HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Analisis Data Input Tank Model
5.1.3 Analisis data evapotranspiras
Evapotranspirasi merupakan salah satu bagian dari input Tank Model dengan sistem satuan mm/hari. Tiga istilah yang sering digunakan adalah evaporasi (Epan) merupakan jumlah air menguap dari permukaan air langsung ke atmosfir (misalnya dari danau dan sungai), evapotranspirasi aktual (ETa) merupakan jumlah air pada permukaan tanah yang berubah menjadi uap air pada kondisi normal, dan evapotranspirasi potensial (ETp) adalah kehilangan air yang terjadi untuk memenuhi kebutuhan vegetasi yang terjadi pada saat kondisi air tanah jenuh (Rutunuwu et al. 2008).
Perhitungan evapotranspirasi menggunakan model Penman-Monteith merupakan salah satu model untuk menentukan besarnya evapotranspirasi potensial (PET) dengan persamaan rumus 13 di pembahasan metodologi sebagai berikut:
35
Keterangan, ETo : Evapotranspirasi potensial (mm/hari), Rn : Radiasi netto (MJ/m2/hari),
G : Aliran bahang ke dalam tanah (MJ/m2/hari), T : suhu udara (°C),
u2 : wind speed at 2 m height (m/s), es : saturation tekanan jenuh udara (kPa), ea : Aktual tekanan jenuh udara (kPa), [es-ea] : Defisit tekanan jenuh udara (kPa), D : Slope fungsi tekanan uap jenuh (kPa/°C), g : Konstanta psychometric (kPa/ °C).
Model ini membutuhkan lima parameter iklim yaitu suhu, kelembaban relatif (relative humidity), kecepatan angin, tekanan uap jenuh dan radiasi netto (Allen et al. 1998). Hasil perhitungan menggunakan model Penman-Monteith terdapat di Lampiran 10 dan pada Tabel 10 mengenai jumlah total evapotranspirasi dari bulan Desember 2009 sampai April 2010.
Berdasarkan hasil pengolahan data evapotranspirasi diperoleh total evapotranspirasi sebesar 631,04 mm/tahun, untuk rata-rata evapotranspirasi hariaan masing-masing dari bulan Desember sampai April berturut-turut sebesar 5,08 mm/hari 5,087 mm/hari, 4,86 mm/hari, 5,07 mm/hari dan 4,86 mm/hari dengan rata-rata harian evapotranspirasi sebesar 4,993 mm/hari. Sedangkan besarnya evapotranspirasi pada setiap bulan berturut-turut sebesar 1118,86 mm; 157,69 mm; 136,2 mm; 157,3 mm; dan 67 mm dengan rata-rata evapotranspirasi bulanan sebesar 126,2 mm/bulan.
Rutunuwu et al. (2008) menyatakan bahwa validasi model evapotranspirasi menggunakan model Penman di Station Cikarawang Bogor diperoleh besarnya rata-rata evapotranspirasi harian sebesar 4,93 mm/hari dan rata-rata per bulannya sebesar 150,17 mm/bulan.. Berikut Tabel 10 mengenai jumlah total bulanan dan harian evapotranspirasi dari bulan Desember 2009 sampai April 2010.
Tabel 10 Data harian evapotranspirasi MDM Cisampora
Tanggal
Bulan (mm)
Desember 2009 Januari 2010 Februari 2010 Maret 2010 April 2010
1 - 4.49 5.33 5.27 4.73 2 - 4.08 5.44 5.22 5.29 3 - 5.37 4.13 5.45 5.09 4 - 4.95 4.65 4.78 5.14 5 - 5.34 4.9 4.55 4.69 6 - 5.06 5.07 5.2 5.07 7 - 4.66 5.34 5.23 4.88 8 - 4.08 4.14 4.47 5.06 9 - 4.98 5.31 5.14 4.32 10 5.31 5.3 5.45 4.9 4.31 11 5.55 5.34 5.65 4.36 3.95 12 5.09 5.26 4.43 5.43 5.2 13 5.36 5.37 4.64 5.13 5.19 14 5.4 5.25 4.34 5.35 5.07 15 5.34 4.99 5.44 4.62 - 16 5.37 5.38 4.55 5.11 - 17 5.17 5.13 4.18 5.12 - 18 5.44 5.63 4.14 4.93 - 19 5.2 4.58 4.73 5.05 - 20 4.17 5.34 5.42 5.34 - 21 5.17 5.36 4.91 5.27 - 22 5.36 5.19 4.89 5.28 - 23 5 5.25 5.31 5.69 - 24 5.13 5.38 4.5 5.62 - 25 4.1 5.15 4.56 5.36 - 26 5.06 5.27 5.47 5.31 - 27 4.07 5.71 4.21 4.8 - 28 5.21 4.97 5.07 5.05 - 29 5.61 4.96 4.62 - 30 4.5 4.55 4.36 - 31 5.25 5.32 5.29 - Total 111.86 157.69 136.2 157.3 67.99
5.2 Analisis Hidrograf Aliran
Hubungan curah hujan dan debit aliran dapat menjelaskan respon debit harian dengan curah hujan melalui analisis hidrograf, besarnya respon tersebut dapat menunjukan nilai koefisien limpasan (C) yang merupakan perbandingan (nisbah) antara besarnya limpasan terhadap besar curah hujan yang terjadi. Nilai perbandingan tersebut diantara 0 sampai 1.
37
Nilai tersebut menunjukan distribusi air ketika terjadi hujan, dimana nilai yang mendekati 0 menunjukan bahwa jumlah air hujan yang turun terdistribusi menjadi air intersepsi terutama infiltrasi kedalam tanah dan nilai yang mendekati 1 menunjukan jumlah air hujan yang turun terdistribusi menjadi air larian. Arsyad (2006) menyatakan bahwa faktor utama yang mempengaruhi nilai koefisien limpasan adalah laju infiltrasi, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan.
Analisis hidrograf aliran dilakukan berdasarkan kejadian hujan dengan besarnya curah hujan di atas rata-rata. Analisis hidrograf aliran yang dilakukan mewakili kejadian hujan pada setiap bulan data penelitian yaitu bulan Desember, Januari, Februari, Maret, dan April.
Pengertian dari Hidrograf aliran itu sendiri adalah kurva atau grafik yang menyatakan hubungan debit dengan waktu, yang terdiri dari komponen-kompenen hidrograf diantaranya debit puncak, waktu kosentrasi (Tp), waktu resesi (Tb), debit dari limpasan permukaan, dan debit dari aliran bawah permukaan. Komponen-komponen tersebut merupakan indikator respon hidrologi suatu DAS. Berikut ini Gambar 13 salah satu contoh perhitungan hidrograf aliran dengan berbagai komponennya pada kejadian hujan 11 April 2010.
Gambar 13 Hidrograf aliran pada kejadian hujan 11 April 2010.
Hidrograf aliran dipengaruhi oleh sifat fisik DAS, sifat vegetasi penutupan lahan dan distribusi kejadian hujan. Hendrayanto et al. (2001) menyatakan
kejadian hujan yang terjadi lebih ke arah hulu cenderung menghasilkan hidrograf yang mempunyai nilai Tp (waktu untuk mencapai debit puncak) dan Tb (waktu ketika sesudah mencapai debit puncak kembali mencapai base flow) yang panjang dan Qp yang rendah, hidrograf aliran seperti ini juga merupakan ciri dari DAS dengan fisiografi landai, kapasitas infiltrasi tinggi dan kualitas vegetasi penutup lahan yang baik. Berdasarkan hidrograf aliran pada tanggal 11 April 2010 yang memiliki komponen hidrograf aliran pada Tabel 11 dibawah ini.
Tabel 11 Perhitungan analisis hidrograf pada kejadian hujan 11 April 2010
Pada analisis hidrograf aliran 11 April 2010 merupakan salah satu contoh hidrograf aliran dipengaruhi oleh distribusi kejadian hujan karena memiliki waktu kosentrasi (Tp) dan waktu resesi (Tb) panjang dengan masing-masing waktu selama 1,5 jam dan 5 jam serta debit saat puncak yang rendah sebesar 0,67 mm/jam. Hal ini disebabkan oleh kejadian hujan yang terdistribusi lebih ke arah hulu cenderung menghasilkan hidrograf yang mempunyai nilai Tp (waktu untuk mencapai debit puncak) dan Tb (waktu ketika sesudah mencapai debit puncak kembali mencapai base flow) yang panjang dan Qp yang rendah (Hendrayanto et al. 2001). Berikut ini Tabel 12 hasil rekapitulasi analisis perhitungan hidrograf aliran per kejadian hujan dari beberapa contoh hari hujan di berbagai bulan
Tabel 12 Analisis perhitungan hidrograf aliran per kejadian hujan
Tanggal ∑ CH Qp Tp Td Tb Tebal DRO Koef
(mm) (mm/jam) (jam) (jam) (jam) (mm) Limpasan
11/04/2010 51.60 0.67 1.50 1.25 5.00 0.765 0.015
Tanggal ∑ CH ∑ Q ∑ DRO Qp Tp Td Tb Tebal DRO Koef.
mm m3/detik m3/detik mm/jam jam jam jam mm Limpasan
02/01/2010 50.00 24.22 6.27 0.70 4.00 1.00 6.50 1.306 0.026 19/01/2010 25.60 6.24 1.04 0.16 3.25 0.00 5.75 0.216 0.008 21/02/2010 17.00 25.66 3.87 0.67 1.75 1.00 6.00 0.805 0.047 27/02/2010 37.80 12.46 1.18 0.50 1.00 0.25 6.00 0.245 0.006 11/04/2010 51.60 9.05 3.68 0.67 1.50 1.25 5.00 0.765 0.015 30/03/2010 22.00 2.61 0.91 0.27 1.75 0.25 1.75 0.905 0.009 20/12/2009 28.20 1.27 0.50 0.12 1.75 0.00 7.75 0.497 0.004 Minimum 17.0 1.27 0.50 0.15 1.00 0.00 1.75 0.216 0.004 Maksimum 51.60 25.66 6.27 0.84 4.00 1.25 7.75 1.306 0.047 Rata-rata 33.17 11.64 2.49 0.53 2.14 0.54 5.54 0.68 0.02
39
Analisis hidrograf aliran yang dibuat sebanyak tujuh kejadian hujan dengan contoh perhitungan hidrograf aliran terdapat pada lembar Lampiran 8, sedangkan dan gambar hidrograf aliran per kejadian hujan terdapat pada lembar Lampiran 9.
Berdasarkan hasil analisis hidrograf aliran memiliki komponen yang terdiri dari Qp rata-rata sebesar 0,45 mm/jam, lamanya Tp rata-rata sebesar 2,14 jam dan Tb rata-rata sebesar 5,54 jam, hidrograf aliran seperti ini merupakan ciri dari DAS dengan fisiografi landai, kapasitas infiltrasi tinggi dan kualitas vegetasi penutup lahan yang baik menghasilkan hidrograf yang mempunyai nilai Tp (waktu untuk mencapai debit puncak) dan Tb (waktu ketika sesudah mencapai debit puncak kembali mencapai base flow) yang panjang dan Qp yang rendah (Hendrayanto et al.). Hidrograf aliran tersebut menjelaskan bahwa baiknya kinerja MDM Cisampora Sub-DAS Cimanuk Hulu yang memiiki tutupan lahan yang cukup baik karena memiliki luas hutan sebesar 250,5 Ha dari luas DTA 432,4 Ha.
Persamaan hidrograf aliran dapat menentukan besarnya koefesien limpasan (run off) dengan perbandingan antara tebal debit aliran (mm) dengan tebal curah hujan (mm), perbandingan tersebut dapat menentukan besarnya persen curah hujan yang menjadi limpasan. Berdasarkan hasil analisis hidrograf besarnya koefesien limpasan (run off) sebesar 0,02. Nilai ini menunjukan 2 % dari air hujan yang masuk kedalam DTA menjadi limpasan langsung (Direct runoff) dengan besarnya 2%, hal ini menunjukan bahwa penutupan lahan hutan mampu menyimpan air dengan kapasitas inflitrasi yang tinggi. Dalam analisis hidrograf aliran menghitung nilai koefisien limpasan merupakan perhitungan manual untuk perbandingan dari hasil parameter keluaran Tank Model dan sebagai inisiasi parameter saat optimasi Tank Model.
5.3 Aplikasi Tank Model Generic Algorithm Optimization