Perhitungan neraca air dapat memberikan gambaran tentang surplus dan deficit air pada suatu wilayah. Metode yang digunakan adalah menggunakan persamaan Tornthwaite. Analisis neraca air dilakukan pada DAS Cisarua dengan luas 2491.90 ha pada tahun 2006 dan 2009. Perubahan penutupan lahan DAS Cisarua antara dua tahun tersebut terlihat cukup signifikan yang tentunya akan mempengaruhi kapasitas simpan airnya. Hasil analisis neraca air tahun 2006 dan 2009 dengan beberapa parameter dapat dilihat pada Tabel 8. Perhitungan lengkap neraca air untuk tahun 2006 dan 2009 terdapat pada Lampiran 6.
Pada Tabel 8 dapat dilihat perbandingan surplus, limpasan, dan pengisian air tanah pada tahun 2006 dan 2009. Pada tahun 2009, CHlebih dan limpasan yang terjadi lebih besar dibandingkan tahun 2006. Hal ini disebabkan terjadinya perubahan penutupan lahan selama tahun 2006 sampai 2009 yang mengakibatkan berkurangnya persentase luas hutan. Hal ini menyebabkan terjadinya penurunan kapasitas simpan air sebesar 21.12 mm. Penurunan kapasitas simpan air ini menyebabkan peningkatan CHlebih sebesar 52.96 mm. Hal ini berakibat pada peningkatan limpasan sebesar 60.09 mm dan penurunan nilai pengisian air tanah sebesar 7.13 mm. Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap besarnya perubahan limpasan adalah persentase luas DAS (Asdak, 2007). Semakin besar perubahan tutupan lahan, semakin besar pula perubahan yang terjadi pada limpasan. Besarnya bagian CHlebih yang menjadi limpasan akan ditentukan oleh nilai koefisien limpasan (C) yang bergantung pada penutupan lahan.
Analisis neraca air dengan berbagai komposisi luas hutan dilakukan dalam beberapa skenario. Skenario komposisi luas hutan yang digunakan adalah 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dan 100%. Presentase luas hutan pada tahun 2006 sebesar 35.13% dan pada tahun 2009 menurun menjadi 21.33%. Hasil analisis neraca air dari beberapa skenario luas hutan pada DAS Cisarua dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 8. Hasil analisis neraca air pada DAS Cisarua tahun 2006 dan 2009
Tahun Parameter
CHlebih Limpasan Pengisian Air Tanah
2006 1226.55 mm 502.89 mm 723.66 mm
19 Dapat dilihat pada Tabel 9 terlihat bahwa semakin tinggi persentase luas hutan menyebabkan penurunan nilai CHlebih. Hal ini serupa dengan limpasan, nilainya akan menurun seiring meningkatnya persentase luas hutan, namun sebaliknya untuk nilai pengisian air tanah akan mengalami peningkatan pada persentase luas hutan yang semakin besar. Pola perubahan nilai limpasan dan pengisian air tanah disajikan pada Gambar 5. Perhitungan lengkap neraca air untuk setiap komposisi luas hutan terdapat pada Lampiran 7.
Pada perhitungan persentase komposisi luas hutan, tahun 2006 DAS Cisarua memiliki kapasitas simpan air sebesar 179.72 mm, sedangkan tahun 2009 menurun menjadi 143.49 mm. Penurunan ini menjadi salah satu meningkatnya nilai CHlebih dari 1380.64 mm menjadi 1431.70 mm dalam tiap tahunnya atau bertambah sebesar 51.06 mm. Penambahan ini mengakibatkan peningkatan limpasan sebesar 87.08 mm dan penurunan pengisian air tanah sebesar 36.02 mm.
Tabel 9. Hasil analisis neraca air pada berbagai komposisi luas hutan di DAS Cisarua
Simulasi % luas hutan
Parameter (mm/tahun)
CHlebih Limpasan Pengisian Airtanah
0.00 1513.93 984.05 529.88 10.00 1474.86 914.41 560.45 20.00 1436.78 847.70 589.08 2009 21.33 1431.70 838.99 592.71 30.00 1398.67 783.26 615.41 2006 35.13 1380.64 751.91 628.73 40.00 1364.62 723.25 641.37 50.00 1331.74 665.87 665.87 60.00 1298.87 610.47 688.40 70.00 1266.00 557.04 708.96 80.00 1233.13 505.58 727.55 90.00 1200.26 456.10 744.16 100.00 1167.26 408.77 759.14
20
Gambar 5. Kurva neraca air berbagai komposisi luas hutan
Analisis neraca air juga dilakukan dengan berbagai komposisi luas pemukiman dalam beberapa skenario. Skenario komposisi luas pemukimanyang digunakan adalah 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dan 100%. Presentase luas pemukiman pada tahun 2006 sebesar 10.38% dan meningkat pada tahun 2009 menjadi 17.95%. Hasil analisis neraca air dari beberapa skenario luas pemukiman pada DAS Cisarua dapat dilihat pada Tabel 10.
Pada Tabel 10 terlihat bahwa semakin tinggi persentase luas pemukiman pada DAS Cisarua menyebabkan kenaikan nilai CHlebih. Hal ini serupa dengan limpasan, nilainya akan meningkat seiring meningkatnya persentase luas pemukiman. Namun sebaliknya untuk nilai pengisian air tanah akan mengalami penurunan seiring dengan meningkatnya persentase luas pemukiman. Pola perubahan nilai limpasan dan pengisian air tanah ditampilkan pada Gambar 10. Perhitungan lengkap neraca air untuk setiap komposisi luas pemukiman terdapat pada Lampiran 8. 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nila i P a ra m et er Ner a ca Air (m m /t a hu n)
Simulasi Persentase Luas Hutan (%)
CHlebih Limpasan
21
Pada perhitungan persentase komposisi luas pemukiman, tahun 2006 DAS Cisarua memiliki kapasitas simpan air sebesar 156.84 mm, sedangkan tahun 2009 menurun menjadi 143.59 mm. Penurunan ini menjadi salah satu meningkatnya nilai CHlebih dari 1228.80 mm menjadi 1273.59 mm dalam tiap tahunnya atau bertambah sebesar 44.79 mm. Penambahan ini mengakibatkan peningkatan limpasan sebesar 48.24 mm dan penurunan pengisian air tanah sebesar 3.45 mm.
Menurut Falkenmark and Rockström (2004), perbandingan ideal antara limpasan dan pengisian air tanah terhadap CHlebih adalah 50:50. Dengan demikian, komposisi luas hutan 50% di DAS Cisarua sudah dianggap ideal, karena persentase limpasan dan pengisian air tanah berptongan pada titik 50% seperti pada Gambar 9. Begitu juga dengan komposisi luas pemukiman, komposisi luas pemukiman 30% pada DAS Cisarua sudah dianggap ideal, karena persentase limpasan dan pengisian air tanah berpotongan di titik 30% seperti dilihat pada Gambar 6.
Pada musim kering nilai CHlebih, limpasan, dan pengisian air tanah adalah 0. Hal ini disebabkan karena nilai curah hujan lebih kecil dari nilai ETP, sehingga curah hujan yang ada telah habis untuk evapotranspirasi dan pada saat itu mengalami kondisi defisit air. Secara umum dapat dilihat bahwa kapasitas simpan air pada suatu wilayah akan berperngaruh pada nilai curah hujan lebih. Pada DAS Cisarua, selama tahun 2006 sampai 2009, terjadi penurunan kapasitas simpan air, peningkatan CHlebih, dan peningkatan limpasan. Hal ini terjadi akibat adanya penurunan persentase luas hutan dan bertambahnya alih fungsi lahan menjadi pemukiman. Oleh sebab itu, diperlukan pengelolaan limpasan yang tepat untuk menangani kenaikan limpasan tiap tahunnya.
Tabel 10. Hasil analisis neraca air pada berbagai komposisi luas pemukiman di DAS Cisarua
Simulasi % luas pemukiman
Parameter (mm/tahun)
CHlebih Limpasan Pengisian air tanah
0.00 1167.37 466.95 700.42 10.00 1226.55 527.42 699.13 2006 10.38 1228.80 529.78 699.02 2009 17.95 1273.59 578.02 695.57 20.00 1285.71 591.43 694.28 30.00 1344.89 659.00 685.89 40.00 1406.28 731.27 675.01 50.00 1474.86 811.17 663.69 60.00 1548.33 898.03 650.30 70.00 1625.68 991.66 634.02 80.00 1703.07 1089.96 613.11 90.00 1780.43 1192.89 587.54 100.00 1870.10 1309.07 561.03
22
Gambar 6. Kurva neraca air berbagai komposisi luas pemukiman 4.4 Daya Dukung Lingkungan
Pendekatan analisis daya dukung lingkungan berbasis neraca air yaitu menggunakan nilai demand yang merupakan nilai Water Footprint. Ketersediaan air hujan di wilayah DAS Cisaruadiperoleh dengan membandingkan nilai total CHandalan dalam satu tahun dengan kebutuhan air pada wilayah tersebut dalam satu tahun (water footprint). Ketersediaan air dinyatakan sebagai CHandalan dihitung dengan peluang kejadian ≥ 50% (Prastowo, 2010). CHandalan yang digunakan adalah 80% dengan besaran nilai 1870.1 mm/tahun.
Untuk memperoleh nilai ketersediaan air, nilai CHandalan total dalam satu tahun dikalikan dengan total luasan sehingga diperoleh nilai ketersediaan air dalam satuan m3/tahun. Aliran Sungai Cisarua melewati empat kelurahan. Total luas empat kelurahan tersebut yaitu 24.92 Km2, dengan kondisi jumlah penduduk total pada tahun 2010 sebesar 51842 jiwa. Pada Tabel 11, dapat dilihat ketersediaan air pada DAS Cisarua pada tahun 2010. Nilai ketersediaan air sebesar 46.60 x 106 m3/tahun. Kebutuhan air (water footprint) ditentukan dengan menggunakan persamaan 9. Dengan asumsi, kebutuhan air untuk hidup layak sebesar 1600 m3 air/kapita/tahun, dengan jumlah penduduk 51842 jiwa, analisis kebutuhan air DAS Cisarua tahun 2010 yaitu sebesar 829.47 x 106 m3/tahun. Dilihat dari selisih antara ketersediaan dan kebutuhan air di DAS Cisarua terjadi defisit curah hujan sebesar 782.87 x 106 m3/tahun.
Hubungan antara kepadatan penduduk penduduk dan curah hujan di DAS Cisarua dapat dilihat pada nomogram penetapan daya dukung lingkungan berbasis neraca air pada Gambar 7. Dengan kepadatan penduduk 2080 jiwa/km2 dan jumlah curah hujan 1870.1 mm/tahun. Dapat diketahui wilayah DAS Cisarua pada tahun 2010 berada dalam status telah terlampaui (overshoot). Untuk masing- masing desa, semua yang ada di DAS Cisarua juga berada dalam status terlampaui (overshoot). Maksud dari status overshoot ini adalah wilayah DAS Cisarua tidak dapat mendukung penduduknya untuk melakukan kegiatan produksi pangan,
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nila i P a ra m et er Ner a ca Air (m m /t a hu n)
Persentase Luas Pemukiman (%)
CHlebih Limpasan Pengisian air Tanah
23 sandang, papan, dan industry sendiri.
Tabel 11. Ketersediaan air DAS Cisarua tahun 2010
Parameter Nilai
CHandalan (x 10 6
m3/tahun) 46.60
Water Footprint (x 106 m3/tahun) 829.47
Selisih (x 106 m3/tahun) -782.87
Rasio 0.06
Sumber: Prastowo (2010)
Gambar 7. Nomogram penetapan status daya dukung lingkungan berbasis neraca air wilayah DAS Cisarua