III. METODOLOGI PENELITIAN
3.4. Analisis Data
3.4.2. Karakteristik Hidrologi DAS
Analisis data mencakup rata-rata curah hujan wilayah, evapotranspirasi, infiltrasi dan aliran permukaan. Selanjutnya dilakukan analisis SWAT dengan menggunakan aplikasi MapWindow dalam menganalisis debit sungai DAS di Kota Ambon. Pada aplikasi SWAT input data yang diperlukan disesuaikan dengan metode yang akan digunakan dalam menentukan parameter output nantinya.
Simulasi SWAT dilakukan pada dua tahun yaitu Tahun 2002 dan Tahun 2010 dengan melihat perubahan tutupan lahan karena data perubahan tutupan lahan yang ada hanya pada Tahun 2002 dan Tahun 2009, sedangkan untuk melakukan kalibrasi debit hanya pada Tahun 2010 karena time series data debit yang ada hanya pada Tahun 2010.
Analisis data mencakup rata-rata curah hujan wilayah, evapotranspirasi, infiltrasi dan aliran permukaan. Selanjutnya dilakukan analisis SWAT dengan menggunakan aplikasi MapWindow dalam menganalisis debit DAS Kota Ambon.
Analisis Kecenderungan Ketersediaan Air
Data hasil pengukuran debit harian sungai Wae Tomu telah dikumpulkan oleh Dinas Pekerjaan Umum Propinsi Maluku untuk Tahun 2002 dan Balai Sungai Maluku untuk Tahun 2010 secara intensif menggunakan AWLR. Ketersediaan air diproyeksikan berdasarkan data historis debit sungai dengan menggunakan model populer yang dikenal sebagai model Verhulst (Burghes dan Borrie, 1981). Secara umum model ini menunjukan kurva sigmoid dari waktu ke waktu dengan nilai batasan pada waktu tak terbatas.
Tidak 1. Tanah
2. Iklim 3. Landuse 4. Debit
Pengumpulan Data Pengelompokan Data Pemasukan Data Mulai
Validasi Model HRUs
Model MWSWAT
Debit Model ObservasiDebit
Evaluasi Statistik Kalibrasi Tataguna Lahan Peta dan
Karakteristik DAS Iklim Debit
Simulasi Hasil Kalibrasi
Selesai
Ya
Analisis debit sungai menggunakan MWSWAT
Perhitungan debit sungai dilakukan dengan menggunakan MWSWAT untuk melihat karakteristik DAS secara keseluruhan dengan responsnya terhadap hidrologi DAS. Hasil simulasi nantinya dikalibrasi kembali dengan hasil perhitungan debit observasi di lapangan. sebelum memulai tahapan pengolahan dengan menggunakan SWAT, perlu dilakukan persiapan terhadap data yang akan dimasukan sebagai input dalam SWAT yaitu:
a. Membuat sistem koordinat pada peta DEM (30 m X 30 m), landcover, tanah. Sistem koordinat yang digunakan adalah sistem koordinat Universal Transverse Mercator (UTM) WGS 1984 pada zone 52S. Format peta yang digunakan dalam bentuk raster (grid cells).
b. Menyiapkan data iklim yang meliputi daftar stasiun Bandara Pattimura (967370.txt), data hujan harian dari tahun 1986 – 2010 (9767370.pcp), data temperatur harian dari tahun 1986 – 2010 (967370.tmp), data iklim tahun 1986 – 2010 di dalam file weather generator (WGN_Pattimura.wgn).
c. Menyiapkan data karakteristik tanah, tanaman/Landcover, dan wilayah urban dengan penyesuaian terhadap data global yang telah ada.
Penggambaran Daerah Aliran Sungai
Daerah Aliran Sungai Kota Ambon dibuat dengan metode Automatic Watershed Deliniation pada aplikasi SWAT. Peta DEM pulau Ambon dengan resolusi 30 m X 30 m dijadikan input untuk mempresentasekan beda elevasi dari setiap titik untuk melihat arah aliran air permukaan. Aliran sungai yang terbentuk akan membentuk suatu daerah aliran sungai, dan outlet dari aliran sungai tersebut disesuaikan dengan koordinat outlet sungai yang ada di Kota Ambon.
Pembuatan wilayah Hidrologi
Wilayah hidrologi dibentuk berdasarkan hydrological Response Unit
(HRUs) pada aplikasi SWAT. HRUs menggambarkan pengaruh suatu wilayah terhadap faktor hidrologi yang terjadi pada wilayah tersebut, pembagian wilayah tersebut berdasarkan karakteristik tanah, tataguna lahan, dan kemiringan lereng. Input peta tanah dan landcover harus dalam koordinat sistem UTM, dan dalam format raster. Selanjutnya faktor kemiringan yang digunakan dalam menentukan
HRUs dibagi dalam beberapa pembagian menurut Arsyad (2006) yakni 0-3%, 3-8%, 8-15%, 15-30%, 30-45%, 45-65%, >65%. Threshold dari persentase total luasan yang digunakan untuk landcover (10%) jenis tanah (5%) dan kelerengan (5%) yang memiliki persentase luasan yang lebih kecil dari threshold yang ditentukan untuk diabaikan.
Simulasi SWAT
Pada tahapan ini input data yang digunakan adalah periode simulasi tahun 1994 – 2010. File data stasiun iklim (.txt), file data hujan harian (.pcp), temperatur harian (.tmp) dan fie weather generator (.wgn).
Visualisasi Hasil Simulasi
Pada tahapan visualisasi parameter output yang dikehendaki dapat ditampilkan dalam MapWindow, berupa gradasi warna. Pada sungai yang disimulasi, output yang dipilih yaitu parameter output debit sungai sebagai rata- rata tahunan.
Kalibrasi dan validasi
Analisis hasil simulasi dari output yang telah diperoleh dikalibrasi parameter inputnya agar hasil simulasi mendekati kondisi ideal dengan data hasil pengukuran di lapangan. Selanjutnya dilakukan validasi terhadap kondisi aktual di lapangan pada periode 2010. Perbandingan output debit hasil simulasi SWAT dengan debit hasil observasi outlet di lapangan dilakukan dengan menggunakan SWAT Plot dan Graph. Hasil simulasi kemudian dikalibrasi dengan SWAT CUP untuk mengetahui kesamaan antara debit observasi dengan debit kalibrasi. Karena itu nilai p_faktor dan R2 merupakan parameter utama yang dipakai sebagai hasil kalibrasi menggunakan SWAT CUP. Analisis dilakukan dengan menggunakan koefisien determinasi (R2) dan Nash-Sutcliffe Index (NSI) sebagai berikut:
∑ ̅ ̅
√∑ ̅ ∑ ̅
... (3-1)
(
∑ ̅Dimana :
Qobs = debit observasi (m3/det)
Qcal,i = debit hasil simulasi (m3/det) ̅ = debit Simulasi rata-rata (m3/det) ̅ = debit observasi rata-rata (m3/det)
Kategori simulasi berdasarkan nilai NSI (Van Liew et al., 2005 dalam Stehr, 2009) adalah sebagai berikut:
- Layak jika > 0,75
- Memuaskan 0,36<NSI<0,75 - Kurang memuaskan jika <0,36
Jika hasil kalibrasi didapatkan hasil memuaskan atau layak maka model SWAT dapat diaplikasikan dalam simulasi untuk berbagai kondisi dalam manajemen sumberdaya air di DAS Kota Ambon.
Analisis Debit Andalan
Analisis debit andalan dilakukan dengan cara mengelompokan debit rata- rata perbulan hasil simulasi MWSWAT kemudian dirancang berdasarkan konsep peluang (probability). Perhitungan debit andalan dapat diduga dengan menggunakan analisis peluang yaitu dengan metode sebaran normal. Metode sebaran normal digunakan untuk menggambarkan rataan aliran sungai tahunan. Sebaran ini membutuhkan data rataan dan simpangan baku dari debit sungai.
Analisa debit andalan menggunakan metode tahun dasar perencanaan, metode ini biasanya digunakan dalam perencanaan atau pengelolaan irigasi. Umumnya di bidang irigasi dipakai debit dengan keandalan 80%. Dalam perhitungan debit andalan dalam penelitian ini digunakan tools RAINBOW, paket perangkat lunak untuk analisis frekuensi hidrometeorologi dan pengujian homogenitas set data historis. Perangkat ini dapat di down load pada situs http://www.iupware.be.
3.4.3. Penggunaan Air