1

1

ANALISIS KOEFISIEN ALIRAN PERMUKAAN PADA BERBAGAI

BENTUK PENGGUNAAN LAHAN DENGAN MODEL SWAT

(SKRIPSI)

Oleh

DANESTA AYU SAPUTRI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2017

2

2

ABSTRAK

ANALISIS KOEFISIEN ALIRAN PERMUKAAN PADA BERBAGAI

BENTUK PENGGUNAAN LAHAN DENGAN MODEL SWAT

Oleh:

Danesta Ayu Saputri

DAS Way Sekampung Hulu merupakan Daerah Aliran Sungai yang terletak di

Kabupaten Tanggamus Provinsi Lampung dengan luas 43,063 Km2. Perubahan

pola penggunaan lahan dari lahan non terbangun menjadi terbangun akan

mestimulisasi besarnya aliran air permukaan yang memberi dampak pada

pengurangan kapasitas resapan, sehingga akan meningkatkan laju aliran

permukaan yang dapat berpotensi menghasilkan banjir di kawasan hilir DAS Way

Sekampung. Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh nilai koefisien

limpasan permukaan pada beberapa bentuk penggunaan lahan DAS dan

memperoleh nilai-nilai parameter hidrograf aliran.

Metode analisis pada penelitian ini menggunakan model hidrologi SWAT.

Periode analisis pada penelitian ini yaitu dari tahun 2010 sampai 2015. Pada

analisis data meliputi tahap running SWAT, Kalibrasi dan Validasi.

Hasil analisis kalibrasi dan validasi menggunakan SWAT-CUP didapatkan nilai

NS dan R2 sebesar 0,63 dan 0,66. Sedangkan validasi didapatkan nilai NS dan R

2

3

3

sebesar,64 dan 0,74. Hasil penelitian menunjukkan nilai koefisien aliran

permukaan (C) untuk berbagai jenis penggunaan lahan. Semak belukar memiliki

nilai C sebesar 0,13, pemukian sebesar 0,22, hutan lahan kering primer sebesar

0,11, tanah terbuka sebesar 0,43, tegalan sebesar 0,28 dan perkebunan sebesar

0,15. Hasil analisis diperoleh nilai-nilai setiap parameter aliran permukaan.

Parameter SURLAG memiliki nilai 0,389, parameter GW_REVAP memiliki nilai

8,451, parameter SOL_AWC memiliki nilai 1,104, parameter EPCO memiliki

nilai 0,008, parameter HRU_SLP memiliki nilai 0,898, parameter SLSBBSN

memiliki nilai 23,195, parameter CH_N2 memiliki nilai 3,876, parameter

ALPHA_BF memiliki nilai 0,636, parameter GW_DELAY memiliki nilai 8,451,

parameter ESCO memiliki nilai 1,335, parameter CN2 memiliki nilai 1,979.

Kata Kunci : Penggunaan Lahan, SWAT, Daerah Aliran Sungai, Aliran

Permukaan.

4

4

ABSTRACT

ANALYSIS OF SURFACE RUNOFF COEFFICIENT ON VARIOUS LAND

USE USING SWAT MODEL

Oleh:

Danesta Ayu Saputri

Watershed of Way Sekampung Upstream is a watershed area located in

Tanggamus Regency of Lampung Province with an area of 43.063 Km2. Changes

in land use patterns from non-constructed land to constructed land will predict the

amount of surface water flow that will have an impact on reducing the recharge

capacity, thereby increasing the rate of surface flows that could potentially result

in flooding downstream of the Way Sekampung River Basin. The purpose of this

reseach was to obtain surface runoff coefficient values in some forms of land use

and obtain values of flow hydrograph parameters.

The method of analysis in this research using the SWAT hydrology model. Period

of analysis in this reseach that is from 2010 to 2015. In the data analysis include

the stage running SWAT, Calibration and Validation.

The results of calibration and validation analysis using SWAT-CUP obtained

values of NS and R2 of 0.63 and 0.66. While the validation values obtained NS

and R2 are 0.64 and 0.74. The results showed the value of surface runoff

5

5

coefficient (C) for some types of land use. The bushes have a C value of 0.13, the

settlement has a C value of 0.22, the primary dryland forest with a C value of

0.11, land is ground with a C 0.43, and moor has a C value of 0.28, the plantation

has a C value of 0.15. The analysis results obtained values of each parameter of

surface runoff. SURLAG parameter has 0.388, GW_REVAP parameter has 8.966,

SOL_AWC parameter has 1.104, EPCO parameter has 0.008, HRU_SLP

parameter has 0.898, SLSBBSN parameter has 23.195, CH_N2 parameter has

3.876, ALPHA_BF parameter has 0.636, parameter GW_DELAY has 8.451,

ESCO parameter has 1.335, the parameter CN2 has 1.979.

Keywords: Land Use, SWAT, Watershed, Surface Runof.

6

6

ANALISIS KOEFISIEN ALIRAN PERMUKAAN PADA BERBAGAI

BENTUK PENGGUNAAN LAHAN DENGAN MODEL SWAT

Oleh :

Danesta Ayu Saputri

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Jurusan Teknik Pertanian

Fakultas Pertanian Universitas Lampung

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR AMPUNG

2017

8

9

10

10

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, Kecamatan

Tanjung Karang Barat, Kota Bandar Lampung pada

tanggal 23 Oktober 1994, anak pertama dari tiga

bersaudara, anak dari Bapak Andesman dan Ibu

Andriani. Penulis menyelesaikan pendidikan mulai

dari Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) di TK

Aisyah yang diselesaikan pada tahun 2001, Sekolah

Dasar (SD) di SDN 2 Suka Jawa Kecamatan

Tanjung Karang Barat diselesaikan pada tahun 2007, Sekolah Menengah Pertama

(SMP) SMPN 4 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2010, Sekolah

Menengah Atas (SMA) di SMAN 3 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun

2013.

Pada tahun 2013 penulis terdaftar sebagai mahasiswa S1 Teknik Pertanian di

Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa,

penulis pernah menjadi asisten dosen Kekuatan Bahan Teknik. Tahun 2014

penulis lolos dalam Program Kreativitas Mahasiswa (PKM-K) sebagai anggota

tim. Penulis juga aktif pada organisasi tingkat jurusan yaitu Persatuan Mahasiswa

Teknik Pertanian (PERMATEP) menjadi Anggota Bidang Dana dan Usaha

i

i

(DANUS) pada periode 2014-2015. Bulan Juli – Agustus 2016 penulis

melaksanakan Praktik Umum (PU) di PT. Great Giant Food dengan judul

“Mempelajari Aplikasi Sistem Irigasi Sprinkler Pada Tanaman Nanas

(Ananas Comosus L.Merr.) Di PG 1 PT Great Giant Food Terbanggi Besar

Lampung Tengah”. Penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) Tematik

pada Bulan Januari – Maret 2017 di Kampung Payung Makmur, Kecamatan

Pubian, Kabupaten Lampung Tengah. Penulis berhasil mencapai gelar Sarjana

Teknologi Pertanian (S.T.P.) S1 Teknik Pertanian pada tahun 2017 dengan

menghasilkan skripsi yang berjudul “Analisis Koefisien Aliran Permukaan

Pada Berbagai Bentuk Penggunaan Lahan Dengan Model SWAT’’.

i

i

Kupersembahkan Karya Kecilku ini untuk :

Bapak dan Ibuku tercinta

Bapak Andesman dan Ibu Andriani

Adik-adikku Tersayang

Adhe Ayu Safitri dan Muhammad Abiyyah Syaputra

Serta

Almamaterku Tercinta

Universitas Lampung

Teknik Pertanian 2013

ii

ii

SANWACANA

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahNya

sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir perkuliahan dalam penyusunan

skripsi ini. Sholawat teriring salam semoga selalu tercurah kepada Nabi besar

Arbi Muhammad SAW dan keluarga serta para sahabatnya. Amin.

Skripsi yang berjudul “Analisis Koefisien Aliran Permukaan Pada Berbagai

Bentuk Penggunaan Lahan Dengan Model SWAT” adalah salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian (S.T.P) di Universitas

Lampung.

Penulis memahami dalam penyusunan skripsi ini begitu banyak cobaan, suka dan

duka yang dihadapi, namun berkat ketulusan doa, semangat, bimbingan, motivasi,

dan dukungan orang tua serta berbagai pihak sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Maka pada kesempatan kali ini penulis

mengucapkan terimakasih kepada :

1. Dr. Ir. Ridwan, M.S., selaku Dosen Pembimbing Utama sekaligus

Pembimbing Akademik yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing,

memotivasi dan memberikan saran selama proses penelitian hingga

penyusunan skripsi ini.

iii

iii

2. Dr. Mohamad Amin, M.Si., selaku pembimbing kedua yang telah memberi

berbagai masukan dan bimbingannya dalam penyelesaian skripsi ini.

3. Dr. Ir. Sandi Asmara, M.Si., selaku pembahas yang telah memberikan saran

dan masukan sebagai perbaikan selama penyusunan skripsi ini.

4. Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.S., selaku Dekan Fakultas Pertanian yang

telah membantu dalam administrasi skripsi ini.

5. Dr. Ir. Agus Haryanto, M.S., selaku ketua Jurusan Teknik Pertanian,

Universitas Lampung, yang telah memotivasi dan memberikan saran selama

proses penelitian hingga penyusunan skripsi ini.

6. Balai Besar Wilayah Sungai Mesuji-Sekampung (BBWS M-S), terimakasih

atas data yang telah diberikan untuk menunjang terselesaikannya skripsi ini.

7. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Masgar Lampung,

terimakasih atas data yang telah diberikan untuk menunjang terselesaikannya

skripsi ini.

8. Mas Gema Sakti Azan, terimakasih atas ilmu dan waktunya dalam membantu

terselesaikannya penelitian.

9. Bapakku (Andesman), Ibuku (Andriani), Adik-adikku (Adhe Ayu Safitri dan

Muhammad Abiyyah Syaputra) yang telah memberikan kasih sayang yang

luar biasa, dukungan, semangat dan doa nya.

10. Hendri Setiawan S.T.P., dan Arief Cahya Perkasa S.T., terimakasih atas

bantuan, dukungan, serta semangatnya dalam proses penyusunan skripsi ini.

iv

iv

11. Teman-teman Teknik Pertanian 2013, atas kebersamaan dan dukungannya

selama ini.

Bandar Lampung, 20 Desember 2017

Penulis

Danesta Ayu Saputri

v

v

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ....................................................................................................... v

DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ x

I. PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ...........................................................................................2

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................3

1.3 Tujuan ........................................................................................................3

II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 4

2.1 Siklus Hidrologi .........................................................................................4

2.2 Iklim ..........................................................................................................7

2.3 Daerah Aliran Sungai ................................................................................9

2.4 Pengelolaan DAS .....................................................................................10

2.5 Debit Sungai ............................................................................................11

2.6 Aliran Permukaan ....................................................................................13

2.7 Penggunaan Lahan ...................................................................................16

2.8 SIG/GIS (Sistem Informasi Geografis) ....................................................17

2.9 SWAT (Soil and Water Assessment Tools) .............................................19

2.10 SUFI-2 SWAT-CUP ................................................................................21

2.11 Kalibrasi dan Validasi Model ..................................................................24

III. METODELOGI PENELITIAN ............................................................... 28

3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ...................................................................28

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................29

3.3 Tahapan Penelitian ...................................................................................30

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 38

4.1 Kondisi Lokasi Penelitian ........................................................................38

4.2 Kondisi Iklim ...........................................................................................38

vi

vi

4.3 Kondisi Jenis Tanah .................................................................................42

4.3.1 Asosiasi Aluvial Andosol Regosol .................................................... 42

4.3.2 Asosiasi Podsolik Merah Kuning ....................................................... 42

4.4 Kondisi Kelerengan .................................................................................43

4.5 Penggunaan Lahan ...................................................................................43

4.6 Kalibrasi Menggunakan Software SUFI-2.SWAT_CUP ........................46

4.6.1 Input Kalibrasi pada SUFI-2.SWAT_CUP ....................................... 47

4.6.2 Proses Kalibrasi pada SUFI-2.SWAT_CUP .................................... 49

4.6.3 Hasil Kalibrasi pada SUFI2.SWAT-CUP ......................................... 50

4.7 Validasi Menggunakan Software SUFI-2.SWAT_CUP ..........................54

4.8 Koefisien Aliran Permukaan Berbagai Bentuk Penggunaan Lahan ........56

V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 61

5.1 Kesimpulan .............................................................................................61

5.2 Saran........................................................................................................ 62

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 63

LAMPIRAN ..................................................................................................... 65

Lampiran 1. Distribusi HRU/Landuse/Soil/Slope SWAT Model Peta

Penggunaan Lahan Tahun 2010................................................ 66

Lampiran 2. Distribusi HRU/Landuse/Soil/Slope SWAT Model Peta

Penggunaan Lahan Tahun 2015................................................ 72

Lampiran 3. Hasil Uji Statistik Kalibrasi SWAT-CUP Tahun 2010-2012 .... 79

Lampiran 4. Hasil Uji Statistik Validasi SWAT-CUP Tahun 2013-2015 ..... 80

Lampiran 5. Nilai Aliran Permukaan /SubDAS Tahun 2010 ........................ 81

Lampiran 6. Nilai Koefisien Aliran Permukaan Berdasarkan Jenis

Penggunaan Lahan Tahun 2010................................................ 82

Lampiran 7. Nilai Koefisien Aliran Permukaan SubDAS Way

Sekampung Hulu Tahun 2010 .................................................. 86

Lampiran 8. Nilai Aliran Permukaan /SubDAS Tahun 2015 ........................ 87

Lampiran 9. Nilai Koefisien Aliran Permukaan Berdasarkan Jenis

Penggunaan Lahan Tahun 2015................................................ 88

Lampiran 10. Nilai Koefisien Aliran Permukaan SubDAS Way

Sekampung Hulu Tahun 2015 ................................................ 94

vii

vii

Lampiran 11. Peta Jenis Tanah, Kelerengan, dan Penggunaan Lahan

DAS Way Sekampung Hulu .................................................. 95

viii

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Klasifikasi Iklim Schmidt-Ferguson .......................................................... 8

Tabel 2. Klasifikasi Intensitas Hujan .......................................................................8

Tabel 3. Nilai C Pada Setiap Penggunaan Lahan ................................................. 15

Tabel 4. Klasifikasi keragaman model menurut indikator NSE .......................... 27

Tabel 5. Data yang digunakan dalam penelitian .................................................. 31

Tabel 6. Pengelompokan data debit untuk proses kalibrasi dan validasi model

SWAT ..................................................................................................... 37

Tabel 7. Luas SubDAS Way Sekampung Hulu ................................................... 38

Tabel 8.Suhu Udara Rata-rata Bulanan Tahun 2010-2015 .................................. 39

Tabel 9. Kelembaban Udara Rata-rata Bulanan Tahun 2010-2015 ...................... 40

Tabel 10. Kecepatan Angin Rata-rata Bulanan Tahun 2010-2015 ....................... 40

Tabel 11. Curah Hujan Rata-rata Bulanan Tahun 2010-2015 .............................. 41

Tabel 12. Kelas Lereng dan Luasnya di DAS Way Sekampung Hulu ................ 43

Tabel 13. Sebaran Jenis Penggunaan Lahan DAS Way Sekampung Hulu

Tahun 2010 dan 2015 .......................................................................... 45

Tabel 14. Parameter-parameter Kalibrasi Menggunakan SWAT-CUP ............... 48

Tabel 15. Nilai C untuk Setiap Penggunaan Lahan .............................................. 58

lampiran

Tabel 16. Nilai Aliran Permukaan SubDAS 1 Tahun 2010 ................................. 81

Tabel 17. Nilai Aliran Permukaan SubDAS 2 Tahun 2010 .................................. 81

Tabel 18. Jenis Penggunaan Lahan Semak Belukar (SubDAS 1) ......................... 82

ix

ix

Tabel 19. Jenis Penggunaan Lahan Semak Belukar (SubDAS 1)........................ 82

Tabel 20. Jenis Penggunaan Lahan Perkebunan (SubDAS 1) ............................. 83

Tabel 21. Jenis Penggunaan Lahan Hutan Lahan Kering Primer (SubDAS 1) ... 83

Tabel 22. Jenis Penggunaan Lahan Semak Belukar (SubDAS 2)........................ 84

Tabel 23. Jenis Penggunaan Lahan Tegalan (SubDAS 2) ................................... 84

Tabel 24. Jenis Penggunaan Lahan Perkebunan (SubDAS 2) ............................. 85

Tabel 25. Jenis Penggunaan Lahan Hutan Lahan Kering Primer (SubDAS 2) ... 85

Tabel 26. Nilai Koefisien Aliran Permukaan SubDAS 1 Tahun 2010 ................ 86

Tabel 27. Nilai Koefisien Aliran Permukaan SubDAS 2 Tahun 2010 ................ 86

Tabel 28. Nilai Aliran Permukaan SubDAS 1 Tahun 2015 ................................. 87

Tabel 29. Nilai Aliran Permukaan SubDAS 1 Tahun 2015 ................................ 87

Tabel 30. Jenis Penggunaan Lahan Pemukiman (SubDAS 1) ............................. 88

Tabel 31. Jenis Penggunaan Lahan Semak Belukar (SubDAS 1)........................ 88

Tabel 32. Jenis Penggunaan Lahan Hutan Lahan Kering Primer (SubDAS 1) ... 89

Tabel 33. Jenis Penggunaan Lahan Tanah Terbuka (SubDAS 1) ........................ 89

Tabel 34 Jenis Penggunaan Lahan Perkebunan (SubDAS 1) .............................. 90

Tabel 35. Jenis Penggunaan Lahan Pemukiman (SubDAS 2) ............................. 90

Tabel 36. Jenis Penggunaan Lahan Semak Belukar (SubDAS 2)........................ 91

Tabel 37. Jenis Penggunaan Lahan Hutan Lahan Kering Primer (SubDAS 2) ... 91

Tabel 38. Jenis Penggunaan Lahan Tanah Terbuka (SubDAS 2) ........................ 92

Tabel 39. Jenis Penggunaan Lahan Tegalan (SubDAS 2) ................................... 92

Tabel 40. Jenis Penggunaan Lahan Perkebunan (SubDAS 2) ............................. 93

Tabel 41. Nilai Koefisien Aliran Permukaan SubDAS 1 Tahun 2015 ................ 94

Tabel 42. Nilai Koefisien ALiran Permukaan SubDAS 2 Tahun 2015 ............... 94

x

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema Siklus Hidrologi ........................................................................ 5

Gambar 2. Ilustrasi hubungan antara ketidakpastian parameter masukan

dengan ketidakpastian hasil prediksi .................................................. 24

Gambar 3. Peta Lokasi DAS Way Sekampung Hulu............................................ 29

Gambar 4. Tahapan Penelitian .............................................................................. 30

Gambar 5. Prosedur Analisis, kalibrasi dan validasi model SWAT ..................... 36

Gambar 6. Peta HRU tahun 2010.......................................................................... 44

Gambar 7. Peta HRU tahun 2015.......................................................................... 44

Gambar 8. Grafik Debit Observasi dan Debit Model Hasil Kalibrasi Tahun

2010-2012 .......................................................................................... 52

Gambar 9. Grafik XY Scatter antara Debit Observasi dan Debit Model .............. 52

Gambar 10. Grafik Analisis Sensitivitas Parameter Hasil Kalibrasi .................... 53

Gambar 11. Grafik Debit Observasi dan Debit Model Hasil Validasi Tahun

2013-2015 .......................................................................................... 55

Gambar 12. Grafik XY Scatter antara Debit Observasi dan Debit Model ............ 56

Lampiran

Gambar 13. Peta Sebaran Jenis Tanah .................................................................. 95

Gambar 14. Peta Kemiringan Lereng DAS Way Sekampung Hulu ..................... 96

Gambar 15. Peta Sebaran Penggunaan Lahan DAS Way Sekampung Hulu

Tahun 2010 ....................................................................................... 97

Gambar 16. Peta Sebaran Penggunaan Lahan DAS Way Sekampung Hulu

Tahun 2015 ........................................................................................ 98

xi

xi

NOTASI

r_ : Relatif

v_ : Replace

.bsn : Koefiseien lag aliran permukaan

.gw : Groundwater

.hru : Menggambarkan Keadaan HRU

.mgt : Koefisien limpasan permukaan yang menggambarkan

kondisi penggunaan lahan

.rte : Konduktivitas hidrolik dan nilai manning

.sol : Jenis tanah

ALPHA_BF : Faktor aliran air tanah (hari)

CH_N2 : Konstanta manning’s ermukaan sungai

CN2 : Runoff Curve Number

EPCO : Faktor kompensasi pengambilan tanaman

ESCO : Faktor kompensasi penguapan tanah

GW_DELAY : Penundaan air tanah (hari).

GW_REVAP : Koefisien "revap" air tanah.

HRU_SLP : Kemiringan lereng rata-rata (m/m)

SLSBBSN : Panjang kemiringan rata-rata

SOL_AWC : Kapasitas tanah menahan air (mm/mm)

SURLAG : Jeda waktu aliran permukaan

2

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penggunaan lahan merupakan salah satu faktor utama yang menentukan kondisi

hidrologi suatu DAS. Oleh karena itu perubahan penggunaan lahan akan selalu

diikuti oleh perubahan kondisi hidrologi DAS. Daerah Aliran Sungai (DAS)

merupakan daerah yang dibatasi punggung gunung di mana air hujan yang jatuh

akan ditampung dan dialirkan melalui sungai kecil menuju sungai utama. DAS

memberikan pengaruh yang besar terhadap kebutuhan air baku suatu daerah,

sehingga dalam pengelolaannya dibutuhkan perencanaan yang sebaik mungkin

(Rau, 2012). Pengelolaan daerah aliran sungai (DAS) merupakan pengaturan

komposisi penggunaan lahan pada suatu DAS agar sumberdaya DAS dapat

dimanfaatkan tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan pada DAS. Pengelolaan

DAS dapat dilakukan dengan melakukan perencanaan yang optimal yang

didasarkan pada kemampuan atau kondisi DAS dengan mempertimbangkan

keseimbangan lingkungan (Broto, 2009).

DAS Sekampung Hulu yang merupakan daerah tangkapan air (DTA) Waduk

Batutegi (42.400 hektar) yang akhir-akhir ini telah mengalami alih fungsi hutan

menjadi lahan pertanian. Tingkat kerusakan saat ini sudah parah dimana luas

hutan yang tersisa menjadi kurang dari 30 %. Akibat konversi hutan menjadi

2

lahan pertanian dimana usaha tani yang dilakukan tidak mempertimbangkan

kemampuan dan kesesuaian lahan serta agroteknologi, konservasi tanah dan air,

maka hal ini menyebabkan kerusakan lingkungan di DTA Waduk Batutegi (Broto,

2009).

Perubahan tata guna lahan atau konservasi yang dilaksanakan di daerah hulu DAS

tidak hanya akan memberikan dampak di daerah dimana kegiatan itu berlangsung

(hulu DAS), tetapi juga akan menimbulkan dampak di daerah hilir. Perubahan

pola penggunaan lahan dari lahan non terbangun menjadi terbangun akan

mestimulisasi besarnya aliran air permukaan yang memberi dampak pada

pengurangan kapasitas resapan, sehingga akan meningkatkan laju aliran

permukaan yang dapat berpotensi menghasilkan banjir di kawasan hilir. Aliran

permukaan merupakan faktor hidrologi terbesar yang dapat menyumbang debit

pada saat terjadi banjir. Volume aliran permukaan dalam jumlah besar dan terus-

menerus dapat mengakibatkan erosi yang mengangkut partikel-partikel tanah dan

mendeposisikan pada badan-badan air seperti sungai, danau, waduk dan

sebagainya. Makin besar jumlah sedimen yang terbawa oleh aliran menunjukkan

kondisi DAS yang tidak sehat (Staddal, 2016).

Model hidrologi dapat dijadikan alternatif untuk mempelajari masalah di atas.

Teknik simulasi model hidrologi dapat memprediksi debit yang terjadi dalam

suatu DAS. Dengan model hidrologi tersebut, dapat digambarkan kondisi

karakteristik DAS dalam beberapa waktu kedepan berkenaan dengan perubahan

yang dialaminya.

3

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang tersebut diatas dapat dirumuskan beberapa

masalah terkait hubungan hujan, bentuk penggunaan lahan dan debit aliran suatu

daerah aliran sungai sebagai berikut.

1. Seberapa besar bagian curah hujan yang menjadi aliran permukaan pada

suatu karakteristik lahan DAS ?.

2. Bagaimana pengaruh variasi besarnya curah hujan terhadap variasi debit

aliran sungai ?.

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Untuk memperoleh nilai koefisien limpasan permukaan pada beberapa

bentuk penggunaan lahan DAS.

2. Untuk memperoleh nilai-nilai parameter hidrograf aliran.

4

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi merupakan perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer

kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut yang terjadi secara terus

menerus, air tersebut akan tertahan sementara di sungai, danau/waduk, dan dalam

tanah sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk hidup lainnya.

Air yang jatuh ke bumi dalam bentuk hujan, salju dan embun akan mengalami

berbagai peristiwa, kemudian akan menguap ke udara menjadi awan dan dalam

bentuk hujan, salju, dan embun jatuh kembali ke bumi. Daratan yang tidak ada

tumbuhan atau benda lainnya maka air hujan akan langsung jatuh ke permukaan

tanah. Sedangkan pada tempat yang ada tumbuhan atau benda lain di permukaan

lahan, air hujan yang jatuh akan ditahan dan melekat di permukaan tumbuhan atau

benda tersebut. Bagian air yang ditahan dan melekat di permukaan tumbuhan

disebut dengan air intersepsi. Bagian air hujan yang sampai ke permukaan tanah

akan mengalir di permukaan tanah (runoff) atau masuk ke dalam tanah yang

disebut dengan air infiltrasi (Putri, 2011).

Air aliran permukaan akan terkumpul di dalam danau atau waduk serta sungai dan

kemudian mengalir ke laut. Air infiltrasi sebagian akan menguap dari permukaan

tanah dan kembali ke udara (evaporasi), sebagian lagi akan diserap tumbuhan dan

5

manguap ke udara melalui proses transpirasi, dan sebagian lagi terpekolasi masuk

lebih dalam ke dalam tanah menjadi air bawah tanah (ground water) yang

kemudian akan masuk ke dalam sungai atau danau melalui aliran bawah tanah

(groundwater flow). Air dalam danau, waduk, sungai dan laut akan kembali

menguap ke udara. Skema siklus hidrologi dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema Siklus Hidrologi

Sumber : Sosiawan (2010, dalam Dahtiar, 2015)

Pada waktu musim penghujan, jumlah air meningkat sangat tajam dan di

permukaan bumi air mengalir dari hulu ke hilir, dari tempat yang lebih tinggi ke

tempat yang rendah menuju laut sebagai muara paling akhir. Air juga meresap ke

dalam tanah membentuk aliran bawah tanah. Pada waktu musim hujan, hampir

selalu ada beberapa wilayah yang mengalami bencana banjir dan longsor.

Sebaliknya pada waktu musim kemarau, beberapa wilayah mengalami bencana

6

kekeringan. Banyak sungai yang tidak ada aliran pada musim ini, namun aliran

yang besar terjadi pada musim penghujan. Ada perbedaan debit yang sangat besar

untuk beberapa sungai pada saat dua musim tersebut (Putri, 2011).

Air mengalir tergantung pada kondisi permukaan bumi. Bila tidak ada daerah

yang bisa menyerap dan daerah yang bisa menahan laju aliran maka pada waktu

musim penghujan air akan mengalir langsung ke laut. Pada waktu musim

kemarau, karena tidak ada lagi hujan maka keberadaan air di suatu tempat

tergantung dari kuantitas dan kualitas resapan dan panahanan air pada waktu

musim penghujan. Pada daerah yang dapat menahan dan meresapkan air dengan

baik dan optimal maka kebutuhan air dapat terpenuhi di musim kemarau karena

masih ada air yang tertampung dan terhenti, misalnya: waduk, danau, retensi,

cekungan serta yang meresap di dalam tanah sehingga membentuk air tanah,

sumur dan mata air (Putri, 2011).

Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah

(infiltrasi). Bagian lain yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk

permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah yang rendah, masuk ke sungai-

sungai dan akhirnya ke laut. Dalam perjalanan ke laut sebagian akan menguap dan

kembali ke udara. Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera

ke sungai-sungai (interflow), tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air

tanah (groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu

yang lama ke permukaan tanah di daerah-daerah yang rendah (groundwater

runoff).

7

Air yang jatuh ke bumi dalam bentuk hujan, salju dan embun akan mengalami

berbagai peristiwa, kemudian akan menguap ke udara menjadi awan dan dalam

bentuk hujan, salju, dan embun jatuh kembali ke bumi. Sumber energi utama

dalam siklus hidrologi adalah matahari yang membantu dalam proses evaporasi

(Putri, 2011).

2.2 Iklim

Iklim merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi proses hidrologi

terutama pada proses transformasi hujan menjadi debit. Beberapa sistem

klasifikasi iklim antara lain adalah sistem klasifikasi Koppen, Mohr, Schmidt-

Ferguson, Oldeman dan Junghuhn. Sistem klasifikasi iklim yang sangat dikenal

di Indonesia adalah klasifikasi Schmidt-Ferguson. Kriteria yang digunakan

adalah dengan penetuan nisbah bulan basah dan bulan kering. Klasifikasi ini

berdasarkan pada tingkat kebasahan suatu wilayah. Bulan basah mempunyai

curah hujan bulanan >100 mm dan bulan kering mempunyai curah hujan bulanan

<60 mm (Emiyati 2012). Perhitungannya yaitu menggunakan persamaan (1):

Q= (Bulan Kering/Bulan Basah ) x 100% …………………………(2.1)

Dimana nilai Q adalah nisbah bulan basah dan bulan kering. Klasifikasi iklim

Schmidt-Ferguson dapat dilihat pada Tabel 1.

8

Tabel 1. Klasifikasi Iklim Schmidt-Ferguson.

Tipe Ikim Nilai Q (%) Keadaan iklim dan

vegetasi

A < 14,3 Daerah sangat basah, hutan

hujan tropika

B 14,3 – 33,3 Daerah basah, hutan hujan

tropika

C 33,3 – 60,0 Daerah agak basah, hutan rimba,

daun gugur pada musim kemara

D 60,0 – 100,0 Daerah sedang, hutan musim

E 100,0 – 167,0 Daerah agak kering, hutan

sabana

F 67,0 – 300,0 Daerah kering, hutan sabana

G 300,0 – 700,0 Daerah sangat kering, padang

ilalang

H > 700,0 Daerah ekstrim kering, padang

ilalang

Sumber : Emiyati, 2012.

Komponen iklim utama yang sangat mempengaruhi proses hidrologi adalah

presipitasi dan evapotranspirasi. Presipitasi adalah curahan air dari atmosfer yang

jatuh ke permukaan bumi. Pada daerah tropis sumber utama presipitasi berasal

dari curah hujan. Unsur utama dalam presipitasi adalah tinggi hujan yang

dinyatakan dalam satuan (mm) dan intensitas curah hujan yang dinyatakan dalam

tingi persatuan waktu. Klasifikasi intensitas hujan dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Klasifikasi Intensitas Hujan

No. Klasifikasi Intensitas hujan (mm/jam)

1. Sangat rendah 0-5

2. Rendah 6-10

3. Sedang 11-25

4. Cukup tinggi 26-50

5. Tinggi 51-75

6. Sangat tinggi >75

Sumber : Emiyati, 2012.

9

Curah hujan yang terjadi pada wilayah DAS dapat menjadi penyebab utama

terjadinya banjir. Meskipun demikian, curah hujan yang tinggi tidak selalu

mendatangkan masalah banjir bila pengelolaan air hujan dilakukan dengan baik.

Tetapi bila tidak ada pengelolaan air hujan yang baik maka masalah banjir dan

kekeringan akan selalu terjadi berulang-ulang. Curah hujan jatuh disaat tanah

mulai jenuh, akan lebih berbahaya dari pada hujan di saat tanah kering. Hujan

lebat pada bulan Februari mungkin lebih berbahaya dari hujan lebat bulan

Desember karena musim penghujan sudah mulai pada bulan November dan

sebagian tanah di hilir mulai jenuh sehingga aliran permukaan akan segera terjadi

sesaat setelah hujan terjadi. Aliran permukaan ini akan mendatangkan banjir bila

kapasitas saluran drainase dan sistem sungai tidak bisa mengimbanginya

(Emiyati, 2012).

2.3 Daerah Aliran Sungai

Definisi Daerah Aliran Sungai yang selanjutnya disebut DAS menurut Peraturan

Pemerintah Republik Indonesia Nomor 37 Tahun 2012 adalah suatu wilayah

daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya,

yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari

curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan

pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih

terpengaruh aktivitas daratan (Setiawan, 2017).

DAS merupakan ekosistem alam yang dibatasi oleh punggung bukit. Air hujan

yang jatuh di daerah tersebut akan mengalir pada sungai-sungai yang akhirnya

10

bermuara ke laut atau ke danau. Pada Daerah Aliran Sungai dikenal dua wilayah

yaitu wilayah pemberi air (daerah hulu) dan wilayah penerima air (daerah hilir).

Kedua daerah ini saling berhubungan dan mempengaruhi dalam unit ekosistem

Daerah Aliran Sungai (DAS). Fungsi Daerah Aliran Sungai adalah sebagai areal

penangkapan air (catchment area), penyimpan air (water storage) dan penyalur

air (distribution water) (Halim, 2014).

DAS dibagi menjadi sub DAS bagian hulu, bagian tengah, dan bagian hilir.

Secara biogeofisik, daerah hulu DAS dicirikan oleh hal - hal sebagai berikut:

merupakan daerah konservasi, mempunyai kerapatan drainase lebih tinggi,

merupakan daerah dengan kemiringan lereng besar (lebih besar dari 15%), bukan

merupakan daerah banjir, pengaturan pemakaian air ditentukan oleh pola drainase,

dan jenis vegetasi umumnya merupakan tegakan hutan. Sementara daerah hilir

DAS dicirikan oleh hal - hal sebagai berikut: merupakan daerah pemanfaatan,

kerapatan drainase lebih kecil, merupakan daerah dengan kemiringan lereng kecil

sampai dengan sangat kecil (kurang dari 8%), pada beberapa tempat merupakan

daerah banjir (genangan), pengaturan pemakaian air ditentukan oleh bangunan

irigasi, dan jenis vegetasi didominasi hutan bakau/gambut. Daerah Aliran Sungai

tengah merupakan daerah transisi dari kedua karakteristik biogeofisik DAS yang

berbeda tersebut diatas (Putri, 2011).

2.4 Pengelolaan DAS

Pengelolaan DAS adalah upaya yang dilakukan manusia dalam pemanfaatan

sumberdaya alam dalam suatu wilayah ekosistem DAS sehingga DAS dapat

11

berfungsi untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia. Upaya pengelolaan DAS

secara ideal harus mampu menyeimbangkan antara laju degradasi DAS dengan

tingkat perbaikannya sehingga DAS dapat berfingsi secara baik. Kerusakan DAS

mengakibatkan infiltrasi menurun sehingga aliran permukaan dan erosi

meningkat. Dalam hal ini, DAS atau SubDAS gagal melakukan fungsinya

sebagai pengatur tata air. Perubahan atau terganggunya salah satu komponen

penyusun DAS akan mempengaruhi fungsi ekosistem DAS secara keseluruhan.

Untuk mempertahankan atau meningkatkan fungsi dan interaksi antar komponen

penyusun DAS, diperlukan pengelolaan yang baik dan benar serta dapat

diterapkan. Pengelolaan DAS mencakup unsur perencanaan, pelaksanaan, serta

pemantauan dan evaluasi (Manik, 2012).

2.5 Debit Sungai

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

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

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

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

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

keluar tersebut kemudian mengalir pada permukaan yang kemudian menjadi

sungai. Aliran ini mengalir ke permukaan yang memiliki ketinggian lebih rendah,

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

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

sungai. Debit sungai merupakan laju aliran air (volume air) yang melewati suatu

penampang melintang sungai per satuan waktu, di mana satuan besaran debit

12

dalam satuan internasional adalah meter kubik per detik (m3/dt) (Rau, 2012).

Menurut Arsyad (2010, dalam Setiawan, 2017) metode rasional dalam

menentukan laju puncak aliran permukaan (debit puncak) mempertimbangkan

waktu konsentrasi, yaitu waktu yang dibutuhkan air yang mengalir di permukaan

tanah dari tempat yang terjauh sampai tempat keluarnya (outlet) di suatu daerah

aliran. Persamaan dalam menghitung debit puncak dengan model rasional

(United State Soil Conservation Service, 1987) adalah sebagai berikut:

Qp = 0,0028 CiA …………………. (2.2)

yang menyatakan Qp adalah debit puncak untuk suatu hujan dengan interval

tertentu, dalam m3/det, C adalah koefisien aliran permukaan , i adalah intensitas

hujan yaitu banyaknya curah hujan per satuan waktu dari hujan maksimum yang

diharapkan lamanya hujan yang terjadi sama dengan waktu konsentrasi suatu

DAS, dalam mm/jam, dan A luas suatu DAS dalam hektar. Koefisien dalam

model rasional seperti halnya Bilangan Kurva (Curve Number) dalam model SCS-

CN. Perbedaannya, model rasional menggunakan faktor intensitas hujan dalam

penentuan nilai koefisien, sedangkan model SCS-CN menggunakan kondisi

kandungan air tanah sebelumnya yang diketahui dengan akumulasi hujan lima

hari terakhir. Persamaan untuk menghitung debit pada model SCS-CN yaitu:

…...…………. (2.3)

Yang menyatakan Q adalah limpasan permukaan, P adalah curah hujan sesaat,

dan S adalah perbedaan antara curah hujan dan runoff yang dapat diduga menurut

Dinas Konservasi Tanah Amerika (Asdak, 1995) menggunakan persamaan :

13

…...…………. (2.4)

Yang mana menyatakan CN adalah bilangan kurva aliran yang bervariasi dari 0-

100.

2.6 Aliran Permukaan

Aliran sungai berasal dari hujan yang masuk ke dalam sungai dalam bentuk aliran

permukaan, aliran air bawah permukaan, air bawah tanah, dan butir-butir hujan

yang langsung jatuh di permukaan sungai. Laju infiltrasi merupakan kecepatan

masuknya air ke dalam tanah melalui permukaan tanah dalam satuan waktu

tertentu dan kapasitas infiltrasi tanah adalah kemampuan tanah dalam menyerap

air persatuan waktu tertentu atau jumlah air yang dapat diserapkan oleh tanah

dalam luasan tertentu. Kapasitas infiltrasi tanah berbeda-beda, tergantung pada

kondisi tanah dan lingkungannya yang dipengaruhi oleh sifat tanah, vegetasi, dan

faktor ingkungan lainnya. Jika pada suatu masa tanah kapasitas infiltrasi lebih

besar dari pada intensitas hujan, maka semua hujan akan terinfiltrasi ke dalam

tanah, sedangkan jika kapasitas infiltrasi lebih kecil daripada intensitas hujan

maka akan terjadi aliran permukaan. Aliran permukaan adalah proses pergerakan

air di atas permukaan tanah menuju ke aliran utama yaitu sungai dan danau. Air

tidak terinfiltrasi ke dalam tanah atau tergenang di permukaan tanah, tetapi

mengalir di atas pemukaan tanah. Aliran permukaan akan mengangkut partikel

tanah dan bahan (material), seperti bahan organik, residu pupuk dan pestisida,

tergantung dengan besarnya aliran permukaan. Aliran permukaan dan bahan yang

terangkut akan masuk ke badan (sungai, waduk, danau, atau laut) atau bahan yang

14

terangkut mengendap dibagian permukaan tanah yang rendah. Semakin besar

aliran permukaan, semakin banyak bahan yang terangkut (Putri, 2011).

Pengaruh intensitas curah hujan pada limpasan permukaan tergantung dari

kapasitas infiltrasi. Jika intensitas curah hujan melampaui kapasitas infiltrasi,

maka besarnya limpasan permukaan akan segera meningkat sesuai dengan

peningkatan intensitas curah hujan. Akan tetapi, besarnya peningkatan limpasan

itu tidak sebanding dengan peningkatan curah hujan lebih, yang disebabkan oleh

efek penggenangan di permukaan tanah. Lamanya curah hujan juga

mengakibatkan penurunan kapasitas infiltrasi, untuk curah hujan yang jangka

waktunya panjang, limpasan permukaannya akan menjadi lebih besar meskipun

intensitasnya relatif sedang (Putri, 2011). Laju aliran permukaan (debit)

merupakan volume air yang mengalir per satuan waktu.

Laju aliran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor:

1. Jumlah dan intensitas curah hujan. Semakin besar curah hujan, semakin

besar laju aliran permukaan. Intensitas hujan berkaitan erat dengan energi

kinetik yang menghancurkan agregat tanah. Semakin tinggi intensitas

hujan, semakin besar energi kinetik dan agregat tanah yang hancur akan

menutup pori-pori tanah. Dampak selanjutnya adalah peningkatan aliran

permukaan.

2. Topografi. Topografi (kemiringan lereng, panjang lereng, dan bentuk

lereng) sangat berpengaruh terhadap laju aliran permukaan. Semakin

miring dan panjang lereng, semakin besar laju aliran permukaan.

15

3. Tanaman dan tumbuhan penutup tanah. Tanaman dan tumbuhan penutup

tanah berperan meningkatkan infiltrasi. Semakin baik penutupan tanah

oleh tanaman dan tumbuhan, maka semakin kecil laju alirannya.

4. Tindakan konservasi tanah. Tindakan konservasi tanah berperan

meningkatkan infiltrasi dan menahan laju aliran permukaan. Semakin

baik tindakan konservasi tanah, semakin besar infiltrasi dan semakin kecil

laju aliran permukaan (Manik, 2012).

Koefisien aliran permukaan (C) merupakan bilangan yang menunjukkan nisbah

(perbandingan) antara besarnya aliran permukaan terhadap besarnya curah hujan.

Nilai Koefisien aliran permukaan adalah salah satu indikator untuk menentukan

apakah suatu DAS telah mengalami gangguan (fisik).

Tabel 3. Nilai Koefisien Aliran Permukaan (C) Pada Setiap Penggunaan Lahan

No Keterangan Koefisien Aliran Permukaan

1 Tegalan, Kebun Campuran 0,20

2 Daerah Tak Terbangun 0,10 - 0,30

3 Hutan 0,01 - 0,10

4 Derah Industri 0,50 - 0,80

5 Pemukiman 0,30 - 0,50

6 Jalan 0,70 - 0,95

7 Jalan Beraspal 0,80 - 0,95

8 Jalan Beton 0,70 - 0,85

9 Taman, Alang-alang 0,10 - 0,25

Sumber : Haryanto, 2014.

Nilai C yang besar menunjukkan bahwa lebih banyak air hujan yang menjadi

aliran permukaan. Nilai C yang besar sebenarnya kurang menguntungkan karena

semakin besar jumlah air hujan yang menjadi aliran permukaan, maka ancaman

terjadinya erosi dan banjir menjadi lebih besar. Nilai C berkisar antara 0-1. Nilai

16

C = 0 menunjukkan bahwa semua air hujan terdistribusi menjadi air intersepsi dan

terutama infiltrasi, sedangkan untuk nilai C = 1 menunjukkan bahwa semua air

hujan mengalir sebagai aliran permukaan. Dilapangan nilai koefisien aliran

permukaan biasanya lebih besar dari 0 dan lebih kecil dari 1. Koefisien aliran

permukaan didapatkan melalui perbandingan laju aliran permukaan dalam satuan

millimeter (mm) dengan jumlah curah hujan dalam satuan millimeter (mm).

Penggunaan lahan, lereng dan ketinggian berperan dalam mempengaruhi besar

kecilnya laju aliran permukaan yang terjadi saat hujan turun (Putrinda, 2012).

2.7 Penggunaan Lahan

Penggunaan lahan diartikan setiap bentuk interaksi (campur tangan) manusia

terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya. Menurut Candra

(2003) dalam Longdangsalu, 2008, penggunaan lahan merupakan bentuk kegiatan

manusia terhadap sumberdaya alam lahan baik bersifat permanen atau sementara,

yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan baik material maupun spiritual.

Penggunaan lahan merupakan proses yang dinamis, mengalami perubahan secara

terus-menerus, sebagai hasil dari perubahan pola dan besarnya aktifitas manusia.

Perubahan penggunaan lahan tidak akan membawa masalah yang serius sepanjang

mengikuti kaidah konservasi tanah dan air serta kelas kemampuan lahan. Dari

aspek hidrologi, perubahan lahan akan berpengaruh langsung terhadap karateristik

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

ini ditujukan oleh respon hidrologi DAS yaitu yang dapat dikenali melalui

produksi air, erosi dan edimentasi (Longdangsalu, 2008).

17

2.8 SIG/GIS (Sistem Informasi Geografis)

Seiring dengan perkembangan teknologi informasi, banyak sekali riset-riset yang

dilakukan untuk mendorong timbulnya penemuan baru dalam dunia teknologi.

Adapun salah satu penemuan tersebut adalah Sistem Informasi geografis atau

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

merupakan suatu sistem informasi berbasiskan komputer untuk menyimpan,

mengelola dan menganalisis, serta memanggil data bereferensi geografis yang

berkembang pesat pada lima tahun terakhir ini. Manfaat dari SIG adalah

memberikan kemudahan kepada para pengguna atau para pengambil keputusan

untuk menentukan kebijaksanaan yang akan diambil, khususnya yang berkaitan

dengan aspek keruangan (spasial). Dengan adanya teknologi ini maka akan

memudahkan dalam hal pemetaan lahan, salah satunya lahan pertambangan.

Dalam pengaplikasian Geographic Information System (GIS) menggunakan

perangkat lunak Arcview yang merupakan salah satu perangkat lunak Sistem

Informasi Geografis (SIG) yang terkemuka hingga saat ini dengan kehandalan

ESRI (Wibowo, 2015).

Sistem Informasi Geografis dapat mempermudah proses visualisasi dan eksplorasi

geografis dari data sekunder yang diperoleh khususnya dalam mengidentifikasi

tingkat bahaya erosi dengan SIG akan dimudahkan dalam melihat fenomena

kebumian dengan perspektif yang lebih baik. SIG mampu mengakomodasi

penyimpanan, pemrosesan, dan penayangan data spasial digital bahkan integrasi

data yang beragam, mulai dari citra satelit, foto udara, peta bahkan data statistik.

Dengan tersedianya komputer dengan kecepatan dan kapasitas ruang

18

penyimpanan besar seperti saat ini, SIG akan mampu memproses data dengan

cepat dan akurat dan menampilkannya. SIG juga mengakomodasi dinamika data,

pemutakhiran data yang akan menjadi lebih mudah (Wibowo, 2015).

Johnson (2009) dalam Ridwan 2014, memberikan 11 fungsi umum yang dapat

dilakukan oleh SIG/GIS, yaitu :

1. Menangkap dan menyimpan data spasial,

2. Melaksanakan pengukuran secara geometris,

3. Mengklasifikasi data dan menempatkannya sesuai dengan jenis data,

spasial atau bukan spasial,

4. Operasional-operasional lengkungan, seperti proximity, buffer, dan aspect,

5. Fungsi hubungan dan penataan data spasial,

6. Operasional-operasional permukaan, seperti membuat dan menganalisa

data berupa Digital Elevation Model (DEM) atau TIN,

7. Tumpang susun (overlay) dan analisis pemetaan seperti vector analysis

dan raster analysis,

8. Analisis statistik keruangan (spasial),

9. Pengolahan gambar atau citra (image),

10. Menampilkan peta dalam tampilan warna dan atribut yang sesuai dengan

kaidah pemetaan, serta hasil SIG/GIS dapat digabungkan dengan berbagai

program lain, dan

11. Kemampuan SIG/GIS untuk melaksanakan permodelan (management

models).

19

Perkembangan penerapan teknologi SIG/GIS telah banyak dilakukan pada

berbagai bidang dan kajian yang terkait dengan kebumian. Kajian hidrologi DAS

juga telah banyak dilakukan dengan teknologi SIG/GIS, karena dengan SIG/GIS

akan diperoleh kemudahan dalam mengelola dan melakukan analisis data dalam

jumlah yang besar secara bersamaan termasuk pada ukuran DAS yang besar

(Ridwan, 2014).

2.9 SWAT (Soil and Water Assessment Tools)

Model SWAT (Soil and Water Assessment Tools) merupakan salah satu model

hidrologi yang telah terintegrasi dengan teknologi sisitem informasi geografi

(SIG/GIS). Soil and Water Assessment Tool yang disingkat SWAT adalah model

hidrologi skala daerah aliran sungai (DAS) yang pertama kali dikembangkan oleh

Dr. Jeff Arnold untuk USDA Agricultural Research Service. SWAT

dikembangkan untuk memprediksi dampak pengelolaan lahan (land management

practices) terhadap hasil air, sedimen, dan hasil kimia pertanian pada suatu DAS

yang kompleks dan luas dengan beragamjenis tanah, penggunaan lahan dan pola

pengelolaan pada waktu yang lama (Ridwan, 2014).

Dalam operasionalnya, model SWAT dapat melakukan beberapa simulasi di

antaranya praktek-praktek pengelolaan di lahan dan di saluran sungai. Beberapa

simulasi antara lain perubahan tataguna lahan, praktek konservasi tanah dan air,

dan keberadaan pound (bangunan pengendali sedimen terangkut). Siklus

hidrologi, proses yang diperhitungkan dalam model SWAT yang terjadi di dalam

20

DAS didasarkan kepada neraca air (Gambar 1). Persamaan matematis, komponen

hidrologi neraca air yang berlaku pada model SWAT yaitu:

SWt = SW0 + Σt (Rday – Qsurf– Ea – Wsep– Qgw) …….......... (2.5)

Keterangan:

SWt = Kandungan lengas tanah pada akhir waktu t (mm)

SW0 = Kandungan lengas tanah pada awal waktu i (mm)

Rday = Presipitasi/hujan harian pada waktu/hari i (mm)

Qsurf = Jumlah limpasan permukaan pada waktu/hari i, (mm)

Ea = Jumlah evapotranspirasi pada waktu/hari i (mm)

Wsep = Jumlah air yang memasuki zona vadose pada profil tanah (perkolasi)

pada Waktu/hari i (mm)

Qgw = Jumlah air, aliran balik/kembali (mm)

i dan t = i = 1, t = menunjukkan waktu (hari)

Luaran utama model SWAT adalah kondisi hidrologi berupa nilai debit, erosi, dan

sedimen terangkut. Nilai-nilai tersebut mencerminkan kondisi hidrologi terkait

kinerja DAS seperti Koefisien Regim Sungai (KRS), Sediment Delivery Ratio

(SDR), dan nilai coefficient runoff (C). Kinerja model diukur dengan cara

validasi, yaitu kalibrasi dan verifikasi menggunakan kriteria statistik R2

(Coefficient of Determination), Ef atau NSE (Nash-Sutcliffe model Efficiency) dan

PBIAS (percent bias) (Hidayat, 2016).

21

2.10 SUFI-2 SWAT-CUP

SWAT-CUP adalah progam komputer yang digunakan untuk kalibrasi model

hidrolologi SWAT. SWAT-CUP memiliki empat program link yaitu GLUE,

ParaSol, MCMC, dan SUFI-2. SWAT-CUP dapat digunakan untuk melakukan

analisis sensitivitas, kalibrasi, validasi dan analisis ketidakpastian pada model

hidrologi SWAT (Rau, 2012).

SWAT-CUP dengan metode SUFI2 memiliki 3 bagian penting dalam melakukan

proses kalibrasi, diantaranya adalah calibration inputs, executable file, dan

calibration outputs. Calibration inputs merupakan bagian awal dari proses

kalibrasi, yaitu pemasukan data. Bagian ini terdiri dari Par_inf.txt,

SUFI2_swEdit.def, File.Cio, dan Absolute_SWAT_Values.txt, serta sub bagian

pemasukan data, diantaranya adalah Observation, Extraction, Objective Function,

dan No Observation. Executable file merupakan bagian proses yang digunakan

untuk melakukan perintah kalibrasi, bagian ini terdiri dari SUFI2_pre.bat,

SUFI2_run.bat, SUFI2_post.bat, dan SUFI2_Extract.bat. Pada bagian

calibration output dapat dilihat hasil dari proses kalibrasi yang telah dilakukan.

Bagian ini terdiri dari 95ppu plot, 95ppu No Observed plot, Dotty Plots,

Best_par.txt, Best_Sim.txt, Goal.txt, New_pars.txt, Summary_Stat.txt (Arifianto,

2011).

SUFI2 merupakan metode kalibrasi di mana ketidakpastian parameter masukan

digambarkan memiliki distribusi yang seragam. Berdasarkan ketidakpastian nilai

output tersebut, model dikalibrasi menggunakan metode 95% Prediction

Uncertainty (95PPU). 95PPU dihitung pada level 2.5% sampai 97.5% dari

22

distribusi kumulatif variabel output menggunakan Latin Hypercube Sampling.

95PPU menggambarkan luasan dari range parameter yang digunakan. Jika data

observasi bersinggungan dengan luasan grafik 95PPU, maka parameter yang

dimasukkan sesuai dengan karakteristik DAS yang ditinjau (Rau, 2012). Konsep

analisis ketidakpastian dari SUFI2 dapat dijelaskan lebih lanjut dengan grafik

pada Gambar 2. Gambar tersebut mengilustrasikan bahwa nilai parameter tunggal

(diwakili oleh titik) memberi pengaruh tunggal pada model (Gambar 2a),

kemudian peningkatan ketidakpastian pada nilai dan jumlah parameter masukan

(diwakili oleh garis) mempengaruhi nilai 95PPU yang diilustrasikan oleh luasan

wilayah pada Gambar 2b. Ketika ketidakpastian pada parameter masukkan

meningkat (Gambar 2c) maka meningkat pula ketidakpastian pada output yang

dihasilkan. Perpotongan data hasil observasi di sepanjang luasan 95PPU

menunjukan bahwa range nilai parameter masukan kalibrasi sudah tepat atau

valid. Sebagai contoh, jika situasi pada Gambar 2d terjadi, dimana data hasil

observasi tidak berpotongan dengan luasan 95PPU maka range nilai parameter

masukan harus diubah. Dan jika range nilai parameter masukan sudah sesuai

dengan batas nilai fisik yang diinginkan tetapi keadaan tersebut tetap terjadi, maka

masalahnya bukan pada parameter masukan kalibrasi tetapi konsep dari model

yang harus dievaluasi.

SUFI-2 memulai proses kalibrasi dengan mengasusmsikan besarnya

ketidakpastian pada parameter masukan, kemudian nilai ketidakpastian berkurang

seiring dengan proses kalibrasi sampai dua syarat terpenuhi: (1) sebagian besar

data hasil observasi berpotongan dengan luasan grafik 95PPU dan (2) selisih rata–

rata antara batas atas (pada level 97.5%) dan batas bawah (pada level 2.5%)

23

95PPU kecil. Model dianggap valid jika 80 – 100% data hasil observasi

berpotongan dengan luasan grafik 95PPU serta selisih antara batas atas dan batas

bawah 95PPU lebih kecil dari standar deviasi data hasil observasi (Setiawan,

2017).

Gambar 2a. Menunjukkan satu nilai parameter dalam masukkan parameter

kalibrasi sehingga model yang dihasilkan tunggal atau 1 titik atau

berbentuk garis bukan luasan.

Gambar 2b. Menunjukkan bahwa nilai parameter dalam bentuk ketidakpastian

(nilai dalam bentuk range) dan jumlah parameter meningkat

sehingga model yang dihasilkan berupa luasan ketidakpastian yang

nantinya akan dipotongkan dengan data observasi untuk dilihat

sampai mana luasan ketidakpastian yang berpotongan dengan data

observasi dan data keluaran(debit) dari hasil simulasi.

Gambar 2c. Menunjukkan bahwa nilai parameter dalam bentuk ketidakpastian

(nilai dalam bentuk range) bertambah atau meningkat sehingga

model luasan prediksi ketidakpastian meningkat dan menyebabkan

output simulasi meningkat sehingga luasan prediksi ketidakpastian

menjadi lebih besar.

Gambar 2d. Menunjukkan pada garis merah merupakan data observasi yang

berada di luar luasan prediksi ketidakpastian dari simulasi nilai

parameter-parameter ketidakpastian. Nilai parameter harus di atur

ulang kembali.

24

Gambar 2. Ilustrasi hubungan antara ketidakpastian parameter masukan dengan

ketidakpastian hasil prediksi.

2.11 Kalibrasi dan Validasi Model

Kalibrasi adalah suatu proses untuk mendekatkan nilai keluaran suatu model

terhadap nilai yang sebenarnya melalui penyesuaian nilai parameter. Proses

kalibrasi dilakukan karena pada umumnya besaran tiap parameter dalam model

ditetapkan berdasarkan pengetahuan atau pengalaman yang telah dikembangkan

sebelumnya dan karenanya hasil keluaran suatu model belum tentu sesuai dengan

kondisi yang sebenarnya.

25

Suprapto (2008) dalam Ridwan 2014 mensitir pendapat Gupta dan Sorooshian

(dalam Singh,1995) yang menyatakan bahwa keandalan suatu model hanya

berlaku pada asumsi model, input, dan estimasi parameter yang digunakan.

Pernyataaan tersebut menandakan bahwa ada dua hal yang dihadapi dalam

permodelan, pertama adalah pemilihan model yang tepat dan kedua adalah

pemilihan nilai parameter sedemikian rupa sehingga model dapat mencerminkan

simulasi sifat dari obyek yang sesungguhnya. Selanjutnya Suprapto (2008)

mengatakan bahwa agar hasil dari model dapat diterima dan layak digunakan,

maka asumsi dan batasan yang digunakan harus jelas dan lengkap, serta model

tersebut harus sudah teruji.

Sebagai langkah awal dalam proses kalibrasi adalah menetapkan parameter

dominan, yakni parameter yang peka terhadap perubahan hasil. Dalam suatu

proses hidrologi terkait banyak parameter dengan nilai kisaran yang beragam.

Cara yang dapat digunakan untuk menentukan parameter dominan dan nilai

parameter dominan tersebut antara lain melalui cara coba ulang dengan pemberian

suatu nilai untuk suatu parameter dari nilai terendah hingga nilai tertinggi.

Selanjutnya, kisaran semua nilai parameter dibagi 3, sehingga terbentuk kisaran

nilai terendah, nilai tengah, dan nilai tertinggi. Pada tahap awal proses, semua

parameter diberikan nilai terendah secara bergantian satu persatu parameter

diganti nilainya dengan tiga aras nilai tersebut. Dengan cara ini nilai tiap

parameter akan memberikan kisaran yang berbeda. Nilai parameter yang

memberikan perubahan yang paling besar dipilih sebagai parameter dominan.

26

Ketersediaan data hasil pengamatan dilapangan merupakan syarat yang harus

dipenuhi dalam proses kalibrasi. Dengan tersedianya data hasil lapangan atau

yang dikenal dengan data sesungguhnya atau data terukur maka data keluaran

hasil model dapat dibandingkan dengan data terukur tersebut. Sebagai tolok ukur

keandalan hasil suatu model dalam menduga keadaan yang sesungguhnya dari

suatu obyek, dapat menggunakan nilai-nilai atau ukuran statistik atau

menggunakan ukuran grafis. Ukuran grafis yang dimaksud adalah grafik residu

dan batasan prediksi (prediction bound), sedangkan ukuran statistik antara lain

meliputi goodnes of fit statistic dan confidence bounds. Sum of absolute error,

Sum of squared residuals, dan Percent error in peak biasa digunakan untuk

mengukur ketepatan model hidrograf aliran (Ridwan, 2014).

Koefisien determinasi (R2) dan indikator NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency) juga

banyak digunakan oleh para ahli hidrologi dalam proses kalibrasi (Rossi dkk,

2009 dalam Ridwan, 2014). Goodnes of fit dari nilai NSE dihitung dengan

persamaan matematis :

……..………..….. (2.6)

dengan :

n = jumlah pengamatan selama periode simulasi,

Oidan Pi = nilai observasi dan prediksi pada setiap i pembandingan,

O dan P = nilai tengah dari masing-masing data observasi dan prediksi.

27

Nilai NSE = 1 menunjukkan suatu kondisi yang sempurna (perfect fit). Rentang

nilai NSE lainnya mengacu kepada klasifikasi Moriasi dkk (2007) dalam Rossi

dkk (2009) seperti disajikan pada Tabel 4.

Tabel 4. Klasifikasi keragaman model menurut indikator NSE

Nilai Klasifikasi Fase Modeling Referensi

> 0,65 Sangat baik Kalibrasi dan Validasi Saleh et al. (2000)

0,54-0,65 Cukup Kalibrasi dan Validasi Saleh et al. (2000)

≥ 0,50 Memuaskan Kalibrasi dan Validasi Santhi et al. (2001)

Sumber : Rossi dkk. (2009) dalam Ridwan, 2014.

Hasil kalibrasi adalah berupa nilai parameter yang dipilih. Ketepatan nilai

parameter terpilih tersebut masih perlu diuji lagi dengan menggunakan data lain

atau pada obyek yang sama di lokasi yang lain. Proses ini disebut sebagai proses

verifikasi/validasi. Proses verifikasi/validasi dijalankan atas besaran parameter

hasil kalibrasi namun menggunakan seri data dari periode-periode waktu yang

lain. Dengan proses verifikasi/validasi ini diharapkan dapat memberikan hasil

model, yang bila dibandingkan dengan seri data hasil pengamatan (data terukur

sebenarnya) memberikan kemiripan sedekat mungkin. Kemiripan ini pun kembali

diukur nilai goodnes off fit statistiknya.

28

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Juli sampai November 2017. Untuk

mempelajari permasalahan-permasalahan sebagaimana rumusan masalah yang

telah dikemukakan akan dilakukan penelitian dengan mengambil satu DAS

Sekampung bagian hulu yang terletak di Kabupaten Tanggamus Provinsi

Lampung. Daerah Aliran Sungai (DAS) Way Sekampung hulu merupakan bagian

hulu dari DAS Sekampung yang mana aliran sungai utamanya adalah sungai Way

Sekampung yang mengalir melewati lima wilayah administrasi, yaitu Kabupaten

Tanggamus, Kabupaten Pesawaran, Kabupaten Pringsewu, Kabupaten Lampung

Selatan dan Kota Bandar Lampung dan bermuara di Pantai Timur Laut Jawa.

Secara geografis lokasi penelitian berada pada garis meridian membentang dari

104º30’ BT hingga 106º00’ BT dan dari 05º00’ LS hingga 05º05’ LS, sehingga

membentuk daerah tangkapan hujan seluas 43,063 km2 dengan ketinggian tempat

antara 175 m hingga 1.775 m dari permukaan air laut (Gambar 3).

29

Gambar 3. Peta Lokasi DAS Way Sekampung Hulu

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a. Seperangkat komputer dengan kapasitas RAM miniman 1 GB.

b. Software seperti Microsoft Office, ArcGIS 10.2, SWAT 2012, SWAT CUP.

Bahan yang digunakan dalam penelitian berupa data primer dan data sekunder.

Data sekunder yang digunakan dalam bentuk spasial antara lain:

1. Peta rupa bumi wilayah Provinsi Lampung dengan skala 1:250.000,

2. DEM (Digital Elevation Model) sumber SRTM dengan resolusi 30 meter

3. Peta tanah Provinsi Lampung dengan skala 1:50.000

4. Peta tutupan lahan Provinsi Lampung.

30

Sedangkan data sekunder dalam bentuk non spasial antara lain:

1. Data debit bulanan 5 tahun terakhir (2010-2015)

2. Data curah hujan 5 tahun terakhir (2010-2015)

3. Data klimatologi 5 tahun terakhir (2010-2015).

3.3 Tahapan Penelitian

Kegiatan penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan, tahapan penelitian yang

dilakukan mengikuti bagan alir proses sebagaimana disajikan pada Gambar 4

Gambar 4. Tahapan Penelitian

Persiapan

Pengumpulan Data

Kalibrasi

Analisis Hidrologi menggunakan Model SWAT

Validasi

Analisis Hubungan CH, C dan Penggunaan Lahan

Selesai

31

Tahapan penelitian yang dilakukan diantaranya :

1. Tahap Persiapan.

Tahap awal yang dilakukan yaitu dengan melakukan studi literatur yang

berkaitan dengan penelitian yang akan dilakukan, diantaranya tentang

Hidrologi, DAS, debit, penggunaan lahan dan SWAT. Pada penelitian ini

harus menyiapkan seperangkat komputer dengan kapasitas RAM miniman 1

GB, dan software seperti Microsoft Office, ArcGIS 10.2, SWAT 2012, SWAT

CUP.

2. Pengumpulan Data

Pada tahapan ini, yaitu mengumpulkan data sekunder yang nantinya akan

digunakan untuk penelitian. Data sekunder yang digunakan berupa data

spasial dan non spasial. Data-data yang digunakan didapatkan dari instansi-

instansi terkait. Teknik pengumpulan data yang digunakan dapat dilihat pada

Tabel 5.

Tabel 5. Data yang digunakan dalam penelitian

No. Jenis Data Klasifikasi Data Sumber Data

1. - Curah Hujan

- Debit Sungai Sekampung

- Temperatur

- Kelembaban Udara

- Kecepatan Angin

- Radiasi Matahari

Non Spasial

- Balai Besar

Wilayah Sungai

Mesuji-

Sekampung

Prov.Lampung

- Badan Meteorologi

dan Geofisika

Masgar Lampung

2 - Peta Tutupan Lahan Prov.

Lampung

- Peta Jenis Tanah Prov.

Lampung

- Peta Kemiringan Lereng

Spasial

- Balai Pengelolaan

Daerah Aliran

Sungai dan Hutan

Lindung Way

Seputih Way

Sekampung

32

3. Kegiatan analisis data hasil penelitian dilakukan melalui beberapa tahapan,

seperti pemilihan model, analisis pendukung data model, melakukan kalibrasi-

validasi model dan evaluasi model. Model hidrologi yang dipilih dalam

penelitian ini berupa software SWAT. Model SWAT dijalankan dengan

bantuan software ArcSWAT karena model SWAT ini adalah model hidrologi

berbasis Sistem Information Geografis (SIG) sebagai ekstensi tambahan dari

perangklat lunak ArcGIS 10.2. Tahapan analisis yang dilakukan mengikuti

bagan alir proses sebagaimana disajikan pada Gambar 5.

Langkah kerja yang harus dikerjakan meliputi tahapan sebagai berikut:

1. Database model hidrologi SWAT, persiapan tahap kerja yang pertama adalah

database, meliputi: data klimatologi (curah hujan, temperatur, radiasi

matahari, kecepatan angin dan kelembapan relatif) dalam bentuk (.txt) atau

text delimited atau (.dbf) ESRI dbase file, data penutup lahan (peta tata guna

lahan) dan data jenis tanah (peta jenis tanah) dalam bentuk (shp) atau ESRI

shape file atau ESRI Grid, data DEM (Digital Elevation Model) dalam bentuk

ESRI Grid.

2. Pembuatan batas DAS (Watershed Delineation), pada tahap ini antara lain

dilakukan, DEM Setup, mendefinisikan sungai (Stream), Outlet, dan Inlet.

3. Overlay terhadap jenis tata guna lahan, jenis tanah, dan batas DAS, pada tahap

ini ada beberapa proses, yaitu.

a. Penentuan jenis tata guna lahan, dilakukan proses overlapping data tata

guna lahan (peta tata guna lahan) terhadap hasil pembuatan batas DAS.

Selanjutnya dilakukan penentuan klasifikasi tata guna lahan berdasarkan

penetapan jenis tata guna lahan crop dan urban.

33

b. Penentuan jenis tanah, dilakukan proses overlapping data jenis tanah (peta

jenis tanah) terhadap batas DAS. Selanjutnya dilakukan penentuan

klasifikasi jenis tanah berdasarkan penetapan standar USDA.

c. Klasifikasi kelas lereng, berdasarkan data DEM dibagi menjadi lima kelas,

yaitu 0-3 %, 3-8 %, 8-15 %, 15-25 %, dan >25 %.

d. Overlay peta tata guna lahan, jenis tanah, dan lereng. Proses overlay

untuk mengetahui distribusi spasial parameter tersebut guna analisis HRU

(Hydrologic Response Unit).

4. Penentuan HRU Distribution, pada tahap ini dilakukan dengan dua metode,

yaitu dominant landuse and soil atau multiple hydrologic response unit. Jika

memilih model multiple HRU perlu dilakukan penentuan batas ukuran

minimum (threshold) untuk tata guna lahan dan jenis tanah.

5. Import Data Cuaca (Weather Stations), pada tahap ini dilakukan import data

cuaca, yaitu curah hujan, temperatur, radiasi matahari, dan kelembapan relatif.

Data pengukuran ini dimasukkan ke dalam pengolahan software ArcSWAT

yang bersifat opsional, yaitu dapat disesuaikan dengan keinginan pemakai

(custom database). Jenis data yang digunakan adalah data harian.

6. Input Data, pada tahap ini diproses data iklim dan cuaca, data HRU, data air

tanah (groundwater), data saluran utama.

7. Edit ArcSWAT input Data, pada tahap ini dilakukan editing data, yaitu

parameter-parameter DAS yang bisa dilakukan perbaikan data sebelum

dilakukannya proses simulasi ArcSWAT. Beberapa data yang dapat

diperbaiki, yaitu: Point source input, Inlet discharges, Reservoirs, Sub basin,

Soil parameter, input data: Weather generator, Sub basin general, HRU

34

general, Edit main channel, Edit groundwater, Edit water use, Edit

management, Edit soil chemical, Edit pond atau wetland, Edit stream quality.

8. Pembacaan ulang input parameter (rewriting watershed input files), dilakukan

pembacaan ulang parameter yang dibutuhkan. Pemakai software ArcSWAT

dapat memilih data-data yang akan dibutuhkan untuk simulasi ArcSWAT.

9. Simulasi ArcSWAT (running process), pada tahapan ini dapat mensetting

beberapa tahapan proses running, yaitu:

a. Periode simulasi, ditetapkan tanggal permulaan dan akhir simulasi.

b. Rainfall, runoff, atau routing, ditetapkan pilihan apakah digunakan

precipitation time step, run off calculation method, dan routing time step.

c. Rainfall distribution, dipilih distribusi yang digunakan untuk

menghasilkan data hujan.

d. Potential ET method, dipilih metode yang digunakan untuk menentukan

evapotranspiration potential (PET).

e. Channel water routing method, dipilih metode yang digunakan untuk rute

air di dalam jaringan saluran DAS.

f. Channel dimension, menggambarkan ada atau tidaknya dimensi saluran

yang diizinkan untuk berubah selama keadaan simulasi dalam kaitan

dengan channel degradation.

g. Print out frequency, mengontrol frekuensi output data yang tersedia, yaitu

daily, monthly, dan yearly.

10. Output ArcSWAT, hasil luaran adalah:

a. Sub basin output file (.bsb), berisi tentang informasi yang ada pada

masing-masing Sub DAS atau ringkasan pada HRU pada setiap Sub DAS.

35

b. Main channel output file (.rch), berisi ringkasan informasi muatan

komponen-komponen DAS yang masuk dan keluaran saluran.

c. HRU output file (.sbs), berisi ringkasan informasi HRU DAS (Amin,

2015).

4. Proses Kalibrasi dan Validasi

Kalibrasi dan validasi data, dilakukan proses perbandingan hasil simulasi

model ArcSWAT dengan data hasil observasi. Hasil kalibrasi adalah berupa

nilai parameter yang dipilih. Ketepatan nilai parameter terpilih tersebut masih

perlu diuji lagi dengan menggunakan data lain atau pada obyek yang sama di

lokasi yang lain. Proses ini disebut sebagai proses verifikasi/validasi.

5. Analisis Hubungan CH, C dan Penggunaan Lahan

Analisis hubungan C, penggunaan lahan dan debit dilakukan dengan

pendekatan matematis sebagai berikut :

Y = f (CH, C, PL) ……………… (2.7)

Dimana :

Y = Variabel terkait

F = fungsi

CH = Curah Hujan (mm)

C = Aliran Permukaan

PL = Penggunaan Lahan

36

Gambar 1. Prosedur Analisis, kalibrasi dan validasi model SWAT

Mulai Data

Spasial

Peta

Topografi

Peta Jenis

Tanah

Peta Tata

Guna Lahan

Data Non

Spasial

Input Data

Iklim

Input data

debit ArcSWAT

Watershed Pembentukan

Batas DAS,

SubDAS

ArcSWAT

HRU

Distribution

Input

Parameter

Running ArcSWAT

Ya

Running SWAT-CUP

NSE ≥ 0,6

dan R2

Selesai

Tidak

Edit Parameter Kalibrasi dan Validasi

Output

37

Untuk tujuan kalibrasi parameter model SWAT digunakan dua tolok ukur yaitu

nilai statistik dan grafis. Secara statistik indikator yang digunakan adalah Nash-

Sutcliffe Efficiency (NSE) dan R2. Secara grafis hasil kinerja model akan

disandingkan dengan data pengukuran sebenarnya dalam bentuk kurva

menggunakan anaalisis scatter plot.

Tabel 6. Pengelompokan data debit untuk proses kalibrasi dan validasi model

SWAT

No. Jenis Data Tahun Data Keterangan

1. Debit Sungai 2010-2012 Kalibrasi

2. Debit Sungai 2013-2015 Validasi

Analisis aliran permukaan dilakukan menggunakan Model SWAT dengan nilai

parameter yang telah terkalibrasi dengan tahapan proses yang sama seperti proses

kalibrasi dan validasi (Gambar 5). Sebagai input model digunakan data curah

hujan bulanan yang terukur pada tahun 2013-2015. Edit input SWAT dilakukan

untuk variabel iklim dimana akan disesuaikan dengan kondisi iklim pada tahun

yang sama. Hasil simulasi Model SWAT yang dipelajari lebih mendalam

meliputi hubungan hujan harian terhadap debit.

61

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Hasil penelitian menunjukkan nilai koefisien aliran permukaan (C) untuk

berbagai jenis penggunaan lahan. Semak belukar memiliki nilai C sebesar

0,13, pemukiman sebesar 0,22, hutan lahan kering primer sebesar 0,11, tanah

terbuka sebesar 0,43, tegalan sebesar 0,28 dan perkebunan sebesar 0,15.

2. Hasil analisis diperoleh nilai-nilai setiap parameter aliran permukaan.

Parameter SURLAG memiliki nilai 0,389, parameter GW_REVAP memiliki

nilai 8,451, parameter SOL_AWC memiliki nilai 1,104, parameter EPCO

memiliki nilai 0,008, parameter HRU_SLP memiliki nilai 0,898, parameter

SLSBBSN memiliki nilai 23,195, parameter CH_N2 memiliki nilai 3,876,

parameter ALPHA_BF memiliki nilai 0,636, parameter GW_DELAY

memiliki nilai 8,451, parameter ESCO memiliki nilai 1,335, parameter CN2

memiliki nilai 1,979.

62

5.2 Saran

1. Proses analisis SWAT pada analisis HRU dengan multiple HRU perlu

dilanjutkan dengan menggunakan berbagai threshold yang berbeda.

2. Proses kalibrasi perlu dilanjutkan pada proses berikutnya seperti Parasol,

GLUE yang menggunakan metode dan model yang berbeda..

63

DAFTAR PUSTAKA

Amin, M. 2015. Simulasi Tata Guna Lahan Untuk Pengelolaan DAS

Garang Jawa Tengah. (Disertasi). Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

Arifianto, H. 2011. Kalibrasi dan Validasi Model MW-SWAT Pada Analisis

Debit Aliran Sungai Sub DAS Ciliwung Hulu. (Skripsi). Fakultas

Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Broto, A. H. 2009. Kajian Perubahan Penutupan Lahan dan Arahan Pengelolaan

Ruang Daerah Tangkapan Air (DTA) Waduk Batutegi Kabupaten

Tanggamus Provinsi Lampung. (Tesis). Institut Pertanian Bogor.

Dahtiar, R. 2015. Analisis Debit Aliran Sungai Dengan Model SWAT di DAS

Cisadane Hilir, Provinsi Banten. (Skripsi). Departemen Teknik Sipil dan

Lingkungan, Institut Pertanian Bogor.

Emiyati. 2012. Hydrologic Response Unit (Hru) dan Debit Aliran Daerah Aliran

Ci Rasea. (Tesis).Universitas Indonesia. Depok.

Halim, F. 2014. Pengaruh Hubungan Tata Guna Lahan Dengan Debit Banjir

Pada Daerah Aliran Sungai Malalayang. Jurnal Ilmiah Media

Engineering. 4:45-54.

Haryanto, T.E. 2014. Koefisien Air Larian Berdasarkan Penutupan Vegetasi dan

Pengukuran Debit Aliran Sungai Cekungan Pengaliran Sungai (CPS)

Citarik Hulu. Bulletin of Scientific Contribution. 12:40-53.

Hidayat, L., Sudira, P., Susanto, S., Jayadi, R. 2016. Validasi Model Hidrologi

SWAT di Daerah Tangkapan Air Waduk Mrica. Jurnal Agritech.

36:467-474.

Laksana, I. 2011. Kalibrasi dan Validasi Model MW-SWAT Pada Analisis Debit

Aliran Sungai Sub DAS Cisadane Hulu. (Skripsi). Fakultas Teknologi

Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

Longdangsalu, D.T. 2008. AnaliSis Pendugaan Erosi, Sedimentasi, dan Aliran

Permukaan Menggunakan Model Agnps Berbasis Sistem Informasi

Geografis Di Sub Das Jeneberang Propinsi Sulawesi Selatan. (Skripsi).

Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

64

Manik. S. K. E. 2012. Konservasi Tanah (Pengelolaan DAS Dan Konservasi

Tanah Sebagai Basis Pembangunan Berkelanjutan. Lembaga Penelitian

Universitas Lampung.

Putri, S. T. 2011. Pengaruh Penggunaan Lahan Terhadap Debit Aliran Sungai Sub

Das Batang Arau Hulu Kota Padang. (Sripsi). Program Studi Manajemen

Sumberdaya Lahan, Institut Pertanian Bogor.

Putrinda, A. C. 2012. Koefisien Aliran Permukaan di DAS Sekampung, Provinsi

Lampung Tahun 1995-2010. (Skripsi). Program Studi Geografi,

Universitas Indonesia.

Rau, M. I. 2012. Analisis Debit Sungai Dengan Menggunakan Model SWAT

Pada DAS Cipasauran, Banten. (Skripsi). Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor.

Ridwan. 2014. Integrasi Pola Operasi Bendungan dan Bendung Berbeda Basis

Waktu untuk Kebutuhan Irigasi. (Disertasi). Universitas Gadjah Mada.

Yogyakarta.

Setiawan, H. 2017. Analisis Pengaruh Penggunaan Lahan Terhadap Erosi dan

Sedimentasi Das Way Seputih Hulu Menggunakan Model SWAT

(Skripsi). Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.

Staddal, I. 2016. Analisis Aliran Permukaan Menggunakan Model SWAT Di Das

Bila Sulawesi Selatan. Jtech, 4(1) 57 – 63.

Wibowo, K. M., Kanedi, I., Jumadi. J. 2015. Sistem Informasi Geografis (SIG)

Menentukan Lokasi Pertambangan Batu Bara di Provinsi Bengkulu

Berbasis Website. Jurnal Media Infotama. 11:No. 1. 51-60.