PENGARUH PERUBAHAN TUTUPAN LAHAN TERHADAP
DEBIT SUNGAI DI DAERAH ALIRAN SUNGAI
CILIWUNG HULU
RIZKI TAUFIK HERMANSYAH
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Perubahan Tutupan Lahan Terhadap Debit di Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu adalah benar karya saya dengan arahan dari Komisi Pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2016
Rizki Taufik Hermanysah
ABSTRAK
RIZKI TAUFIK HERMANYSAH. Pengaruh Perubahan Tutupan Lahan Terhadap Debit di DAS Ciliwung Hulu. Dibimbing oleh BAMBANG DWI DASANTO.
Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung Hulu merupakan salah satu DAS yang sudah kritis sejak tahun 1984. Selama tiga sampai empat dasawarsa terakhir alih fungsi lahan di DAS Ciliwung Hulu terus meningkat, terutama hutan dan lahan terbangun. Alih fungsi lahan tersebut memiliki dampak yang cukup besar terhadap fungsi hidrologis di DAS Ciliwung Hulu. Hal ini dapat dilihat dengan semakin meningkatnya frekuensi kejadian ekstrim seperti banjir tahunan atau sepuluh tahunan di DAS Ciliwung khususnya di wilayah hilir. Tujuan dari penelitian ini untuk menganalisis pengaruh perubahan curah hujan dan tutupan lahan terhadap debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu dan menentukan pengaruh yang paling dominan terhadap perubahan debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu. Hasil dari penelitian, menunjukan bahwa debit aliran mengalami peningkatan sebesar 1.5 m3s -1 peningkatan tersebut diakibatkan oleh terjadinya perubahan tutupan/penggunaan lahan. Hasil uji statistik menunjukan curah hujan rata-rata tidak cukup bukti
(p-value, 0.331) memberikan pengaruh terhadap perubahan debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu. Sedangkan perubahan tutupan lahan cukup bukti (p-value, 0.006) memberikan pengaruh terhadap perubahan debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu dengan taraf nyata 0.05. Sehingga faktor dominan yang memiliki pengaruh terhadap perubahan debit yaitu efek dari perubahan tutupan lahan di DAS Ciliwung Hulu.
ABSTRACT
RIZKI TAUFIK HERMANYSAH. Effect of Land Cover Change on River Discharge in The Upper Ciliwung Watershed. Supervised by BAMBANG DWI DASANTO
Upper Ciliwung watershed is one of the watersheds that has been in critical condition since 1984. Over the past three to four decades, land use change in Upper Ciliwung Watershed has been continuously increasing, especially on forests and built area. Land use change has a considerable impact on the hydrological function of the Upper Ciliwung Watershed. This matter can be seen on the increasing of extreme events frequency such as annual or decadal floods in Ciliwung, especially in the downstream area. The purpose of this study is to analyze the effect of changes in precipitation and land use towards average discharge change that occurs in Upper Ciliwung watershed and to determine which factor has the most influence in changing the average discharge in Upper Ciliwung watershed. This study showed that the flow rate was increased by 1.5 m3s-1 which was resulted from land use change. Statistical test result showed that average rainfall change was not enough evidence (p-value, 0331) to give an effect in changing the average discharge in Upper Ciliwung watershed. While land use changes was an enough evidence (p-value, 0.006) to give an effect in changing the average discharge in Upper Ciliwung Watershed with significant level of 0.05. Therefore, the dominant factor that influence the changes in discharge is effects of land use change in Upper Ciliwung Watershed.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Mayor Meteorologi Terapan
PENGARUH PERUBAHAN TUTUPAN LAHAN TERHADAP
DEBIT SUNGAI DI DAERAH ALIRAN SUNGAI
CILIWUNG HULU
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2016
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2015 ini ialah daerah aliran sungai, dengan judul Pengaruh Perubahan Tutupan Lahan Terhadap Debit Sungai di DAS Ciliwung Hulu.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada orang tua dan keluarga penulis, yakni Ibu Aan Karwati dan Bapak Atek Hermansyah serta adik tercinta Nadila Putri Hermanysah atas segala do’a dan segala dukungan yang telah diberikan. Selain itu, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada:
1. Dr Bambang Dwi Dasanto, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah memberikan arahan, bimbingan saran dan motivasi dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.
2. Sonni Setiawan M.Si selaku pembimbing akademik penulis selama melakukan studi di Departeman GFM.
3. Keluarga besar penulis kakek, nenek, paman, bibi, kakak, adik yang tidak bisa ditulis satu persatu namanya yang telah memberikan dorongan moral dan moril selama penulis melaksanakan perkuliahan.
4. Dosen, staf dan seluruh civitas akademik Departemen Geofisikan dan Meteorologi yang telah memeberikan ilmu dan bantuan kepada penulis. 5. Keluarga sekaligus sahabat di GFM, Udin, Okta, Pacul, Doyok, Goler, Jali,
Bleki, Hede, dion, pradit dan yudi.
6. Sahabat dan teman main penulis, Siska, Tika, Dian, Aul, Zulva, Ocem, Angga, Alam, Agus, Ceppy, Nzum, Nurdin dan yang lainnya yang tidak bisa di sebut satu persatu.
7. Pihak yang telah membantu secara langsung penelitian dan penulisan, Haqi, Ikrom, Peppi, Kupang dan yang lainnya.
8. Semua yang telah membantu saya dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini yang tidak bisa disebutkan satu per satu.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2016
DAFTAR ISI
Kondisi Umum DAS Ciliwung Hulu 2
Limpasan Permukaan 3
Debit Sungai 3
Curah Hujan 3
Perubahan Penggunaan Lahan 4
Koefisien Runoff 4
METODE 5
Bahan 5
Alat 5
Prosedur Analisis Data 5
Perhitungan Koefisien Runoff 6
Analisis Hujan Wilayah 7
Uji Statistik 8
HASIL DAN PEMBAHASAN 11
Deskripsi DAS Ciliwung Hulu 11
Perubahan Tutupan Lahan 12
Analisis Data Hidrometeorologi 14
Uji Statistik Periode-1 dan Periode-2 15
SIMPULAN DAN SARAN 16
Simpulan 16
Saran 16
DAFTAR PUSTAKA 17
LAMPIRAN 19
DAFTAR TABEL
1. Jenis data dan sumber data yang digunakan pada penelitian 5
2. Nilai C berdasarkan tutupan lahan 7
3. Luas Tutupan Lahan di DAS Ciliwung Hulu 13
4. Nilai koefisien (C) dari tiap tutupan lahan di DAS Ciliwung Hulu 13
5. Uji-t dan uji-z 15
DAFTAR GAMBAR
1. Poligon Thiessen DAS Ciliwung Hulu 8
2. Pola curah hujan (P) dan debit (Q) DAS Ciliwung Hulu 11
3. Perubahan Tutupan Lahan di DAS Ciliwung Hulu 12
4. Curah hujan (P) tahunan DAS Ciliwung Hulu 14
5. Debit (Q) rata-rata tahunan DAS Ciliwung Hulu 14
DAFTAR LAMPIRAN
1. Peta Tutupan Lahan Tahun 1983 19
2. Peta Tutupan Lahan Tahun 1991 19
3. Peta Tutupan Lahan Tahun 1992 20
4. Peta Tutupan Lahan Tahun 2004 20
5. Peta Tutupan Lahan Tahun 2005 21
6. Peta Tutupan Lahan Tahun 2009 21
7. Peta Tutupan Lahan Tahun 2013 22
8. Data Curah Hujan Bulanan 23
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan suatu kesatuan sistem hidrologi yang memiliki peranan penting sebagai sistem dan penyangga kehidupan. Oleh karena itu kajian terhadap DAS merupakan kajian yang sangat penting dilakukan sehingga DAS dapat dikelola dengan baik dan berfungsi sebagaimana mestinya. DAS secara umum didefinisikan sebagai suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, dengan batas darat sebagai pemisah topografis dan batas laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruhi aktivitas daratan (PPRI 2012). DAS menurut Dephut (2013) secara fisiografi (geomorfologi), dibagi kedalam tiga kelas yaitu bagian hulu, tengah dan hilir. Secara fungsi bagian hulu berfungsi sebagai daerah resapan air (produksi), bagian tengah berfungsi sebagai
transport (pengangkut) material dan bagian hilir berfungsi sebagai tempat deposit (pengendapan).
DAS Ciliwung berdasarkan Surat Keputusan bersama Menteri Dalam Negeri, Menteri Kehutanan dan Menteri Pekerjaan Umum No: 19 tahun 1984 – No: 059/Kpts-11/1984 tanggal 4 April 1984 tentang penanganan konservasi tanah dalam rangka pengamanan DAS prioritas, termasuk kedalam 20 DAS super prioritas di Indonesia yang artinya DAS Ciliwung keadaanya sudah cukup kritis (rusak) sejak tahun 1980-an. Menurut Pawitan (2002) peningkatan kawasan pemukiman antara tahun 1981-1999 meningkat pesat sebesar 100%. Alih fungsi lahan tersebut berkaitan erat dengan perubahan selisih antara debit minimum dan maksimum (Lisnawati dan Wibowo 2010). Dampak yang ditimbulkan secara nyata adalah meningkatnya kejadian ekstrim, seperti banjir dan kekeringan. Pada periode tahun tersebut, peningkatan debit banjir di Katulampa meningkat sebesar 68% dan volume banjir sebesar 59% dari kondisi tahun 1981-1999 (Pawitan 2002). Selain peningkatan kawasan pemukiman, penurunan luas hutan di DAS Ciliwung Hulu sangat tinggi sehingga dapat meningkatkan debit aliran (Bosch dan Hewlett 1982). Namun selain dari perubahan tersebut, masih ada faktor lain yang dapat mempengaruhi debit aliran. Seperti penelitian yang telah dilakukan oleh Bruijnzeel (1990), dalam DAS skala kecil (< 1 km2) perubahan tutupan lahan menjadi penyebab utama terjadinya perubahan atau peningkatan rata-rata debit tahunan dalam suatu DAS. Sementara itu, dalam DAS skala besar (> 100 km2) hubungan tersebut tidak selalu menunjukan respon yang sama. Namun, ini tidak menutup kemungkinan bahwa dalam DAS skala besar perubahan tutupan/penggunaan lahan menjadi faktor utama dalam perubahan rata-rata debit tahunan dalam suatu DAS. Seperti penelitian yang dilakukan oleh Costa (2003) di sungai Tocantins (Amazone Tengah); secara statistik, perubahan debit di wilayah itu lebih di pengaruhi oleh perubahan/penggunaan lahan daripada perubahan curah hujan.
2
tutupan/penggunaan lahan atau perubahan iklim, termasuk dalam hal ini adalah perubahan curah hujan rata-rata yang terjadi di wilayah DAS Ciliwung Hulu.
Tujuan Penelitian
1. Menganalisis pengaruh perubahan curah hujan dan tutupan lahan terhadap debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu.
2. Menentukan pengaruh yang paling dominan terhadap perubahan debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu.
Hipotesis
H0 : kedua periode hujan memberikan pengaruh yang sama terhadap perubahan debit di DAS Ciliwung Hulu (u1 = u2)
H1 : kedua periode hujan memberikan pengaruh yang berbeda terhadap debit di DAS Ciliwung Hulu (u1 ≠ u2)
H0 : kedua periode perubahan lahan memberikan pengaruh yang sama terhadap perubahan debit di DAS Ciliwung Hulu (u1 = u2)
H1 : kedua periode perubahan lahan memberikan pengaruh yang berbeda terhadap debit di Ciliwung Hulu (u1 ≠ u2)
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan memberikan informasi, faktor manakah yang lebih besar pengaruhnya terhadap perubahan debit aliran pada suatu DAS, sehingga informasi ini dapat dijadikan pertimbangan dalam perencanaan konservasi DAS Ciliwung Hulu.
TINJAUAN PUSTAKA
Kondisi Umum DAS Ciliwung Hulu
Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung Hulu berada di wilayah admisistrasi Kabupaten Bogor dan Kota Bogor. DAS Ciliwung Hulu tepatnya berada di wilayah Taman Nasional Gunung Gede-Pangrango (TNGP). Secara geografis letaknya berada pada 106046’00’’ BT – 107000’00’’ BT dan 6037’50’’LS – 6046’00’’ LS. Luas wilayah DAS Ciliwung Hulu menurut BPDAS Ciliwung-Cisadane, memiliki luas 14.876 Ha dan terbagi ke dalam empat Sub DAS, yaitu : Sub DAS Ciesek, Sub DAS Hulu Ciliwung, Sub DAS Cibogo Cisarua, dan Sub DAS Ciseureupan Cisukabirus.
3
Limpasan Permukaan
Limpasan permukaan adalah aliran air yang mengalir di permukaan baik dalam bentuk kanal atau anak sungai yang pada akhirnya terkumpul/mengalir di sungai utama (Ward 1967). Sementara menurut Windarto et al (2008) limpasan permukaan dapat diartikan sebagai air yang dalam perjalanannya menuju lokasi tertentu yang selalu berada diatas permukaan tanah. Aliran permukaan relatif pendek sehingga mengakibatkan aliran permukaan cepat mencapai kanal/sungai di wilayah DAS. Aliran permukaan jika terjadi dalam jumlah yang banyak, dapat menjadi faktor penting sebagai penentu debit sungai. Satuan dari limpasan permukaan adalah volume per satuan waktu, atau di Indonesia biasanya ditulis dalam m3/detik.
Limpasan dalam siklus hidrologi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Sosrodarsono dan Takeda 1993):
1. Faktor iklim
a) Presipitasi: jenis, intensitas, durasi, distribusi waktu, frekuensi, arah pergerakan curah hujan, curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah. b) Evaporasi: suhu, radiasi matahari, kelembaban udara, angin, tekanan udara,
kandungan bahan-bahan yang dapat mencair, keadaan dan sifat-sifat evaporasi permukaan.
2. Karakteristik DAS
a) Faktor geometri: ukuran, bentuk, elevasi DAS dan kerapatan drainase. b) Faktor fisik: tataguna lahan, infiltrasi, jenis tanah, kondisi geologi, kapasitas
air tanah dan topografi.
Debit Sungai
Debit sungai merupakan volume aliran pada suatu sungai pada periode waktu tertentu. Debit sungai memiliki nilai yang fluktuaktif atau selalu terjadi perubahan dalam setiap waktu yang diakibatkan oleh perubahan penggunaan lahan (Pawitan 1999). Debit maksimum diartikan sebagai aliran terbesar, sedangkan debit minimum diartikan sebagai aliran terkecil dalam suatu periode tertentu.
Pengamatan debit sungai dalam jangka waktu yang panjang dapat memberikan manfaat yang besar sebagai pengendalian sungai, peramalan banjir, pengendalian banjir dengan bendung, pemanfaatan air (Pertanian, industri atau rumah tangga), dan penentuan kapasitas bendung (Sosrodarsono dan Takeda 1993).
Curah Hujan
4
Curah hujan memiliki hubungan dengan limpasan, yang menunjukan semakin tinggi curah hujan maka limpasan juga akan meningkat. Menurut Seyhan (1990) ada empat tipe peningkatan limpasan yang disebabkan oleh curah hujan, yaitu :
1. I<fc : tidak terdapat limpasan permukaan
P<dlt : semua air yang di infiltrasikan tetap pada mintakat (zona) tak jenuh 2. I<fc : tidak terdapat limpasan permukaan
P>dlt : pengisian kembali air tanah dengan jumlah yang sama dengan P 3. I>fc : terdapat limpasan permukaan
P<dlt : tidak terdapat pengisian kembali air tanah 4. I>fc : terdapat limpasan permukaan
p>dlt : pengisian kembali air tanah Keterangan :
I : intensitas curah hujan P : curah hujan
fc : kapasitas infiltrasi dlt : defisiensi lengas tanah
Perubahan Penggunaan Lahan
Penggunaan lahan adalah bentuk intervensi manusia terhadap lahan untuk memenuhi kebutuhan hidup baik material ataupun spiritual (Arsyad 2010). Menurut Martin (1993), perubahan penggunaan lahan adalah bertambahnya suatu penggunaan lahan dari satu sisi penggunaan ke penggunaan lain dalam suatu waktu tertentu. Perubahan penggunaan lahan memiliki dampak yang begitu besar bagi lingkungan. Menurut Seyhan (1990) perubahan lahan tidak akan menimbulkan masalah yang serius sepanjang mengikuti keadaan konservasi tanah dan air serta kelas kemampuan lahan. Pada aspek hidrolika, perubahan penggunaan lahan dapat berpengaruh langsung terhadap karakteristik penutupan lahan sehingga dapat mempengaruhi sistem tata air DAS. Perubahan penggunaan lahan dapat mengakibatkan perubahan pada respon hidrologi DAS seperti produksi air, erosi dan sedimen.
Hutan dalam hidrologi memiliki pengaruh yang sangat besar. Fungsi hutan jika terganggu walau hanya dalam skala yang kecil dapat berdampak besar pada fungsi hidrologi. Menurut Calder (1998) ada enam aspek pengaruh hutan terhadap fungsi hidrologi, yaitu: hutan dapat meningkatkan curah hujan, hutan meningkatkan aliran sungai, hutan mengatur fluktuasi aliran sungai, hutan mengurangi erosi, hutan mengurangi banjir dan hutan meningkatkan mutu pasokan air.
Koefisien Runoff
5 akan lebih sedikit karena adanya tajuk yang berperan dalam intersepsi dan tingginya infiltrasi akibat tingginya kapasitas penyerapan serasah (Wibowo 2008).
METODE
Bahan
Data dan sumber data yang digunakan untuk mendukung penelitian ini adalah:
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer dengan software Microsoft Office (word dan excel), Arc GIS 10.1, ErMapper, GrADS dan MiniTab.
Prosedur Analisis Data
Penelitian dilakukan dengan menggunakan data historis dari debit, curah hujan, dan peta penggunaan lahan. Data yang digunakan adalah data tahun 1983-2013. Data 31 tahun tersebut, dibagi menjadi dua periode masing-masing selama 10 tahun yaitu Periode-1 (1983-1992) dan Periode-2 (2004-2013). Data koefisien
runoff didekati dengan menggunakan data penggunaan lahan tahun 1983, 1991, 1992, 2004, 2005, 2009 dan 2013. Data curah hujan menggunakan data hasil pengukuran dari stasiun Katulampa, Gadog, Citeko, Cilember dan Gn. Mas. Data debit menggunakan data hasil pengukuran di stasiun Katulampa tahun 1983-2013. Tabel 1 Jenis data dan sumber data yang digunakan pada penelitian
No Jenis data Sumber data
1 Peta penggunaan lahan DAS Ciliwung Hulu, skala 1:50,000 tahun 1983 dan 1992
Bappeda Kab. Bogor
2 Citra Landsa 5 dan 7 path/row 122/65 tahun 1991, 2004, 2005, 2009 dan 2013
http://glovis.usgs.gov
3 Data debit sungai harian Stasiun Bendung Katulampa tahun 1983 dan 2013
Balai Besar Wilayah Sungai Ciliwung-Cisadane 4 Data curah hujan bulanan tahun 1983-2013 Balai Besar Wilayah
6
Perhitungan Koefisien Runoff
Nilai Koefisien Runoff (C) didapatkan dari penurunan peta penggunaan lahan. Langkah dalam menghitung nilai C, yaitu:
1) Membuat Peta Penggunaan Lahan
Peta penggunaan lahan dibuat dengan cara melakukan klasifikasi penggunaan lahan dari data citra Landsat 5 dan 7. Klasifikasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah klasifikasi tidak terbimbing (unsupervised classification). Data yang digunakan pada penelitian yaitu tahun 1983, 1991, 1992, 2004, 2005, 2009 dan 2013.
Langkah Kerja:
2) Menghitung Nilai koefisien runoff (C) rata-rata DAS
Hasil dari klasifikasi yang dilakukan, jenis penggunaan lahan dibagi menjadi empat kategori, yaitu: hutan skunder, ladang/tegalan, kebun campuran dan lahan terbangun. Untuk menghitung nilai C rata-rata digunakan rumus:
�
� =∑ ���� �=
∑��= �� (1)
Dimana :
Ai = Luas penggunaan/tutupan lahan ke-i (ha),
Ci = Koefisien limpasan untuk penggunaan/tutupan lahan ke-i, n = Jumlah jenis penggunaan/tutupan lahan.
7 Nilai C dari tiap tutupan lahan diperoleh dari tabel berikut:
Analisis Hujan Wilayah
Analisis hujan wilayah dilakukan karena kejadian hujan pada setiap wilayah sangat bervariasi. Untuk wilayah yang luas, satu alat penakar hujan tidak cukup untuk menggambarkan curah hujan wilayah tersebut. Curah hujan wilayah dapat dihitung dengan menggunakan beberapa macam metode. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode poligon Thiessen. Data yang digunakan yaitu curah hujan bulanan dari tahun 1983-2013. Stasiun pengukuran hujan yang digunakan adalah stasiun Katulampa (2.39%), Gadog (16.91%), Citeko (22.71%), Cilember (26.52%) dan Gunung Mas (31.47%).
Tabel 2 Nilai C berdasarkan tutupan lahan
No Penggunaan/tutupan Lahan Nilai C
1 Hutan Primer 0.01
2 Hutan Sekunder 0.05
3 Kebun Campuran 0.5
4 Ladang/Tegalan 0.5
5 Perkebunan 0.5
6 Semak Belukar 0.3
7 Sawah 0.2
8 Jalan Aspalt 0.7
9 Lahan Terbuka 0.95
10 Pemukiman 0.9
8
�̅ =
� +� +⋯+�� �� +� +⋯+��
=
∑��= �� �
�
(2)
Ṝ = nilai kedalaman / jeluk rata-rata curah hujan (mm) R1, R2, R3 dan Rn = nilai jeluk curah hujan stasiun 1,2,3 hingga ke n (mm)
Ri = nilai jeluk curah hujan stasiun ke- i (mm)
i = 1,2, 3,.... n
A1, A2, A3 dan An = luas area poligon 1, 2, 3 hingga ke n A = total luas area tangkapan air
Uji Statistik
Uji statistik yang digunakan adalah uji-t dan uji-z. Tujuan uji statistik yaitu untuk melihat perubahan antara periode-1 dan periode-2 dari ketiga data yang telah diolah. Uji-t dan uji-z sebagai alat analisis data harus memiliki beberapa syarat. Persyaratan tersebut, antara lain (Siregar 2014):
1. Data diasumsikan berdistribusi normal
2. Bila permasalahan lebih dari satu variabel, maka variabel terikat (dependent) datanya harus bersifat interval atau rasio. Sedangkan untuk variabel bebas (independent) datanya harus berbentuk nominal atau ordinal. Data harus independen satu sama lain.
3. Uji-t digunakan untuk data dengan jumlah sampel n < 30, sementara uji-z jumlah sampel n > 30
4. Data berjenis probability sampling
5. Data berjenis interval atau rasio
9
Prosedur Uji-t
1. Membuat hipotesis (H0 dan H1) dalam uraian kalimat
H0 : Pernyataan atau dugaan yang menyatakan nilai paling rendah atau sama dengan dari suatu objek penelitian.
H1 : Pernyataan atau dugaan yang menyatakan nilai paling tinggi atau maksimum dari suatu objek penelitian
2. Membuat hipotesis (H0 dan H1) model statistik H0 : � = � H1
:
� ≠ � � = nilai dugaan� = objek penelitian
3. Menentukan risiko kesalahan � (selang kepercayaan/taraf signifikan) 4. Kaidah pengujian
Jika :− � �,�− = ℎ� ��, maka H0 diterima Jika : − � �,�− ≠ ℎ� ��, maka H0 ditolak 5. Menghitung ℎ� �� dan �
Menghitung nilai rata-rata pengamatan
�̅ =∑ ��
� (3)
�� = hasil pengamatan
� = jumlah pengamatan
Menentukan nilai standar deviasi sampel
= √∑ ��−�̅ mengetahui hipotesis mana yang akan diterima berdasarkan kaidah pengujian
8. Mengambil keputusan Menerima atau menolak H0
Prosedur Uji-z
1. Membuat hipotesis (H0 dan H1) dalam uraian kalimat
H0 : Pernyataan atau dugaan yang menyatakan nilai paling rendah atau sama dengan dari suatu objek penelitian.
10
2. Membuat hipotesis (H0 dan H1) model statistic H0 : � = � H1 : � ≠ �
� = nilai dugaan
� = objek penelitian
3. Menentukan risiko kesalahan � (selang kepercayaan/taraf signifikan) 4. Kaidah pengujian
Jika : −� � �,�− = �ℎ� ��, maka H0 diterima Jika : −� � �,�− ≠ �ℎ� ��, maka H0 ditolak 5. Menghitung �ℎ� �� dan � �
Menghitung nilai rata-rata pengamatan
�̅ =∑ ��
� (6)
�� = hasil pengamatan
� = jumlah pengamatan
Menentukan nilai standar deviasi sampel
� = √∑ ��−�̅
�− (7)
s = standar deviasi
�̅ = rata-rata pengamatan
Menghitung nilai ℎ� ��
z n =X̅−μ /√n (8)
Menentukan nilai � �
Nilai � � didapatkan dari tabel distribusi normal dengan cara
1 − � = � Kemudian nilai � dicari pada tabel distribusi normal. 6. Membandingkan �ℎ� �� dan � �
Tujuan dari membandingkan antara �ℎ� �� dan � � adalah untuk mengetahui hipotesis mana yang akan diterima berdasarkan kaidah pengujian
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
Deskripsi DAS Ciliwung Hulu
Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung Hulu berada di wilayah admisistrasi Kabupaten Bogor dan Kota Bogor. DAS Ciliwung Hulu tepatnya berada di wilayah Taman Nasional Gunung Gede-Pangrango (TNGP). Secara geografis letaknya berada pada 106046’00’’ BT – 107000’00’’ BT dan 6037’50’’LS – 6046’00’’ LS. Luas DAS Ciliwung Hulu menurut BPDAS Ciliwung-Cisadane adalah sekitar 14.876 Ha (±148 km2) dan terbagi ke dalam empat Sub DAS, yaitu : Sub DAS Ciesek, Sub DAS Hulu Ciliwung, Sub DAS Cibogo Cisarua, dan Sub DAS Ciseureupan Cisukabirus.
Pola hujan di Ciliwung Hulu adalah tipe monsunal yaitu curah hujan yang dipengaruhi oleh pergerakan angin monsun. Seperti ditunjukan pada Gambar 2, pola tersebut umumnya memiliki satu puncak hujan maksimum pada Januari atau Desember dan hujan minimum pada Juli atau Agustus.
Pola monsunal ditandai oleh grafik berbentuk huruf “V”. Hujan minimum
terjadi pada saat monsun timur atau pada saat pergerakan massa udara dari wilayah Timur Indonesia ke arah barat Indonesia (wilayah Australia ke arah Laut Cina Selatan). Monsun barat terjadi pada saat pergerakan massa udara dari arah barat menuju timur Indonesia dengan membawa banyak uap air, ini menyebabkan musim hujan di DAS Ciliwung Hulu (Yulihastin 2012). Perbedaan antara musim kemarau dan musim hujan pada pola monsunal dapat tergambar secara jelas. Musim kemarau curah hujan bulanan kurang dari 150 mm sementara pada musim hujan curah hujan lebih dari 150 mm. Efek dari pola curah hujan tersebut berpengaruh terhadap aliran permukaan. Seperti pola hujan yang didapatkan, debit sungai yang terukur di stasiun pengukuran Katulampa mengikuti pola tersebut. Debit maksimum terjadi pada saat curah hujan tinggi dan debit minimum terjadi pada saat curah hujan minimum.
Gambar 2 Pola curah hujan (P) dan debit (Q) DAS Ciliwung Hulu tahun 1983-2013
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
12
Perubahan Tutupan Lahan
Perubahan tutupan lahan di DAS Ciliwung Hulu dari tahun 1983-2013 mengalami perubahan yang sangat signifikan, terutama perubahan hutan dan lahan terbangun. Perubahan tersebut terjadi akibat bertambahnya populasi manusia yang diikuti oleh kebutuhan hidup seperti sandang dan papan. Perubahan tutupan lahan tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.
Hutan dan lahan terbangun memiliki laju perubahan yang sangat tinggi di DAS Ciliwung Hulu. Selama kurun waktu 31 tahun (1983-2013), hutan mengalami penurunan luas sekitar 1816 ha. Sementara untuk lahan terbangun, laju perubahan terus bertambah luas sekitar 3541 ha. Sedangkan untuk area tutupan lahan lainnya cenderung hanya mengalami perubahan lebih kecil dibanding area hutan dan lahan terbangun. Jika perubahan tersebut dibagi menjadi dua periode, periode-1 (1983-1992) dan periode-2 (2004-2013) laju perubahan yang paling besar terjadi pada periode-2 dan ini dapat dilihat pada Tabel 3.
Periode 1
a) b)
Periode 2
c) d)
Gambar 3 Perubahan Tutupan Lahan di DAS Ciliwung Hulu; Tahun 1983 (a), 1992 (b), 2004 (c) dan 2013 (d)
13
Perubahan tutupan lahan pada penelitian ini memiliki pengaruh terhadap nilai koefisien runoff. Perubahan tersebut diakibatkan oleh nilai koefisien runoff dari tiap tutupan lahan memiliki nilai yang berbeda-beda. Nilai koefisien runoff ditunjukan oleh angka 0-1. Angka tersebut memiliki arti seberapa besar kemampuan suatu lahan dalam melimpaskan air hasil presipitasi. Selama 31 tahun, nilai koefisien
runoff di DAS Ciliwung Hulu terus mengalami peningkatan. Faktor utama yang sangat mempengaruhi nilai koefisien runoff tersebut adalah berkurangnya area hutan sebagai daerah tangkapan air dan semakin bertambahnya area terbangun yang diketahui memiliki nilai koefiseien runoff paling tinggi. Nilai terbobit dari koefisien
runoff di DAS Ciliwung Hulu secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 4.
Laju perubahan lahan berbanding lurus dengan perubahan nilai koefisien
runoff, hal ini terlihat dari perubahan nilai koefisien selama periode-1 sebesar 0.045 sementara selama periode-2 sebesar 0.097. Efek dari perubahan nilai C tersebut yaitu pada periode-2 air hasil presipitasi akan lebih banyak menjadi limpasan daripada periode-1.
Perubahan tutupan lahan di DAS Ciliwung Hulu secara teoritis dapat mengakibatkan perubahan debit di area tersebut karena dengan adanya alih fungsi area tangkapan air menjadi area terbangun (Cheng 1999). Nilai selisih antara debit maksimum dan minimum semakin besar. Menurut Lisnawati dan Wibowo (2010), penurunan tiap hektar area bervegetasi hutan dapat meningkatkan selisih debit maksimum dan minimum sebesar 0.027 m3s-1 sementara jika terjadi peningkatan area terbangun, tiap hektarnya dapat mengakibatkan peningkatan selisih debit maksimum dan minimum sebesar 0.072 m3s-1.
Tabel 3 Luas Tutupan Lahan di DAS Ciliwung Hulu; dalam satuan hektar (Ha).
Tutupan Lahan Periode 1 Periode 2
1983 1992 2004 2013
Hutan 7156 6263 5650 5340
Ladang / tegalan 4486 3514 4638 3823
Kebung campuran 3309 4565 3331 2216
Lahan Terbangun 37 646 885 3578
Tabel 4 Nilai koefisien (C) dari tiap tutupan lahan di DAS Ciliwung Hulu
Tutupan Lahan Periode-1 Periode-2
1983 1992 2004 2013
14
Analisis Data Hidrometeorologi
Hasil pengukuran yang dilakukan selama 31 tahun didapatkan angka curah hujan wilayah di DAS Ciliwung Hulu sebesar 2294-4082 mm tahun-1. Sementara menurut penelitian Nugraha (2008), CH tahunan Ciliwung Hulu berada di kisaran 2929-4956 mm tahun-1 dengan bulan basah 10.9 bulan per tahun dan bulan kering 0.6 bulan per tahun. Menurut penelitian Van der Weert (1994) curah hujan tahunan rata-rata di Jawa Barat pada periode 1922-1929 dan 1979-1986 mengalami peningkatan dari 2454 mm menjadi 2470 mm tahun-1.
Debit aliran permukaan wilayah DAS Ciliwung Hulu yang terukur di Stasiun Bendung Katulampa selama 31 tahun mengalami perubahan seperti halnya nilai curah hujan. Perubahan tersebut karena nilai debit sangat dipengaruhi oleh air hasil Gambar 4 Curah hujan (P) tahunan DAS Ciliwung Hulu (1983-2013); ∎
Periode-1,∎ Periode-2
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013
m
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013
m
3s
15 presipitasi yang terjadi pada wilayahnya. Hasil pengukuran debit selama 31 tahun tersebut dapat dilihat pada Gambar 5.
Berbeda dengan nilai curah hujan, yang menunjukan peningkatan dari tiap periode, nilai debit rata-rata tahunan pada periode-1 dan periode-2 memiliki pola yang berbeda. Pada periode-1 debit tahunan cenderung konstan sementara pada periode-2 debit mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Hal ini terjadi karena pada periode-1 kondisi di wilayah kajian area hutan masih luas dan area lahan terbangun masih sedikit. Sementara pada periode-2 area hutan yang terus menurun dan lahan terbangun terus meningkat, sehingga mengakibatkan air hasil presipitasi langsung menjadi limpasan permukaan yang menyebabkan debit sungai di Ciliwung Hulu semakin meningkat. Arsyad (2010) menjelaskan, hutan merupakan lahan paling efektif sebagai daerah resapan air, sedangkan pemukiman memiliki kemampuan dalam meresap air sangat rendah karena lantai permukaan tanahnya mengalami pengerasan sehingga air yang diserap akan lebih sedikit dibandingkan dengan air yang menjadi limpasan.
Uji Statistik Periode-1 dan Periode-2
Uji statistik digunakan untuk mendukung pernyataan hipotesis dalam menunjukan pengaruh mana yang secara nyata mengakibatkan perubahan debit rata-rata di DAS Ciliwung Hulu. Uji statistik yang dilakukan yaitu uji rata-rata dengan menggunakan uji-t dan uji-z. Untuk data sampel dengan nilai ragam yang diketahui (data, n < 30) digunakan uji-t, untuk data koefisien runoff. Sedangkan untuk data yang nilai ragamnya tidak diketahui (data, n > 30) digunakan uji-z, yaitu data curah hujan dan debit (Costa 2003). Risiko kesalahan (taraf signifikan) yang digunakan adalah sebesar �, 0.05. Hal ini menunjukan bahwa hasil uji statistik memiliki tingkat kepercayaan sebesar 95%. Berikut hasil uji statistik yang telah dilakukan:
Hipotesis dari penelitian ini yaitu, hipotesis nihil (nol) menunjukan kedua periode memberikan pengaruh yang sama terhadap perubahan debit di DAS Tabel 5 Uji-t dan uji-z pada periode 1 (1983-1992) dan periode 2 (2004-2013)
Curah Hujan
Debit (m s-1) Koefisien Runoff (mm bulan-1)
Periode Periode Periode
16
Ciliwung Hulu (� = � . Sementara hipotesis alternatifnya adalah kedua periode memberikan pengaruh yang berbeda terhadap perubahan debit di DAS Ciliwung Hulu (� ≠ � ). Hipotesis tersebut berlaku untuk data curah hujan dan koefisien
runoff, karena keduanya menggunakan uji statistik dua arah.
Keputusan yang didapatkan dari hasil uji statistik terhadap curah hujan rata-rata dan koefisien runoff pada penelitian ini, yaitu curah hujan rata-rata pada periode-1 dan periode-2 tidak mengalami perubahan. Hal ini disebabkan pada saat uji hipotesis p-value curah hujan (0.331) adalah lebih besar daripada taraf signifikan (0.05) yang telah ditentukan, sehingga keputusannya menerima H0 (hipotesis nihil). Sementara itu, koefisien runoff rata-rata pada periode-1 dan periode-2 mengalami perubahan, karena pada saat uji hipotesis p-value dari koefisien runoff (0.006) lebih kecil daripada taraf signifikan (0.05); artinya, keputusan yang di ambil yaitu menolak H0 (hipotesis nihil); dengan kata lain menerima H1 (hipotesis alternatif).
Kesimpulan dari hasil uji statistik menunjukan bahwa dari perubahan curah hujan rata-rata dari dua periode tersebut secara nyata tidak cukup bukti memiliki pengaruh terhadap perubahan debit rata-rata, sementara perubahan tutupan lahan cukup bukti memberikan pengaruh terhadap perubahan debit rata-rata pada periode-1 dan periode-2 di DAS Ciliwung Hulu. Hasil penelitian lain yang dilakukan di Sungai Tocantins (Amazone Tengah) menunjukan bahwa dalam periode yang panjang dan wilayah yang luas, perubahan debit lebih banyak dipengaruhi oleh perubahan tutupan lahan daripada faktor perubahan iklim (curah hujan) (Costa et al
2003).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Curah hujan dan tutupan lahan pada dasarnya memiliki pengaruh terhadap perubahan debit di DAS Ciliwung Hulu. Namun setelah dilakukan uji statistik, curah hujan rata-rata pada periode-1 dan periode-2 tidak cukup bukti mengalami perubahan, sedangkan koefisien runoff pada periode yang sama cukup bukti mengalami perubahan. Sehingga dapat diketahui bahwa perubahan debit rata-rata bulanan yang terjadi di DAS Ciliwung Hulu faktor utamanya yaitu akibat dari perubahan tutupan lahan, karena curah hujan antara periode-1 dan periode-2 tidak mengalami perubahan secara nyata.
Saran
17
DAFTAR PUSTAKA
[BPDAS] Balai Pengelolaan DAS Ciliwung – Citarum. 2003. Laporan Akhir Rencana Pengelolaan DAS Terpadu DAS Ciliwung.
[Dephut] Departemen Kehutanan. 2013. Pedoman Identifikasi Karakteristik Daerah Aliran Sungai.
[PPRI] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia. PPRI nomor 37 tahun 2012 tentang Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Indonesia.
Arsyad S. 2010. Konserversi Tanah dan Air. Bogor (ID): IPB Press.
Bosch JM, Hewlett JD. 1982. A review of catchment experiments to determine the effect of vegetation changes on water yield and evapotranspiration. Journal of Hydrology 133: 323-333
Bruijnzeel LA. 1990. Hydrology of Moist Forests an the Effects of Conversioan: A State of Knowledge Review. Amsterdam (NL): Free University.
Calder IR. 1998. Water Resources and Land Use Issu. Syterm Wide Initiative on Water Management. Paper No 3. IWMI. Colombo. Sri Lanka (SL)
Change GW. 1999. Forest change: hydrological effects in the upperYangtze river valley. Ambio. 28: 457-459
Koopmans Lambert H. 1987. Statistika Kontemporer. Bambang Sumantri. Penerjemah. Bogor (ID): IPB Press. Terjemahan dari: Introduction to Contemporary Statistical Methods
Lisnawati Y, Wibowo A. 2010. Analisi fluktuasi debit air akibat perubahan penggunaan lahan di kawasan Puncak Kabupaten Bogor. Jurnal Penelitian Hutan Tanam. 7(4): 221-226
Martin LRG. 1993. Accuracy Assessment of Landsat Based Visual Change Detection Method Applied to The Rural Urban Fringe. Photogammetry Enggineering and Remote Sensing 5(5): 209-251
Mukhoriyah, Bambang Trisakti. 2014. Kajian Kondisi Daerah Tangkapan Air Danau Krinci Berdasarkan Perubahan Penutupan Lahan dan Koefisien Aliran Permukaan .Lapan (ID): Deteksi Parameter Geobiofisik dan Diseminasi Pengindraan Jauh.
Nugraha R. 2008. Pemanfaatan penginderaan jauh dan sistem informasi geografis dalam pemetaan lahan kritis dan ciliwung hulu bogor [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Nugroho, Sutopo P. 2002. Pergeseran kebijakan dan paradigma baru dalam pengelolaan daerah aliran sungaidi Indonesia. Teknik Lingkungan. 4(3): 136-142 Pawitan H. 1999. Penilaian kerentanan dan daya adaptasi sumberdaya air terhadap perubahan iklim. Makalah Lokakarya Nasional – Kantor Kementrian Negara Lingkungan Hidup, Jakarta (ID).
18
Risyanto. 2007. Aplikasi hec-hms untuk perkiraan hidrograf aliran di das ciliwung bagian hulu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
Seyhan E. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Yogyakarta (ID): Gadjahmada University Press
Siregar S. 2014. Statistik Parameter untuk Penelitian Kuantitatif. Jakarta (ID): Bumi Aksara.
Sosrodarsono S, K Takeda. 1993. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta (ID): Pradnya Pramita.
Ward. 1967. Principles of Hydrology. England (GB): Mc-Graw Hill Publishing Company.
Wibowo, Hendro dan Danuarti, D. 2008. Estimasi Nilai koefisien Aliran DAS Citarum Hulu Menggunakan Transformasi NDVI Citra Landsat. Prosiding Seminar Nasional Limnologi IV 2008.
Windarto J, Hidayat P, Suripin, M januar JP. 2008. Model Prediksi Tinggi Muka Air Sungai Kali Garang Semarang dengan Jaringan Syaraf Tiruan. Teknik. 29 (3): 189-195.
19
LAMPIRAN
Lampiran 1 Peta Tutupan Lahan Tahun 1983
20
Lampiran 3 Peta Tutupan Lahan Tahun 1992
21 Lampiran 5 Peta Tutupan Lahan Tahun 2005
22
23 Lampiran 8 Data Curah Hujan Bulanan (mm)
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 28 Juni 1993 dari ayah Atek Hermansyah dan ibu Aan Karwati. Penulis adalah putra pertama dari dua bersaudara. Tahun 1998 merupakan awal karir penulis terjun dalam dunia pendidikan formal dengan memasuki TK PGRI Rancakalong. Tahun 1999 selanjutnya penulis meneruskan ke jenjang pendidikan dasar di SD Negeri Babakan. Tahun 2005 penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negri 2 Rancakalong. Tahun 2008 penulis lulus disalah satu SMA Negri favorit di Sumedang yaitu SMA Negri Situraja. Tahun 2011 penulis lulus dari SMA Negeri Situraja dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) Melalui jalur SNMPTN Undangan dan diterima di Departemen Geofisika dan Meteorologi (GFM), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
