data yang diperoleh dari stasiun hujan perlu diuji karena ada kemungkinan

data tidak panggah akibat alat pernah rusak, alat pernah berpindah tempat, lokasi

alat terganggu, atau kesalahan dalam pencatatan. Untuk stasiun hujan lebih dari 3,

dilakukan uji konsistensi menggunakan cara double mass curve. Dan untuk

individual stasiun (stand alone station) dengan cara RAPS (Rescaled Adjusted

Partial Sums).

Cara RAPS menggunakan variabel nQ / yang dibandingkan dengan nilai

kritik. Bila nQ / yang didapat lebih kecil dari nilai kritik untuk tahun dan

confidence level yang sesuai, maka data dinyatakan panggah. Uji kepanggahan

dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut:

( )∑=

−=k

iik YYS

1

* , dengan k = 1, 2, 3, ..., n (3.8)

0*0 =S (3.9)

y

kk D

SS*

** = , dengan k = 0, 1, 2, 3, ...., n (3.10)

( )∑=

−=

n

i

iy n

YYD1

22 (3.11)

dengan: Yi = data hujan ke-i Y = data hujan rerata -i Dy = deviasi standar n = jumlah data

Untuk uji kepanggahan digunakan cara statistik:

|| **kSmaksQ = , 0 ≤ k ≤ n, atau (3.12)

**** min kk SimumSmaksimumR −= , dengan 0 ≤ k ≤ n (3.13)


commit to user

14

Nilai kritik Q dan R untuk analisis RAPS ditunjukkan dalam Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Nilai kritik Q dan R

n nQ

nR

90% 95% 99% 90% 95% 99% 10 1.05 1.14 1.29 1.21 1.28 1.38 20 1.10 1.22 1.42 1.34 1.43 1.60 30 1.12 1.24 1.46 1.40 1.50 1.70 40 1.13 1.26 1.50 1.42 1.53 1.74 50 1.14 1.27 1.52 1.44 1.55 1.78 100 1.17 1.29 1.55 1.50 1.62 1.86 ∞ 1.22 1.36 1.63 1.62 1.75 2.00

Sumber: Mamok Suprapto, 2008

3.5. Intensitas Hujan

Hujan (I) merupakan laju hujan rerata dalam mm/jam untuk suatu

wilayah/luasan tertentu. Intensitas hujan tersebut dipilih berdasarkan lama hujan

dan kala ulang (T) yang telah ditentukan. Lama hujan biasanya dihampiri dengan

waktu konsentrasi (Tc) untuk wilayah tersebut atau berdasarkan hasil pencatatan,

sedang kala ulang didasarkan pada kebutuhan. Besarnya intensitas hujan dapat

diperoleh dari lengkung hubungan antara tinggi hujan, lama hujan dan frekuensi

atau sering disebut sebagai lengkung hujan.

Besarnya aliran dianggap mencapai puncak pada saat waktu konsentrasi.

Waktu konsentrasi (Tc) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Kirpich : 385,077,0066.0 −= SLTc (3.14)

Australian Rainfall-Runoff : T Ac = 0 76 0 38, , (3.15)

dengan: Tc = waktu konsentrasi (jam) A = luas DAS (km2) L = panjang sungai utama (km) S = kemiringan sungai (m/m)


commit to user

15

3.6. Pola Agihan Hujan Hujan yang turun di suatu wilayah umumnya memiliki pola agihan jam-

jaman. Namun, data yang tersedia di lapangan umumnya adalah data hujan harian

sehingga perlu dilakukan analisis untuk perkiraan pola agihan jam-jaman.

Perhitungan agihan hujan dapat dilakukan dengan menggunakan pola

agihan Tadashi Tanimoto, seragam, Triangular Hyetograph Method (THM),

Alternating Block Method (ABM), atau Mononobe. Dalam penentuan agihan

hujan diperlukan data lama hujan yang biasanya didekati dengan menghitung

waktu konsentrasinya atau dari hasil analisis yang didasarkan pada kejadian hujan.

Model Tadashi Tanimoto adalah model yang dikembangkan berdasarkan

distribusi hujan yang ada di pulau Jawa dengan menggunakan lama hujan 8

(delapan) jam. Model agihan tersebut ditunjukkan dalam Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Distribusi Hujan Tadashi Tanimoto

Waktu (jam ke-) 1 2 3 4 5 6 7 8 % Distribusi hujan 26 24 17 13 7 5.5 4 3.5 % Distribusi hujan kumulatif 26 50 67 80 87 92.5 96.5 100

Sumber:Mamok Suprapto, 2008

Model distribusi seragam adalah yang paling sederhana yaitu dengan

menganggap hujan rancangan terdistribusi (P) secara merata selama durasi hujan

rancangan (Td). Triangular Hyetograph Method (THM)/segitiga menggunakan

satu tinggi hujan untuk menentukan puncak hujan. Puncak hujan terjadi sekitar

separuh waktu hujan. Alternating Block Method (ABM) adalah cara sederhana

untuk membuat hyetograph rencana dari kurva Intensitas Durasi Frekuensi (IDF).

Dari hitungan pertambahan hujan dan interval waktu ∆t, blok-blok pertambahan

hujan disusun kedalam rangkaian waktu, dengan intensitas hujan maksimum

berada di tengah-tengah durasi hujan (Td) dan blok-blok sisanya disusun dalam

urutan secara bolak-balik pada kanan dan kiri blok maksimum. Perhitungan

menggunakan metode Mononobe menggunakan rumus:


commit to user

16

32

24, 2424

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

tR

I TtT (3.16)

dengan: tTI = intensitas hujan dengan kala ulang T untuk durasi t (mm/jam),

RT,24 = intensitas hujan harian untuk kala ulang T (mm/hari), t = durasi hujan (jam).

3.7. Infiltrasi (infiltration) Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Hujan

yang jatuh ke permukaan bumi sebagian masuk ke bawah permukaan tanah,

mengisi pori tanah, dan selanjutnya sebagai lengas tanah (soil moisture). Di dalam

tanah air mengalir dalam arah lateral sebagai aliran antara (interflow), atau secara

vertikal yang dikenal dengan perkolasi (percolation). Laju infiltrasi dipengaruhi

oleh beberapa faktor, yaitu kedalaman genangan dan tebal lapisan jenuh,

kelembaban tanah, pemadatan oleh hujan, tanaman penutup, intensitas hujan, dan

sifat-sifat fisik tanah.

Infiltrasi mulai terjadi ketika hujan mulai turun. Proses ini terus berlangsung

selama air di permukaan masih ada dan lapisan bawah permukaan belum jenuh.

Perhitungan kapasitas infiltrasi dapat dilakukan dengan berbagai cara. Metode

Horton menyatakan bahwa laju infiltrasi berawal dari laju awal (f0) dan berangsur-

angsur berkurang mengikuti lengkung eksponensial sampai mencapai laju konstan

(fc). Sementara Metode Phi Indeks menganggap bahwa laju infiltrasi adalah tetap

sepanjang tahun. Indeks infiltrasi adalah laju rerata kehilangan air karena infiltrasi

sedemikian sehingga volume air hujan yang lebih dari laju tersebut adalah sama

dengan aliran permukaan. Metode ini banyak digunakan untuk memperkirakan

infiltrasi pada daerah yang luas dan heterogen.

Untuk perhitungan yang lebih teliti, digunakan cara untuk menentukan

waktu genangan berdasarkan persamaan Green-Ampt. Pada tahap awal, laju

infiltrasi dihitung berdasarkan persamaan berikut:


commit to user

17

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

Ψ∆= 1

tt F

Kf θ (3.17)

dengan: Ft = infiltrasi kumulatif pada akhir waktu t (cm) Ψ = tinggi tekanan kapiler (cm) ∆θ = perbedaan isi lengas tanah pada keadaan awal dan akhir K = daya konduksi tanah (cm/jam) ft = laju resapan pada waktu t (cm/jam)

Bila ft ≤ it, maka terjadi genangan selama interval hujan dan kumulatif

resapan pada akhir interval dapat dihitung dengan persamaan:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Ψ∆+Ψ∆+

Ψ∆+∆+= ∆+∆+ θ

θθ

t

ttttt F

FtKFF ln (3.18)

dengan: ∆t = interval waktu (jam)

Bila ft > it, maka kemungkinan tidak terjadi genangan sepanjang interval dan

kumulatif resapan sama dengan kumulatif resapan sementara, yaitu:

tiFF tttt ∆+=∆+' (3.29)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

Ψ∆=

∆+∆+ 1

''

tttt F

Kf θ (3.20)

Bila ttf ∆+' > it, maka tidak terjadi genangan sepanjang interval dan kumulatif

resapan sama dengan kumulatif resapan sementara, yaitu:

tttt FF ∆+∆+ = ' (3.21)

Sebaliknya, genangan terjadi mulai dalam penggal interval. Pada keadaan

ini terlebih dahulu dihitung Fp (kumulatif resapan waktu genangan) dan ∆t’

berdasarkan persamaan:

KiKF

tp −

Ψ∆=

θ; (it>K) (3.22)

t

tp

iFF

t−

=∆ ' ; (3.23)


commit to user

18

Fp dan ∆t selanjutnya disubstitusikan dalam persamaan 3.30, dengan Ft= Fp

dan ∆t= ∆t- ∆t’. Nilai-nilai porositas (η), porositas efektif(θc), tinggi tekanan

kapiler (Ψ), dan daya konduksi tanah (K) dapat diperkirakan dari Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Parameter Infiltrasi Green-Ampt

Kelas tanah η

θ ε

Ψ (cm)

K (cm/jam)

Sand 0.437 0.374-0.500

0.417 0.354-0.480

4.95 0.97-25.36

11.78

Loamy sand 0.437 0.363-0.506

0.401 0.329-0.473

6.13 1.35-27.94

2.99

Sandy loam 0.453 (0.351-0.555)

0.412 (0.283-0.541)

11.01 (2.67-45.47)

1.09

Loam 0.463 (0.375-0.51)

0.434 (0.334-0.534)

8.89 (1.33-59.38)

0.34

Silt loam 0.501 (0.420-0.582)

0.486 (0.394-0.578)

16.68 (2.92-95.39)

0.65

Sandy clay loam

0.398 (0.332-0.464)

0.33 (0.235-0.425)

21.85 (4.42-108.00)

0.15

Clay loam 0.464 (0.409-0.519)

0.3 (0.279-0.501)

20.88 (4.79-91.10)

0.10

Silty clay loam

0.471 (0.418-0.524)

0.432 (0.347-0.517)

27.30 (5.67-131.50)

0.10

Sandy clay 0.43 (0.370-0.490)

0.321 (0.207-0.435)

23.90 (4.08-140.20)

0.06

Silty clay 0.479 (0.425-0.533)

0.423 (0.334-0.512)

29.22 (6.13-139.40)

0.05

Clay 0.475 (0.427-0.523)

0.385 (0.269-0.501)

31.63 (6.39-156.50)

0.03


3.8. Aliran Permukaan (overland flow) Overland flow adalah bagian dari hujan yang tidak terserap oleh tanah

melalui resapan. (Horton, dalam Chow, dkk.1988). Bila tanah memiliki kapasitas

resapan, f, dan intensitas hujan, i, kurang dari f, maka seluruh hujan akan terserap

dan tidak terjadi aliran permukaan. Sebaliknya, bila i>f, maka akan terjadi aliran

permukaan dengan laju (i-f). Horton menyebutnya sebagai hujan lebih (excess

rainfall).

Laju overland flow bervariasi sepanjang lintasan di permukaan DAS karena

adanya variasi slope, panjang, dan kekasaran permukaan tanah. Proses overland


commit to user

19

flow dapat berpengaruh terhadap bentuk hidrograf dikarenakan adanya interaksi

dengan proses infiltrasi dan penimbunan aliran permukaan.

3.9. Debit Aliran Permukaan Chow, dalam Mamok Suprapto (2008), menggunakan persamaan

kontinuitas untuk memperkirakan besaran debit per satuan lebar dari overland

flow, dan persamaan momentum untuk mendapatkan kecepatan aliran dari

overland flow, dengan menghitung angka Reynolds untuk membedakan aliran

laminer dan turbulen. Overland flow dipandang sebagai aliran tipis (sheet flow)

yang mengalir di bidang datar yang memiliki parameter slope, panjang lintasan,

dan kekasaran permukaan sepanjang lintasan air, yang berinteraksi dengan

kejadian hujan serta proses infiltrasi, sebelum aliran terkonsentrasi menjadi aliran

pada saluran alam atau saluran buatan manusia.

Gambar 3.2 menunjukkan aliran permukaan selama kejadian hujan i dan

resapan f, sampai pada saat tertentu aliran menjadi tunak (steady flow). Bidang

tinjau adalah per satuan lebar permukaan lahan, Panjang L0, sudut kemiringan

permukaan lahan terhadap bidang horisontal θ, dan kemiringan lahan S0 sebesar

tan-θ.

Gambar 3.2. Aliran tunak seragam pada permukaan lahan

Chow, dkk (1988) menganggap aliran permukaan merupakan aliran seragam

tunak (steady uniform flow), dengan jenis aliran laminer atau turbulen. Besaran

l

Intensitas Hujan i

L0

Q0=V.y

θ

S0

V y

Resapan f


commit to user

20

debit per satuan lebar, q0, untuk aliran tunak dengan density aliran konstan

berdasarkan hasil penjabaran persamaan kontinuitas dan momentum sesuai

persamaan:

q0 = V.y = (i-f) Lccosθ (3.24)

dengan: q0 = debit aliran permukaan per satuan lebar V = kecepatan rerata aliran y = ketebalan aliran i = intensitas hujan f = kecepatan aliran Lc = panjang lintasan aliran di permukaan Θ = sudut kemiringan lahan terhadap bidang horisontal

Dengan demikian, debit di saluran dapat diperkirakan dengan menggunakan

persamaan:

Q = q0.Lc (3.25)

Dengan Q adalah debit di saluran alam. Ilustrasi debit aliran permukaan

ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Kejadian aliran permukaan sampai pada saluran alam

3.10. Kecepatan dan tebal aliran laminer seragam Aliran laminer terjadi selama Re≤2000. Untuk laminar sheet flow selama

kejadian hujan, faktor penghambat meningkat dengan meningkatnya intensitas

hujan. Pada sheet flow, proporsi lebar sangat besar bila dibandingkan dengan

l

q0

Q

Lc


commit to user

21

ketebalan aliran y, maka diasumsi R=y, dengan R adalah radius hydraulic.

Persamaan-persamaan pada aliran laminer seragam adalah sebagai berikut:

vVRRe

4= , untuk sheet flow dengan asumsi nilai R=y, maka:

vq

vVRRe

044==

(3.26)

Koefisien tahanan dihitung menggunakan persamaan:

CL=96+108i0.4 (3.27)

Selanjutnya dihitung kapasitas resapan

e

L

RC

f =

(3.28)

Kemudian ketebalan aliran dapat dicari dengan persamaan: 3/1

0

20

8 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gSfq

y

(3.29)

Setelah y diketahui, maka kecepatan aliran dihitung dengan persamaan:

vygS

V3

20=

(3.30)

dengan: Re = bilangan Reynold R = jejari hidrolik v = viskositas air CL = koefisien tahanan g = gaya gravitasi

3.11. Kecepatan dan tebal aliran turbulen

Bila aliran menjadi turbulen, faktor penghambat menjadi terbebas dari

bilangan Reynold dan tergantung hanya pada kekasaran permukaan. Dalam hal

ini, persamaan Manning (dalam satuan metrik) diterapkan untuk mendeskripsikan

aliran. 5/3

2/10

0⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Snq

y

(3.31)

Kecepatan aliran dapat dihitung dengan persamaan:

2/13/21fSR

nV =

(3.32)


commit to user

22

Kemudian untuk mencari Travel Time digunakan persamaan:

∑=

∆=

l

i i

i

VL

T1

(3.33)

Karena diasumsikan R=y, maka Sf=S0.

dengan: n = koefisien kekasaran Manning Sf = kemiringan bidang penghambat S0 = kemiringan lahan y = ketebalan aliran V = kecepatan aliran T = Travel Time

3.12. Aliran di alur sungai (channel flow) Air hujan yang turun mengalami proses overland flow kemudian mengalir

dan terakumulasi di saluran dan mengalir yang kemudian dinamakan channel

flow. Sifat aliran pada saluran bervariasi tergantung pada panjang, slope, dan

penampang melintang.

Besaran debit di saluran alam bila dipandang sebagai aliran seragam

(uniform flow), dapat diperkirakan berdasarkan persamaan empiris Manning

sebagai berikut:

3/22/10

1 ARSn

Q =

(3.34)

Atau berdasarkan persamaan Chezy

0RSACQ =

(3.35)

dengan: Q = debit di saluran alam n = koefisien Manning untuk saluran alam S0 = kemiringan dasar saluran alam A = luas penampang basah untuk saluran alam R = jejari hidrolik C = koefisien Chezy untuk saluran alam

3.13. Penelusuran Aliran (Routing) Penelusuran aliran bertujuan untuk mengetahui kedalaman dan kecepatan

aliran pada setiap titik di saluran yang didasarkan pada data aliran. Penelusuran


commit to user

23

aliran dibagi menjadi dua, penelusuran hidrologis dan penelusuran hidraulis.

Penelusuran hidrologis bertujuan mencari hidrograf debit di suatu titik

berdasarkan titik yang lain sepanjang aliran yang sama.

Untuk memperkirakan debit pada satu titik dalam suatu wilayah atau sistem

saluran, dapat dilakukan dengan menggunakan model penelusuran aliran teragih

(distributed flow routing) berdasarkan persamaan Saint-Vennant untuk aliran satu

dimensi sebagai berikut: 6.0

0

3/2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

SnPα

(3.36)

21

11

ji

ji qq

q +++ +

≈

(3.37)

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++

∆∆

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +∆+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++

∆∆

=−+

+

+++

−+++

++ 11

1

11

1

1111

11

2

22β

β

αβ

αβ

ji

ji

ji

ji

ji

jij

i

ji

QQxt

qqt

QQQ

xt

Q

(3.38)

dengan: q = aliran masuk lateral Q = debit aliran β = koefisien momentum atau koefisien Boussinesq, β=1.01-1.33 ∆t = interval waktu ∆x = interval jarak n = loefisien kekasaran Manning untuk permukaan lahan α = kecepatan aliran di grid P = keliling basah S0 = kemiringan dasar aliran i = step jarak j = step waktu

Nilai n Manning dapat diperkirakan berdasarkan bilangan yang ditunjukkan

dalam Tabel 3.4. untuk aliran limpasan dan Tabel 3.5. untuk aliran terbuka.


commit to user

24

Tabel 3.4. Nilai n Manning untuk aliran limpasan

No Penggunaan tanah permukaan n Nilai yang direkomendasikan

1 Beton 0.010-0.013 0.011 2 Aspal 0.010-0.015 0.012 3 Tanah terbuka 0.010-0.016 0.010 4 Tanah berkerikil 0.012-0.030 0.012

5 Tanah lempung berlanau dan terbuka (mudah tererosi) 0.012-0.033 0.012

6 Tanah tandus 0.006-0.160 0.050 7 Tanah yang diolah 0.020-0.100 0.060

8 Semacam lapangan tembak/golf (alami) 0.010-0.320 0.130

9 Semacam lapangan tembak/golf yang dipangkas

0.020-0.240 0.080

10 Padang rumput pendek 0.100-0.200 0.150 11 Rerumputan yang tebal 0.170-0.300 0.240


Tabel 3.5. Nilai n Manning untuk saluran terbuka

Material n Material n Manning Manning

Dasar gravel, dinding: Bantaran Banjir: -Beton 0.020 -Rerumputan 0.035 -Pasangan batu 0.023 -Tanaman musim 0.040 -Rip-rap 0.033 -Pohon kecil, jarang 0.050 Saluran alam: -Pohon kecil, padat 0.070 -Bersih, lurus 0.030 -Pohon besar, padat 0.100 -Bersih, berliku 0.040 -Berliku, pohon kecil 0.010


3.14. Kalibrasi Kalibrasi adalah upaya mendekatkan nilai keluaran model dengan nilai yang

sebenarnya melalui penyesuaian nilai parameter (Mamok Suprapto, 2008).

Darmadi (1990) memberikan dua fungsi untuk membandingkan hidrograf hasil

model dengan hidrograf hasil pengamatan, yaitu kesalahan standar (standard

error) dan koefisien keseimbangan massa (mass balance). Kesalahan standar dan

koefisien keseimbangan massa dapat dihitung menggunakan persamaan:


commit to user

25

1

2

1mod

−

∑ ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ −

= =

N

ilQi

QSE

N

ieobs

(3.39)

Ni

iQ

ilQi

QMB N

i

N

i

N

i

obs

obs e,....,3,2,1,

1

11 mod−

−=

∑

∑∑

=

==

(3.40)

dengan: SE = kesalahan standar Qobs = nilai dari pengamatan Qmodel = nilai dari model N = jumlah kejadian MB = keseimbangan massa


commit to user 26

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1. Metode Penelitian Dalam penyusunan skripsi ini penulis menggunakan beberapa metode

penelitian yang digunakan agar proses penyusunan skripsi dapat berjalan dengan

lancer. Beberapa metode yang dipakai dalam pengumpulan data antara lain:

4.1.1. Studi Pustaka

Tahapan studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan landasan teori masalah

yang akan dibahas dengan cara membaca buku-buku literatur, jurnal-jurnal ilmiah,

serta mencari informasi dari internet dengan tujuan agar penelitian memiliki dasar

yang kuat.

4.1.2. Metode Survei Lapangan

Survei lapangan dilakukan untuk mendapatkan data koordinat stasiun hujan

di Sub-DAS Keduang pada tanggal 3 Juli 2010.

4.1.3. Metode Interview/ Diskusi

Interview dilakukan dengan melakukan tanya jawab dengan instansi yang

berkaitan dengan topik pembahasan skripsi yaitu Balai Besar Wilayah Sungai

Bengawan Solo dan Balai Penelitian Kehutanan Surakarta.

4.2. Deskripsi Lokasi Penelitian Penelitian ini mengambil kokasi di sub-DAS Keduang –salah satu sub-DAS

Sungai Bengawan Solo yang terletak di sebelah timur Kabupaten Wonogiri. Sub-

DAS Keduang adalah sub-DAS terbesar di wilayah hulu Sungai Bengawan Solo.

Pada sub-DAS Keduang terdapat satu sungai utama, yaitu Sungai Keduang.

Pada sub-DAS Keduang terdapat satu alat pengukur debit (AWLR) yang

dikelola Dinas Kehutanan dan sepuluh stasiun hujan manual yang dikelola oleh


commit to user

27

Dinas Pengairan serta satu stasiun otomatis yang dikelola Dinas Kehutanan.

Koordinat masing-masing stasiun hujan dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Gambar 4.1. Lokasi Sub-DAS Keduang pada DAS Bengawan Solo Hulu

Tabel 4.1 Koordinat stasiun hujan

No Nama Sta. No. Sta S E ° ‘ “ ° ‘ “

1 Girimarto SKT 27 07 46,301 00 111 05,503 00 2 Girimarto PP 125B 07 47,276 00 111 04,933 00 3 Sidoharjo 125C 07 49,340 00 111 03,989 00 4 Ngadirojo 125F 07 49,044 00 110 59,713 00 5 Jatipurno 130B 07 48,113 00 111 08,047 00 6 Jatisrono 131 07 49,805 00 111 07,653 00 X Y

7 Slogohimo 131B 519103,541 9134759,129 8 Jatiroto 130B 511604,216 9128331,136 9 Jr Kemukus Peng SKT 33 Tidak terdapat data koordinat 10 Bulukerto 130A Tidak terdapat data koordinat 11 AWLR Keduang - Tidak terdapat data koordinat


commit to user

28

4.3. Data yang Dibutuhkan Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini diantaranya:

4.3.1 Data debit

Data debit diperoleh dari hasil olahan tinggi muka air yang tercatat pada

AWLR (Automatic Water Level Recorder). Data bacaan AWLR dibutuhkan

dalam proses kalibrasi model.

4.3.2 Data hujan harian

Data hujan harian diperoleh dari stasiun hujan manual dari tahun 2000-

2009. Data hujan diperlukan untuk proses simulasi transformasi hujan menjadi

aliran untuk mengetahui debit yang terjadi.

4.3.3 Data Peta

Data peta yang dibutuhkan antara lain 1) Peta Rupa Bumi (RBI) skala

1:25.000, 2) Peta tanah skala 1:250.000, 3) Peta hidrogeologi Indonesia skala

1:250.000. Data peta diperlukan untuk mengetahui batas wilayah kajian,

parameter fisik DAS, jenis tanah, kemiringan lereng (slope), penggunaan lahan,

dan lokasi wilayah kajian.

Semua data yang dipakai dalam penelitian ini diperoleh dari Balai

Konservasi Hutan, Surakarta.

4.4. Peralatan yang dibutuhkan Alat bantu yang dipakai dalam penelitian ini adalah:

1. Perangkat lunak ArcGIS yang dibutuhkan untuk mendigitasi peta dasar

menjadi peta berbentuk grid.

2. Perangkat lunak Microsoft Excel untuk uji data hujan.

3. Perangkat lunak Model Pengelolaan Aliran Rendah (MPAR) untuk analisis

hujan-aliran.


commit to user

29

4.5. Uji Data 4.5.1. Uji jaringan stasiun hujan

Jumlah dan agihan (sebaran) stasiun hujan yang akan digunakan ditetapkan

berdasarkan ketersediaan data dan hasil analisis jaringan stasiun hujan. Pengujian

jaringan dilakukan menggunakan cara Kagan dengan prosedur seperti yang telah

diuraikan dalam bab sebelumnya menggunakan Persamaan 3.4 sampai 3.7.

4.5.2. Uji kepanggahan data hujan

Data dari stasiun hujan yang dipilih kemudian diuji kepanggahannya dengan

cara RAPS seperti dijelaskan pada bab sebelumnya. Bila nQRAPS yang didapat

lebih kecil dari nilai kritik dan confidence level yang sesuai, maka data dinyatakan

panggah. Uji kepanggahan dilakukan menggunakan Persamaan 3.8 hingga

Persamaan 3.13 dan Tabel 3.1.

4.6. Persiapan Analisis Sebelum proses analisis dilakukan, ditetapkan periode waktu

pengamatannya. Semua deret data yang akan digunakan dalam analisis

disesuaikan periode waktunya.

4.6.1. Data debit

Data debit diperoleh dari hasil pengolahan data tinggi muka air. Data aliran

sungai digunakan dalam analisis penelusuran aliran sungai dan proses kalibrasi.

4.6.2. Data hujan

Data hujan harian digunakan untuk memperkirakan pola agihan hujan jam-

jaman. Data dari stasiun hujan biasa digunakan untuk hujan grid. Untuk keperluan

analisis, digunakan stasiun hujan yang pada periode yang sama memiliki data

hujan yang lengkap. Data hujan untuk masing-masing grid diagihkan ke satuan

jam-jaman sesuai pola agihan hujan yang telah ditetapkan.


commit to user

30

4.6.3. Data peta

Semua data peta yang didapat didigitasi untuk kemudian diseragamkan

skalanya sehingga peta dapat disuperposisi menjadi lapisan-lapisan (layer)

tersendiri yang memuat informasi-informasi tertentu yang disebut sebagai peta

dasar.

4.6.4. Penyusunan grid

MPAR merupakan model semi teragih (semi distributed). Model ini

mengharuskan DAS dan Sub DAS ditransformasikan dalam bentuk grid sebagai

bentuk penyederhanaan. Grid terbentuk dari garis-garis horisontal dan vertikal

dengan arah garis Utara-Selatan dan Timur-Barat.

Peta dasar yang terdiri dari lapis batas DAS, lapisan jaringan sungai, lapis

kemiringan lahan, lapis penggunaan lahan, lapis jenis tanah, dan lapis poligon

Thiessen kemudian disusun membentuk grid-grid dengan ukuran 1x1 km.

Kemudian tiap-tiap grid diberi ID grid sesuai dengan informasi yang ada pada

grid tersebut. Informasi pada tiap grid bisa sama atau berbeda dengan grid yang

lain.

Luasan yang menempati setengah atau lebih dari luas grid dianggap sama

dengan luas grid, sementara yang menempati kurang dari setengah luas grid

dianggap nol. Alur sungai disederhanakan mengikuti garis-garis grid yang berada

pada jarak paling pendek terhadap sungai tersebut. Arah aliran permukaan

ditentukan berdasarkan kemiringan permukaan lahan sampai akhirnya aliran

tersebut terkonsentrasi di saluran alam. Arah aliran pada setiap grid ditentukan

dari bagian tertinggi menuju bagian yang lebih rendah dengan arah vertikal

maupun horisontal (tidak ada arah diagonal maupun pindah jalur). Transformasi

peta grid diilustrasikan pada Gambar 4.2.


commit to user

31

Keterangan:

: Batas DAS : Alur sungai

: Grid dipakai (≥ 0,5 luas grid terisi)

: Grid tidak dipakai (< 0,5 luas grid terisi) : Arah aliran pada grid : Alur sungai penyesuaian dengan grid

Gambar 4.2. Penyusunan grid (ilustrasi)

Sistem koordinat yang digunakan pada peta adalah koordinat lokal, dengan

titik (0,0) ada di ujung kiri bawah peta grid. Grid diberi nomor sesuai dengan

koordinat titik beratnya. Grid dengan nomor (03.20) berarti titik berat grid

tersebut ada pada koordinat (3000,20000).

4.6.5. Tabulasi data

Setelah penyusunan grid selesai dilakukan, data fisik DAS, data hujan, dan

data debit disusun dalam bentuk tabel. MPAR menyediakan format tabel dalam

bentuk spreadsheet untuk memudahkan user melakukan tabulasi data. MPAR

menggunakan sistem indeks untuk menentukan ID tiap grid. Angka ID digunakan

untuk membedakan jenis informasi yang satu dengan yang lain. Indeks yang

digunakan dalam MPAR ditunjukkan dalam Tabel 4.2.


commit to user

32

Tabel 4.2. Indeks parameter

Jenis Tanah

ID-JT Jenis penggunaan lahan ID-

PL Slope lahan

ID-KL

Clay 1 Air tawar 1 4.00% 1 Sandy clay 2 Belukar/semak 2 11.50% 2 Sand 3 Gedung 3 20.00% 3 Sandy Loam 4 Hutan 4 32.50% 4 Silty clay 5 Kebun 5 >40.00% 5 Loam 6 Pasir darat 6 Clay loam 7 Pemukiman 7 Rumput 8 Sawah irigasi 9 Sawah tdh hujan 10 Tegalan 11


keterangan ID-JT = identitas jenis tanah ID-PL = identitas penggunaan lahan ID-KL = identitas kemiringan lahan

4.7. Analisis Data 4.7.1. Hujan grid

Thiessen menganggap bahwa setiap titik di suatu wilayah memiliki

ketebalan hujan yang sama dengan data yang tercatat pada stasiun pencatat hujan

terdekat. Dengan demikian, jumlah hujan yang tercatat pada suatu stasiun pencatat

dapat digunakan atau dapat mewakili ketebalan hujan pada kawasan sampai

dengan setengah jarak dari stasiun berikutnya. Hujan pada grid ditentukan dengan

prinsip Thiessen yang dihitung menggunakan Persamaan 3.2 dan 3.3.

4.7.2. Agihan hujan jam-jaman

Pola agihan hujan jam-jaman ditetapkan berdasarkan data hujan jam-jaman

yang tersedia dari stasiun hujan otomatik. Dengan menghitung frekuensi hujan,

durasi hujan dapat diketahui. Berdasarkan durasi hujan dan pola agihan hujan

Tadashi Tanimoto dalam Tabel 3.2, pola agihan hujan jam-jaman dapat

ditetapkan.


commit to user

33

4.7.3. Resapan

Resapan dihitung menggunakan teori Green-Ampt menggunakan Persamaan

3.17 sampai dengan Persamaan 3.23.

4.7.4. Aliran permukaan (Overland flow)

Overland flow dihitung sesuai teori Chow, dkk (1988) yakni berdasarkan

persamaan Manning yang ditunjukkan dalam persamaan 3.24 sampai Persamaan

3.35.

4.7.5. Penelusuran Overland flow

Penelusuran aliran di saluran alam diperkirakan sesuai teori Barre de Saint-

Vennant berdasarkan Persamaan 3.36 sampai Persamaan 3.38.

4.7.6. Channel flow

Besaran, kecepatan, dan kedalaman aliran di saluran alam maupun buatan

dapat diperkirakan dengan menggunakan teori Manning sesuai Persamaan 3.24

dan Persamaan 3.35.

4.7.7. Penelusuran channel flow

Penelusuran aliran di sungai diperkirakan sesuai teori Barre de Saint-

Vennant berdasarkan Persamaan 3.36 sampai Persamaan 3.38.

4.7.8. Kalibrasi

Proses kalibrasi dilakukan untuk menghasilkan keluaran model yang

mendekati dengan hasil pengamatan. Proses kalibrasi menggunakan Persamaan

3.39 sampai Persamaan 3.40, dengan menetapkan nilai keseimbangan massa

(MB) ≤ 0.1. Bila ukuran statistik yang dihasilkan tidak sesuai dengan ukuran yang

ditetapkan, dilakukan perubahan nilai parameter yang terkait dalam proses

kalibrasi.


commit to user

34

4.7.9. Simulasi perubahan penutup lahan

Simulasi perubahan penutup lahan dilakukan dengan cara membagi zona

DAS dalam tiga wilayah hulu, tengah, dan hilir dengan dasar pembagian wilayah

adalah panjang sungai. Setelah dilakukan zonasi, kemudian dilakukan simulasi

dengan cara merubah penutup lahan dengan ketentuan sebagai berikut:

1. Seluruh penutup lahan eksisting diubah menjadi hutan.

2. Penutup lahan di zone hulu diubah menjadi hutan.

3. Penutup lahan di zone tengah diubah menjadi hutan.

4. Penutup lahan di zone hilir diubah menjadi hutan.

5. Penutup lahan di zone hulu diubah menjadi tegalan.

6. Penutup lahan di zone tengah diubah menjadi daerah bisnis dan pemukiman.

7. Penutup lahan di zone hilir diubah menjadi daerah bisnis dan pemukiman.

8. Seluruh penutup lahan eksisting diubah penutup lahannya sesuai dengan

poin 5, 6, dan 7.

Ilustrasi pembagian zone sub-DAS Keduang dan diagram alir penelitian

ditunjukkan pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.

Gambar 4.3. Pembagian wilayah DAS

Hasil simulasi penutup lahan kemudian dibandingkan untuk mengetahui

seberapa besar perubahan debit yang terjadi.

Hulu

Hilir

Tengah


commit to user

35

4.8. Diagram alir tahapan penelitian

Gambar 4.4. Bagan alir penelitian

Data hujan dari Sta manual

Uji: Jaringan

Kepanggahan Kelengkapan data

Plot stasiun hujan Polygon thiessen

Mulai

Data hujan dari Sta otomatik

Hujan wilayah dan agihan hujan rendah

Luas lahan, jenis tanah, kelengkungan (∆h/L),

kekasaran, penutupan lahan Peta grid

Selesai

Model Daerah Aliran Sungai

Komparasi debit yang terjadi

Menarik kesimpulan

Simulasi: 1. Hulu hutan. 2. Tengah hutan 3. Hilir hutan 4. Total hutan

Simulasi: 1. Hulu gundul 2. Tengah gundul 3. Hilir gundul 4. Total gundul

MPAR

MB < 0,1

MPAR YA

TIDAK


commit to user

36

BAB V

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1. Uji Data Uji konsistensi dilakukan untuk menentukan data yang baik untuk dipakai

dalam analisis. Uji dilakukan terhadap data hujan tahunan. Apabila terdapat data

hujan yang dicurigai error atau rusak, maka data pada tahun tersebut tidak

dimasukkan dalam uji konsistensi. Data yang dipilih kemudian dicari rerata dan

standar deviasinya untuk diselisihkan dengan nilai hujan masing-masing tahun.

Selisih data tersebut kemudian dibagi dengan standar deviasi untuk menentukan

nilai Q. Nilai Q yang diperoleh kemudian dibagi dengan akar kuadrat dari jumlah

data untuk kemudian dibandingkan dengan nilai kritik yang ada. Hasil uji

konsistensi data hujan ditampilkan dalam Tabel 5.1.

Tabel 5.1. Hasil uji data hujan tahunan

No Nama Sta. Hjn Q Abs Q/sqrt(N) Q kritik Konsistensi

1 Girimarto SKT 27 3,18 1,01 1,14 Panggah 2 Girimarto PP 125B 3,09 0,98 1,14 Panggah 3 Sidoharjo 125C 4,11 1,30 1,14 Tidak panggah 4 Ngadirojo 125F 3,24 1,03 1,14 Panggah 5 Jatipurno 130B 3,27 1,03 1,14 Panggah 6 Jatiroto 130B 3,27 1,03 1,14 Panggah 7 Jatisrono 131 1,58 0,50 1,14 Panggah 8 Slogohimo 131B 2,75 0,87 1,14 Panggah 9 Jr Kemukus Peng SKT 33 3,71 1,17 1,14 Tidak panggah 10 Bulukerto 130A 2,62 0,83 1,14 Panggah

Berdasarkan hasil uji, maka data hujan dari stasiun Sidoharjo 125C dan Jr

Kemukus Peng SKT 33 tidak panggah. Data hujan dari stasiun Girimarto SKT 27,

Girimarto PP 125B, Ngadirojo 125F, Jatipurno 130B, Jatiroto 130B, Jatisrono

131, Slogohimo 131B, dan Bulukerto 130A dinyatakan panggah pada data hujan

tahun 1994, 1995, 1996, 1997, 1999, 2000, 2001, 2003, 2005, dan 2006.

Perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.


commit to user

37

5.2. Uji Jaringan Stasiun Hujan Stasiun hujan yang datanya panggah kemudian di plot ke dalam peta DAS

untuk dilakukan uji jaringan. Dari data yang ada diperoleh informasi sebagai

berikut:

Luas sub-DAS Keduang = 390,9105 km2

Dari perhitungan data statistik data hujan bulanan dari tiap-tiap stasiun hujan

diperoleh nilai koefisien varian (Cv) = 0,98

Panjang sisi segitiga kagan dapat dihitung:

NAL 07.1=

98,09105,39007.1=L

= 8,64 km

Kemudian segitiga tersebut di-plot ke dalam peta sub-DAS sehingga diperoleh

gambar jaringan segitiga Kagan seperti ditunjukkan dalam Gambar 5.1 sebagai

berikut:

Gambar 5.1. Jaringan segitiga Kagan

Berdasarkan uji jaringan stasiun hujan, maka dapat ditentukan stasiun hujan

yang dipakai dalam analisis adalah:

Girimarto SKT 27

Girimarto PP 125B

Bulukerto 130A

Ngadirojo 125F

Jatipurno 130B

Jatisrono131 Slogohimo 131B

Jatiroto 130B


commit to user

38

1. Stasiun Ngadirojo 125F.

2. Stasiun Girimarto PP 125B.

3. Stasiun Bulukerto 130A (letak sta. Bulukerto dianggap ada ditengah kecamatan

Bulukerto).

4. Stasiun Jatisrono 131.

5. Stasiun Jatiroto 130B.

Perhitungan lengkap jaringan Kagan dapat dilihat pada lampiran 2.

5.3. Pembuatan Model Sub-DAS Keduang

5.3.1. Trasformasi peta dasar menjadi peta grid

Untuk pemodelan menggunakan perangkat lunak MPAR sub-DAS

Keduang dibagi dalam bentuk grid-grid dengan ukuran 1 x 1 km. Tiap grid

memiliki parameter janis tanah, jenis penutup lahan dan kemiringan lahan. Bentuk

transformasi peta dasar menjadi peta grid ditunjukkan dalam Gambar 5.2 dan

Gambar 5.3.

Gambar 5.2 Peta dasar sub-DAS Keduang


commit to user

39

Gambar 5.3 Peta grid sub-DAS Keduang

5.3.2. Input parameter DAS

Parameter yang dimasukkan ke dalam program nomor A0 dari MPAR

adalah koordinat stasiun hujan hasil uji Kagan dan parameter sungai. Data

lengkap mengenai input parameter DAS dapat dilihat pada Lampiran 2.

5.3.3. Input parameter tiap grid

Untuk program nomor A1 dari MPAR, dimasukkan data yang berisi urutan

grid dari hulu ke hilir, koordinat titik berat grid, serta parameter grid sesuai Tabel

4.2. Jarak lateral, lebar sungai serta kemiringan sungai dimasukkan sesuai dengan

format yang disediakan oleh MPAR.


commit to user

40

5.3.4. Input data hujan

Data hujan diminta pada program nomor A3 dari MPAR. Pada kajian ini

data yang dimasukkan adalah data hujan harian tahun 2005-2006 dari stasiun

hujan yang masuk kriteria uji Kagan. Hujan dari masing-masing stasiun hujan

dapat dilihat pada Gambar 5.4 sampai 5.8. Data hujan dalam bentuk tabel dapat

dilihat pada Lampiran 1.

Gambar 5.4 Hujan Girimarto PP 125B

Gambar 5.5 Hujan Ngadirojo 125F


commit to user

41

Gambar 5.6 Hujan Jatisrono 131

Gambar 5.7 Hujan Jatiroto 130C


commit to user

42

Gambar 5.8 Hujan Bulukerto 130A

Hujan tahun 2005-2006 pada stasiun Ngadirojo 125F, stasiun Girimarto PP

125B, stasiun Jatisrono 131, stasiun Jatiroto 130B memiliki pola yang hampir

sama. Pada stasiun Girimarto PP 125B, kejadian hujan banyak terjadi pada bulan

November-Maret dengan intensitas hujan tertinggi terjadi pada bulan Maret tahun

2005. Pada bulan April-Oktober 2005 sesekali terjadi hujan, namun pada April-

November 2006 tidak terjadi hujan. Stasiun Ngadirojo 125F, Jatisrono 131, dan

Jatiroto 130B memiliki pola yang hampir sama dengan stasiun Girimarto PP

125B, namun pada November-Desember 2006 terdapat banyak kejadian hujan.

Pada stasiun Bulukerto 130A selama tahun 2005-2006 tidak terdapat kejadian

hujan.

5.3.5. Input data debit

Data debit harian yang digunakan dalam model adalah data debit harian

tahun 2005-2006 dari Automatic Water Level Recorder (AWLR) Sungai Keduang

yang digambarkan dalam Gambar 5.9. Data hujan dalam bentuk tabel dapat dilihat

pada Lampiran 1.


commit to user

43

Gambar 5.9 Debit Sungai Keduang

5.4. Perhitungan transformasi hujan-aliran menggunakan MPAR

5.4.1. Penentuan waktu observasi

Penentuan waktu observasi terdapat pada program MPAR nomor A3.

Waktu observasi ditentukan selama tiga bulan mulai dari 1 Februari 2006 sampai

30 April 2006 dengan interval 24 jam. Pemilihan waktu observasi didasarkan pada

bulan dengan curah hujan dan debit tertinggi selama musim hujan.

5.4.2 Perhitungan hujan efektif

Perhitungan hujan efektif terdapat pada program MPAR nomor A6. Contoh

perhitungan hujan efektif untuk grid no. 00.05 dengan pengaruh hujan dari stasiun

Ngadirojo 125F selama 10 hari pertama bulan Januari 2006.

Parameter grid 00.05 =

Nomor kolom = 27 Penggunaan lahan = 11 (tegalan) Kemiringan lahan = 3 (20-32,5%) Jenis tanah = 4 (Sandy loam)

Luas lahan = 1 km2

Slope sungai = 0,484


commit to user

44

Berdasarkan Tabel 3.3 diperoleh nilai parameter sebagai berikut:

η = 0.453 q e = 0.412 Ψ = 11.01 (cm) K = 1.09 (cm/jam)

Δθ = (1- η) q e = (1-0,453).0,412 = 0,225 Ψ Δθ = 11,01 x 0,225

= 2,481 cm Δt =24 jam I = P/ Δt = 2,5/24 = 0,10416 mm/jam Ft = 0,10416

ft = ÷÷ø

öççè

æ+

D 1tF

K qy

= ÷ø

öçè

æ+1

10416,0481,209,1

= 2,17 cm/jam Maka pada hari pertama tidak terdapat aliran karena ft >I. Perhitungan infiltrasi ditampilkan pada Tabel 5.2.

Tabel 5.2 Perhitungan infiltrasi

Jam ke-

Hujan Infiltrasi Excess rainfall

P (cm)

F (cm)

I (cm/jam)

ft (cm/jam)

infiltrasi (cm)

0 2,50 2,50 0,10 2,17 2,50 0 24 1,60 4,10 0,07 1,75 4,10 0 48 2,70 6,80 0,11 1,49 6,80 0 72 1,80 8,60 0,08 1,40 8,60 0 96 1,00 9,60 0,04 1,37 9,60 0

120 0,00 9,60 0,00 1,37 9,60 0 144 0,00 9,60 0,00 1,37 9,60 0 168 0,00 9,60 0,00 1,37 9,60 0 192 0,00 9,60 0,00 1,37 9,60 0 216 1,50 11,10 0,06 1,33 11,10 0

5.4.3 Overland flow

S (slope) = 20% Tan Θ = 20/100 = 0,2 Θ = 11,31 0 Lo = 1km


commit to user

45

I = 0,1 mm/hari qo = qcos)( 0LI = 031,11cos1)1,0( = 0,098 m3/hari/km Kecepatan aliran

v diambil nilai 1,2x10-5 ft2/s = 1,114x10-6 m2/s

Re = vq04

= 610114,1

098,04-x

x

= 0,035 (aliran laminer)

Koefisien tahanan

CL = 96+108I0.4 = 96+(108x0,1.10-3) 0.4 = 96,163 Faktor gesekan

f =e

L

RC

= 35,0163,96

= 247,753

Ketebalan aliran

y =3/1

0

20

8 ÷÷ø

öççè

æ

gSfq

=3/12

2,081,981,0753,247÷÷ø

öççè

æxxx

= 0,56 m

Kecepatan aliran

V =y

q0

=56,0098,0

=0,175 m/s


commit to user

46

Channel flow

q = cLq0 =0,098x1 =0,098 m3/hari Perhitungan overland flow ditunjukkan pada Tabel 5.3. Tabel 5.3 Perhitungan overland flow

Tanggal I q0 (m3/hari) q (m3/hari) 1 0,10 0,098 0,098 2 0,07 0,069 0,069 3 0,11 0,108 0,108 4 0,08 0,078 0,078 5 0,04 0,039 0,039 6 0,00 0,000 0,000 7 0,00 0,000 0,000 8 0,00 0,000 0,000 9 0,00 0,000 0,000 10 0,06 0,059 0,059

5.4.4 Penelusuran aliran pada saluran

n = 0,02 β = 1,0 P≈B = 32 m Δt =24 jam = 86400 s Δx =1000 m S0 = 0,484

α =6.0

0

3/2

÷÷ø

öççè

æ

SnP

=

6.03/2

484,032.2,0

÷÷

ø

ö

çç

è

æ

= 1,893


commit to user

47

11++j

iQ =

úúû

ù

êêë

é÷÷ø

öççè

æ ++

DD

úúû

ù

êêë

é÷÷ø

öççè

æ +D+÷÷

ø

öççè

æ ++

DD

-++

+++

-+++

111

11

1

1111

2

22b

b

ab

ab

ji

ji

ji

ji

ji

jij

i

QQxt

qqt

QQQ

xt

=

úúû

ù

êêë

é÷øö

çèæ +

+

úúû

ù

êêë

é÷øö

çèæ ++÷

øö

çèæ ++

-

-

11

11

2001.893,1

100086400

2069,0098,086400

2001.893,10

100086400

= 0,083 m3/s

Perhitungan penelusuran aliran sungai ditunjukkan pada Tabel 5.4.

Tabel 5.4 Penelusuran aliran sungai

Tanggal Qi m3/s q (m3/hari) Qo m3/s 1 0,00 0,098 0,083 2 0,00 0,069 0,088 3 0,00 0,108 0,093 4 0,00 0,078 0,059 5 0,00 0,039 0,020 6 0,00 0,000 0,000 7 0,00 0,000 0,000 8 0,00 0,000 0,000 9 0,00 0,000 0,029 10 0,00 0,059 0,029

5.4.5 Hasil perhitungan MPAR

Dilakukan running pada model hingga didapatkan grafik Q model. Optimasi

dilakukan terhadap model untuk mendapatkan nilai n manning dan koefisien

boussinesq optimum.

n = 0,017

β = 2,05


commit to user

48

Dari hasil running model diperoleh Q model yang kemudian dibandingkan

dengan Q hasil pengamatan lapangan yang ditunjukkan pada Gambar 5.10.

Resume hasil perhitungan hujan-aliran ditunjukkan pada Tabel 5.5.

Tabel 5.5 Resume running model sub-DAS Keduang

Keterangan Qmodel Qobserv Total volume (m3) 3185,98 3024,65

Debit puncak (m3/s) 127,97 118,10

Waktu puncak 6 Februari 2006 8 Februari 2006

Q model setelah optimasi dibandingkan dengan Q hasil pengamatan

lapangan untuk mencari kesalahan standar dan keseimbangan massa.

SE =1

2

1mod

-

å ÷øöç

èæ -

=

Nil

Qi

QN

ieobs

=18925,54648 2

-

= 24,759

MB = Ni

iQ

ilQ

iQ

N

i

N

i

N

i

obs

obs e,....,3,2,1,

1

11mod

--

å

åå

=

==

=

65,302498,318565,3024 -

= 0,051 = 5,1%

5.5. Simulasi model Pada tahap simulasi, sub sub-DAS diubah jenis penutup lahannya.

Perubahan dilakukan dengan merubah penutup lahan sesuai Tabel 4.2 untuk

masing-masing grid.

5.5.1. Hasil simulasi

Perubahan di zone hulu dilakukan terhadap grid yang ada di kolom 1

sampai 9. Perubahan di zone tengah dilakukan pada grid yang terdapat di kolom


commit to user

49

10 sampai 18, dan perubahan di hilir dilakukan pada grid di kolom 19 sampai 27.

Setelah dilakukan running terhadap model yang telah diubah, didapatkan hasil

seperti ditunjukkan pada Gambar 5.11, Gambar 5.12, Gambar 5.13, dan Gambar

5.14 dengan rekapitulasi pada Tabel 5.6.

Prosentase perubahan yang terjadi adalah:

Perubahan volume total = %10065,302447,307 x =10,17%

Perubahan debit puncak = %10097,127

26,7 x =5,67%

Tabel 5.6 Rekapitulasi hasil simulasi

Simulasi No- V (m3) ΔV (m3) % Qp (m3) ΔQp %

Model 3024,65 - - 127,97 - - 1 3251,53 226,88 7,50 132,36 4,39 3,43 2 3289,82 265,17 8,77 134,46 6,49 5,07 3 3281,17 256,52 8,48 131,32 3,35 2,62 4 3322,19 297,54 9,84 133,26 5,29 4,13 5 2741,87 -282,78 -9,35 125,61 -2,36 -1,84 6 2736,85 -287,80 -9,52 123,97 -4,00 -3,13 7 2764,51 -260,14 -8,60 126,05 -1,92 -1,50 8 2717,18 -307,47 -10,17 120,71 -7,26 -5,67

Tabel 5.6 menunjukaan bahwa pada simulasi 1-4 (penggundulan di Sub-

DAS Keduang) menaikkan total volume air dan debit puncak dengan kenaikkan

volume air terbesar terjadi pada penggundulan di seluruh Sub-DAS Keduang

sebesar 9,84% dan kenaikan debit puncak pada penggundulan di daerah hulu

sebesar 6,49%. Sementara pada simulasi 5-8 (konservasi di Sub-DAS Keduang)

menurunkan total volume air dan debit puncak dengan penurunan volume air dan

debit puncak terbesar terjadi pada konservasi di seluruh Sub-DAS Keduang

sebesar 10,17 % dan sebesar 5,67%. Hasil simulasi dan perhitungan prosentase

perubahan dapat dilihat pada Lampiran 2.


commit to user

50

Gam

bar 5

.10.

Per

band

inga

n Q

mod

el d

enga

n Q

has

il pe

nguk

uran

lapa

ngan


commit to user

51

Gam

bar 5

.11.

Per

band

inga

n Q

mod

el d

enga

n pe

ruba

han

di z

one h

ulu


commit to user

52

Gam

bar 5

.12.

Per

band

inga

n Q

mod

el d

enga

n pe

ruba

han

di z

one

teng

ah


commit to user

53

Gam

bar 5

.13.

Per

band

inga

n Q

mod

el d

enga

n pe

ruba

han

di z

one h

ilir


commit to user

54

Gam

bar 5

.14.

Per

band

inga

n Q

mod

el d

enga

n pe

ruba

han

di se

luru

h su

b-D

AS

Ked

uang


commit to user

55

Gambar 5.10 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan antara debit observasi

dan debit model. Terjadi perbedaan jumlah dan waktu puncak, namun debit yang

terjadi memiliki pola yang hampir sama dengan kesalahan total yang terjadi antara

debit model dengan debit hasil observasi sebesar 5,1%.

Gambar 5.11 hingga Gambar 5.14 menunjukkan bahwa perubahan penutup

lahan dapat mengakibatkan perubahan pada debit pada hujan yang sama. Pada

skenario konservasi lahan pada Sub-DAS Keduang hulu, tengah, hilir, dan seluruh

wilayah Sub-DAS, debit yang terjadi lebih kecil dibanding debit dengan penutup

lahan eksisting. Sementara dengan skenario perubahan lahan menjadi daerah

pemukiman/ industri, debit yang terjadi lebih besar dibanding debit dengan

penutup lahan eksisting. Hal ini menunjukkan bahwa perubahan penutup lahan

dapat memberikan pengaruh terhadap debit aliran permukaan di Sub-DAS

Keduang.


commit to user 56

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan Dari hasil simulasi hujan-aliran pada sub-DAS Keduang diperoleh hasil

sebagai berikut:

1. Perubahan penutup lahan di zona hulu menjadi lahan gundul memberikan

kenaikan volume air air total sebesar 7,5% dan kenaikan debit puncak

sebesar 3,43%. Sementara dengan melakukan konservasi di zone hulu,

volume air total akan turun sebesar 9,35% dan debit puncak turun sebesar

1,84%.

2. Perubahan penutup lahan di zona tengah menjadi lahan gundul memberikan

kenaikan volume air total sebesar 8,77% dan kenaikan debit puncak sebesar

5,07%. Sementara dengan melakukan konservasi di zone tengah, volume air

total akan turun sebesar 9,52% dan debit puncak turun sebesar 3,13%.

3. Perubahan penutup lahan di zona hilir menjadi lahan gundul memberikan

kenaikan volume air total sebesar 8,48% dan kenaikan debit puncak sebesar

2,62%. Sementara dengan melakukan konservasi di zone hilir, volume air

total akan turun sebesar 8,60% dan debit puncak turun sebesar 1,50%.

4. Perubahan penutup lahan di seluruh sub-DAS menjadi lahan gundul

memberikan kenaikan volume air total sebesar 9,84% dan kenaikan debit

puncak sebesar 4,13%. Sementara dengan melakukan konservasi di seluruh

sub-DAS, volume air total akan turun sebesar 10,17% dan debit puncak

turun sebesar 5,67%.

5. Hasil penelitian menunjukkan terjadi perubahan volume total sebesar

16,85% dan kenaikan debit puncak sebesar 5,27% pada perubahan di zone

hulu, 18,29% dan 8,2% pada perubahan di zone tengah, 17,08% dan 4,12%

pada perubahan di hilir, perubahan volume total 20,07% dan kenaikan debit

puncak sebesar 9,8% pada perubahan di seluruh sub-DAS Keduang.


commit to user

57

6.2. Saran 1. Monitoring terhadap laju konversi lahan dilakukan secara rutin, sehingga

dampak buruk perubahan penutup lahan terutama terkait dengan resiko

banjir dapat diantisipasi.

2. Pengarsipan dan pembaruan data yang lebih baik, sehingga data yang

tersedia dapat menggambarkan kondisi lapangan yang lebih teliti.

pengaruh perubahan penutup lahan terhadap … · 2013-07-22 · ir. adi yusuf muttaqien, mt nip....

Documents