DAFTAR LAMPIRAN
2. Karakteristik Hidrologi Sub DAS Kebun
Karakteristik hidrologi sub DAS kebun digunakan untuk mengkaji teknik konservasi air dalam pengembangan perkebunan kelapa sawit dan pengaruhnya terhadap keberlanjutan sumberdaya air di sub DAS kebun. Tahapannya adalah sebagai berikut :
a. Analisis curah hujan
Data curah hujan diperoleh dari stasiun penangkar hujan yang ada di perkebunan kelapa sawit milik PT. Damai Jaya Lestari. Curah hujan dianggap satu-satunya masukan di dalam sistem, sehingga tidak ada masukan dari sub DAS sekitarnya. Pada penelitian ini curah hujan harian yang tersedia hanya dari satu stasiun pengamat saja sehingga data curah hujan dianggap sebagai curah hujan wilayah yang menggambarkan keadaan hujan pada sub DAS kebun.
Data curah hujan dan debit air sungai untuk wilayah DAS Lalindu sangat jarang ditemukan. Meskipun ada, tidak ada kegiatan pemantauan dan pengukuran kualitas dan kuantitas air secara berkesinambungan di DAS Lalindu, sehingga data mengenai kualitas dan kuantitas air juga tidak banyak tersedia.
b. Analisis Evapotranspirasi
Besarnya nilai evapotranspirasi untuk suatu daerah penanaman dipengaruhi oleh iklim setempat seperti temperatur, kecepatan angin, radiasi matahari dan kelembaban udara. Proses transpirasi selain ditentukan oleh iklim, juga dipengaruhi oleh jenis tanaman. Evaporasi dari permukaan tanah ditentukan oleh jenis, sifat dan tingkat kelembaban tanah.
Salah satu cara untuk menghitung evapotranspirasi adalah dengan menggunakan metode Penman. Dari persamaan Penman tersebut diperoleh nilai hasil penguapan dari permukaan air terbuka, E0, dengan mempertimbangkan H dan Ea, yang meliputi energi (sinaran) dan aerodinamika (angin dan kelembaban). Nilai ET0 untuk iklim dan tempat tertentu dihitung dari persamaan berikut (Wilson 1993):
dimana :
Setelah ditentukan nilai ET0, kebutuhan air tanaman, ETc diperoleh dari persamaan berikut :
dimana Kc adalah koefisien tanaman.
c. Analisis parameter root water uptake
Retensi dan pergerakan air dalam tanah, root water uptake dan perpindahan air dalam tanah, serta kehilangan air ke atmosfir merupakan fenomena energi. Parameter
root water uptake ini diasumsikan pada suplai air bagi tanaman pada tata guna lahan dan pengaruh evapotranspirasi, parameter ini dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.
ET0 : evapotranspirasi tanaman acuan (mm/hari) W : faktor pembobot terkait suhu
Rn : radiasi bersih dalam pengauapan (W/m2/hari) f (u) : fungsi terkait angin
(es-e) : selisih antara tekanan uap jenuh pada suhu udara rataan dan tekanan uap sebenarnya (mmHg)
dimana:
d. Analisis Debit Sungai
Debit sungai merupakan hasil keluaran dari sub DAS pada suatu sistem neraca air. Besarnya debit sungai itu sendiri merupakan jumlah antara limpasan dengan bagian curah hujan yang jatuh langsung diterima oleh permukaan sungai dikurangi dengan evaporasi pada permukaan sungai. Data debit yang dianalisis adalah data debit harian sub DAS.
e. Pembentukan Model Tangki
Kegiatan manusia dalam alih fungsi lahan pada suatu kawasan DAS akan mempengaruhi karakteristik siklus hidrologi di dalamnya. Karakteristik tersebut berupa perubahan perilaku dan fungsi air. Sehubungan dengan itu dalam proses konservasi sumberdaya air pada perkebunan kelapa sawit diperlukan kajian yang berhubungan dengan dampak tutupan lahan perkebunan tersebut terhadap respon hidrologi melalui evaluasi pengukuran langsung di lapangan atau dengan simulasi menggunakan model. Pemilihan model hidrologi umumnya terkait dengan batasan waktu dan biaya. Model hidrologi yang dipilih hendaknya memiliki kemampuan dalam mengintegrasikan berbagai data input sumberdaya lahan dan iklim serta mampu memprediksi pengaruhnya terhadap respon hidrologi.
Model tangki merupakan model yang didasarkan pada proses hidrologis dalam suatu bentang lahan, baik itu DAS maupun sub DAS. Model tangki menggambarkan proses-proses limpasan yang terjadi pada DAS atau sub DAS yang kemudian dibentuk dalam suatu persamaan matematik. Model tangki yang dibentuk adalah empat buah tangki berhubungan yang tersusun secara vertikal. Dalam model tangki ini, keluaran dari tangki pertama menggambarkan limpasan permukaan, keluaran dari tangki kedua menggambarkan aliran antara, dan keluaran dari tangki ketiga dan keempat menggambarkan aliran dasar (Gambar 12).
Model ini dapat digunakan pada kondisi dimana data hidrologi yang tersedia relatif sedikit. Dengan menggunakan model ini kita dapat melakukan simulasi aliran sungai harian pada berbagai skala, seperti plot, sub-sub DAS, sub DAS maupun DAS. Pengaruh perubahan lahan terhadap aliran sungai harian juga dapat disimulasikan dengan baik oleh model ini. Modul inti dari model tangki adalah neraca harian di tingkat plot, dimulai dari kejadian hujan serta dipengaruhi oleh kelas penutupan lahan dan jenis tanah.
Guna mengatasi masalah kekurangan dan kelayakan data yang tersedia, pada tahap awal kalibrasi dan validasi model perlu dilakukan. Model hasil validasi dan kalibrasi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan simulasi dengan menggunakan berbagai skenario penggunaan lahan.
up : root water uptake (mm) ETo : evapotranspirasi acuan (mm) ETc : evapotranspirasi tanaman (mm) u : koefisien uptake
f. Pembuatan Program
Pembuatan program dilakukan menggunakan komputer untuk mengetahui total limpasan dan untuk pengujian kinerja parameter root water uptake. Persamaan- persamaan matematik yang merupakan penggambaran limpasan diubah ke dalam bahasa pemprograman komputer. Program yang dibuat digunakan untuk melakukan kalibrasi dan validasi model menggunakan data yang ada. Program ini dibuat pada
worksheet menggunakan program Microsoft Office Excel 2007. 1. Persamaan dasar untuk tangki pertama adalah sebagai berikut:
[ ]
2. Persamaan untuk tangki kedua adalah sebagai berikut:
[ ]
3. Persamaan untuk tangki ketiga adalah sebagai berikut:
4. Persamaan untuk tangki keempat adalah sebagai berikut:
Debit limpasan dari sungai (Q) dihitung dengan persamaan berikut:
[ ] [ ]
dimana:
Xt : Tinggi kandungan air tanah (KAT)
ha : Tinggi air tersimpan (tinggi lubang outlet) Z : Koefisien lubang infiltrasi
keterangan:
xx : kandungan air tanah (mm) h : tinggi lubang outlet tangki (mm) a : koefisien lubang outlet tangki
z : koefisien lubang tangki ke arah bawah up : root water uptake (mm)
t : waktu (hari)
Gambar 13 Model tangki yang digunakan dalam penelitian Q debit sungai a4 ETc inf CH up1 h11 h12 h2 z1 z2 a11 a12 a2 xx2 xx1 up2 z3 a3 xx3 up3 xx4 up0
Diagram alir dari konsep matematis model dapat dilihat pada Gambar 13. a, b : Koefisien lubang outlet
CH : Kedalaman curah hujan Etc : Evapotranspirasi actual t : waktu (hari)
i : 1... 4
Keterangan :
a1,a2,a3, dan a4 : Masing-masing koefisien limpasan tangki tingkat I, tingkat II, tingkat
III, dan tingkat IV.
b : Koefisien aliran permukaan
ha1, ha2 : Masing-masing tinggi ambang limpasan tangki tingkat I dan tingkat II
x1,x2,x3,x4, : Masing-masing tinggi kandungan air tanah tangki tingkat I, tingkat II,
tingkat III, dan tingkat IV.
dmax : Tinggi kandungan air maximum
Gambar 14 Diagram alir konsep matematis model Model Tangki dengan parameter
xx1, xx2, xx3, xx4, a11, a12, a2, a3, a4, h11, h12, h2, z1, z2, z3, up1, up2, up3 Kesalahan Minimum Kalibrasi Model Validasi Model Mulai Ya Tidak Ya Tidak Nilai Aktual tahun ke-1 Nilai Aktual tahun ke-2 Selesai Data Masukan:
Curah Hujan, Evapotranspirasi, Luas Tata Guna Lahan
Nilai Model
Kesalahan Minimum
g. Kalibrasi/Verifikasi Model
Kalibrasi model dilakukan dengan membandingkan debit model dengan debit aktual harian. Kalibrasi dilakukan secara berulang-ulang dengan metode trial and error
terhadap parameter model sehingga didapat nilai debit model yang mendekati debit aktual dengan nilai koefisien determinasi lebih dari 0.6 yang berarti bahwa hasil keluaran model tersebut telah menggambarkan kebenaran lebih dari 60 % terhadap debit aktual.
h. Uji keabsahan/Validasi Model
Validasi model dilakukan dengan melakukan simulasi pendugaan debit dengan menggunakan model yang telah dikalibrasi menggunakan data curah hujan, data debit dan data evapotranspirasi harian dalam proses verifikasi model. Tolak ukur uji keabsahan model didasarkan pada dua hal berikut, yaitu:
a. Penampilan hubungan antara debit model dengan debit aktual secara grafik sehingga dapat ditentukan nilai mutlak maksimum dan minimum dari data yang diperoleh. b. Nilai koefisien determinasi (R2) dihitung dengan persamaan berikut.
[∑ ∑ ] dimana:
: debitaktual ke-i : debit model ke-i : rata-rata debit aktual : 1, 2, 3, …, n
3. Model konservasi sumberdaya air pada perkebunan kelapa sawit yang