LUAR SISTEM DAS (HILIR)
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.2. Metode Penelitian
Metode penelitian dalam pengembangan model pendugaan banjir dan kekeringan di DAS Separi, Kutai Kartanegara, Kalimantan Timur didasarkan pada beberapa tahapan, yaitu : 1) pengumpulan data, 2) analisis data yang meliputi : a) pengembangan model pendugaan banjir (penentuan parameter model, pengembangan model pendugaan banjir, dan pengujian model), dan b) pengujian model kekeringan, 3) uji akurasi model banjir, dan 4) penerapan/simulasi model banjir (Gambar 7).
Untuk pengembangan model pendugaan banjir di DAS Separi dan untuk mengetahui pengaruh karakteristik fisik tanah khususnya kelas tekstur tanah terhadap karakteristik unit hidrograf (debit), maka dilakukan pengamatan pada tiga Sub DAS yang dipengaruhi oleh kelas tekstur tanah, yaitu : tekstur tanah pasir, lempung, dan liat. Selanjutnya dari hasil pengukuran curah hujan dan debit air per 6 menit, serta laju infiltrasi pada tiga Sub DAS tersebut akan digunakan untuk membuat model pendugaan banjir di DAS Separi.
3.2.1. Pengumpulan Data
Untuk mendukung pengembangan model pendugaan banjir dan kekeringan berdasarkan Gambar 7, maka ada beberapa jenis dan metode pengumpulan data. Jenis dan metode pengumpulan data primer maupun sekunder pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1.
Untuk mengetahui pengaruh karakteristik tanah terhadap respon hidrologis (karakteristik unit hidrograf), maka dilakukan pemasangan alat AWLR
(Automatic Water Level Recorder) pada tiga Sub DAS Separi. Penentuan ketiga
Sub DAS Separi tersebut didasarkan pada kelas tekstur tanah, yakni : 1) Sub DAS Separi 1 (DAS Usup) merupakan Sub DAS yang didominasi oleh tanah bertekstur liat (pasir 21%, debu 39%, dan liat 40%), 2) Sub DAS Separi 2 (DAS
Soyi) merupakan Sub DAS yang didominasi oleh tanah bertekstur pasir (pasir 83%, debu 7%, dan liat 10%), dan 3) Sub DAS Separi 3 (DAS Badin) merupakan Sub DAS yang didominasi oleh tanah bertekstur lempung (pasir 5%, debu 57%, dan liat 38%). Selain itu untuk meningkatkan tingkat homogenitas data curah hujan, maka dilakukan pemasangan alat penakar hujan semi-otomatis di tengah DAS Separi.
Pengumpulan Data
(Sekunder dan Primer)
Karakteristik Iklim :
Hujan, Suhu, Kelembaban, Radiasi Matahari, dan Kecepatan Angin
Karakteristik Tanah, Topografi, Tutupan Lahan, DEM, NDVI, dan
Kerapatan Jaringan Drainase
Model Banjir
Potensi Sumberdaya Air
Parameter Model Banjir dan Kekeringan :
Episode hujan, Intersepsi tanaman, Infiltrasi tanah, ETP, ETA, Neraca Air Lahan, Kerapatan jaringan hidrologi, Pemisahan hidrograf, dan LAI
Banjir Kekeringan
Fungsi Produksi Air
Neraca Air Lahan Fungsi Transfer Air
Simulasi Model
Uji akurasi Model
Model Kekeringan
Citra Satelit
Tabel 1. Jenis dan metode pengumpulan data pada pengembangan model pendugaan banjir dan kekeringan di DAS Separi
No. Jenis Data Metode
Pengumpulan Data
Sumber A. Data Sekunder
1. Karakteristik tanah (stabilitas agregat tanah, distribusi ukuran partikel tanah, ruang pori total, bobot isi tanah, kadar air tanah, kedalaman efektif tanah, dan kadar C organik)
Analisis Laboratorium
PUSLITTANAK, 1994
2. Peta Tanah Skala 1:50.000 Survey Tanah PUSLITTANAK, 1994
3. Peta Jenis Penggunaan Lahan
Digitasi Peta Rupa- bumi Skala 1:50.000
BAKOSURTANAL, 1991
4. Peta Kerapatan Jaringan Drai-nase/hidrologi
Analisis dengan DEM SRTM LAPAN, 2005 5. Peta Tutupan/Penggunaan La-han Analisis Citra Landsat 11-02-1998 dan 10-09-2005 LAPAN, 2005
6. NDVI, LAI, Wetness Index, dan Temperatur Permukaan Lahan
Analisis Citra Land- sat 03-04-2002, 21- 05-2002, 08-07- 2002, dan 10-09- 2002 LAPAN, 2006 7.
8. Curah hujan harian dan Lamanya hujan
Stasiun Pengamat Iklim
BPTP Kaltim, 2006 9. Tinggi muka air (TMA) AWLR BPTP Kaltim, 2006 10. ETo (Evapotransipasi
acuan)
Penman-Monteith BPTP Kaltim, 2006 11. Kurva debit lengkung Tidak langsung
(Current Meter) dan
Langsung (Metode V-Notch)
Pada masing- masing outlet
B. Data Primer
1. Infiltrasi Tanah Pengukuran Lapang Pada 3 Sub DAS dan masing-masing respon hidrologis 2. Tinggi muka air (TMA) di 3
lokasi
AWLR Pada masing-
masing Sub DAS sesuai kelas tekstur
tanah (pasir, lempung, dan liat)
3. Curah hujan Penakar hujan semi- otomatis
Di tengah DAS Separi
Teknik pengambilan contoh untuk penentuan infiltrasi tanah dan kadar air tanah awal pada penelitian ini dilakukan dengan sengaja (purposive sampling) pada 3 Sub DAS Separi dan masing-masing respon hidrologis yang merupakan hasil kombinasi atau tumpang tepat antara peta tanah (karakteristik fisik tanah) dan peta tutupan lahan, serta distribusi hujan yang berbeda.
Untuk mengkonversi data tinggi muka air (TMA) menjadi debit aliran pada DAS Separi dihitung berdasarkan persamaan kurva lengkung debit di AWLR Separi (BPTP Kalimantan Timur, 2005) dan persamaannya adalah sebagai berikut : ………(1)
(
)
1,4874 MaksH
H
*
10,599
Q=
−
Q adalah debit aliran (m3 per detik), HMaks adalah tinggi maksimum antara dasar
sungai dengan sensor optik pada alat AWLR (m), dan H adalah tinggi muka air hasil pembacaan dari alat AWLR (m).
Untuk mengkonversi data tinggi muka air (TMA) menjadi debit aliran pada Sub DAS Soyi, Sub DAS Badin, dan Sub DAS Usup dihitung berdasarkan metode bendung (weir) tipe V-Notch (Kraattz dan Mahajan, 1982) dan persamaannya adalah sebagai berikut :
( )*(
)
*0,02832
2
tan
*
*
28
,
4
C
h
k
5/2Q=
θ
+
……….(2)Q adalah debit aliran (m3 per detik), C adalah koefisien debit, θ adalah sudut bendung (digunakan θ = 600), h adalah tinggi muka air dari dasar sudut bendung (m), dan k adalah faktor koreksi tinggi.
……(3) 2 6
*
10
*
10393334
,
6
*
63
0008744669
,
0
607165052
,
0
−
θ
+
−θ
=
C
...….
(4)θ
θ
θ
3,298*10
*
1,062*10
*
*
0003395
,
0
01449
,
0
−
+
−6 2−
−8=
k
3.2.2. Analisis Data
3.2.2.1. Metode Penentuan Parameter Masukan dan Sistem DAS A. Metode Penentuan Episode dan Distribusi Curah Hujan
Penentuan episode hujan didasarkan dari data curah hujan selama 5 tahun (tahun 2001 – 2005) dari stasiun iklim Separi (BPTP Kalimantan Timur). Penentuan episode hujan ini digunakan sebagai pembanding dalam menentukan besarnya curah hujan yang sering terjadi pada suatu periode tertentu dan atau kejadian banjir dalam tahapan analisis dan simulasi model. Tahapan metode penentuan episode hujan adalah sebagai berikut :
1. Data curah hujan (tahun 2001 – 2005) dari bulan-bulan basah (rata-rata curah hujan > evapotraspirasi potensial) dan bulan-bulan kering rata-rata curah hujan ≤ evapotraspirasi potensial) diurutkan menurut nilai dari yang terbesar sampai terkecil.
2. Ranking data disusun menurut data yang telah diurutkan (r = 1,2,3,..., j), dimana r = 1 untuk nilai terbesar dan r = j untuk nilai terkecil.
3. Penentuan periode ulang (return periode/T) dan peluangnya (P) dari curah hujan yang menyebabkan terjadinya banjir pada tahun 2001 dan 2005, yakni : T = (n + 1)/r, dan P = 1/T, dimana n : jumlah data pengamatan dan r : nomor urut dari besaran yang ditentukan.
4. Penentuan peluang tercapainya kejadian (R) pada no. 3, yakni : R = 1 – (1 – P)m, dimana m : prediksi waktu yang akan terjadi.
Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan simulasi model pendugaan banjir dalam penelitian ini adalah curah hujan 6 menitan di AWLR Separi. Penggunaan data curah hujan hanya pada AWLR Separi dikarenakan tidak adanya stasiun iklim otomatis yang mampu menyediakan data curah hujan 6 menitan di sekitar DAS Separi, khususnya di daerah hulu dan tengah. Untuk
menentukan apakah data curah hujan di AWLR Separi menyebar/terdistribusi secara menyeluruh pada DAS Separi, maka dilakukan uji berpasangan berganda antara curah hujan di AWLR Separi (mingguan dan dasarian) dengan data curah hujan di AWS Lempake pada taraf 5%. Hasil uji berpasangan berganda tersebut dijadikan dasar bahwa data curah hujan di AWLR Separi dapat mewakili secara menyeluruh terjadinya hujan yang menyebar/terdistribusi secara merata pada seluruh DAS Separi. Untuk mendapatkan data curah hujan wilayah yang terdistribusi secara merata di DAS Separi, maka dilakukan pemasangan alat penakar hujan semi-otomatis di daerah Seleko, Desa Bukitpariaman (Separi L- V), Kecamatan Tenggarong Seberang, Kabupaten Kutai Kartanegara pada koordinat X=520.237 dan Y=9.970.080.