uop
puo
soy uo
qns
pasn
puo puo
puo
OM)
puo aq uo
Lokakarya DAS: Inisiatif Data" 5 September 2007
Terdapat tiga jenis model hodrologi, yaitu model yang bersifat ernpiris, konseptual dan teoritis (Xu dan Singh 1998). Model ernpiris dicirikan penggunaan persamaan statistika baik linear rnaupun non-linear dalam menghubungkan antara input dan output. Model ini tidak rnenggambarkan proses fisik yang terjadi sehingga sering disebut sebagai black box model. Model konseptual dibangun dengan rnernpertimbangkan proses fisik yang terjadi dengan rnelakukan penyederhanaan. Dalam menggambarkan proses fisik yangterjadi, model ini rnelibatkan satu atau lebih parameteryang harus dikalibrasi dan divalidasi. Model yang paling kornpleks adalah model teoritis a t a u juga disebut sebagai proses fisik. Hal ini dikarenakan, model dibangun menyerupai keadaan sesungguhnya sehingga melibatkan persarnaan rnatematika yang (lihat Thomas d a n 1986; Biftu dan Can skala ruang, model hidrologi dibagi menjadi dua, yaitu distributed model dan lumped model. Pada lumped model, DAS diibaratkan suatu titik sehingga mengabaikan keragaman spasial.
Proses-proses hidrologi yang terjadi pada suatu sistem DAS adalah proses yang rnelibatkan faktor-faktor iklirn dan fisiografik yang bervariasi baik ruang rnaupun waktu (Mehrotra d a n Singh 1998). Model neraca air bulanan d a p a t digunakan untuk menggambar-kan proses yang terjadi, yaitu hujan sebagai rnasukan yang akan
menghasilkan evapo-transpirasi dan (Vandewiele e t Vandewiele dan Win
1998; Makhlouf dan Xiong dan Guo Khan et Model ini telah
diterapkan pada berbagai tipe (Xu Vandiwiele etal. &Win 1998;
Mehrotra dan Singh 1998) d a n digunakan untuk rnengetahui darnpak perubahan iklirn Zhang d a n Liu d a n penutupan lahan e t 2005; Wilk al. terhadap SDA. Akan tetapi model neraca air ini erat kaitannya dengan model lumped sehingga tidakmarnpu menjelaskan distribusispasial dari komponen neraca airdi DAS (lihat Vandewiele et al. Mehrotra and Singh 1998; Khan Makhlouf and
Xiong and Guo Berdasarkan ini, karni program neraca air bulanan yang
kebutuhan datanya tidak terlalu besar dan bersifat spatially explicit sehingga mampu menunjukkan distribusi spasial dari komponen neraca air.
merupakan suatu perangkat lunak yang bisa diperoleh dan digunakan secara gratis untuk jangka waktu yang tidak terbatas. s a t u bahasa pernrograman
yang termasuk kedalam kelornpok ini adalah 5.0). Selain
itu, mernpunyai beberapa keunggulan, antara lain rnarnpu dijalankan pada sistem operasi kornputer, rnerupakan bahasa pernrograrnan berorientasi obyek,
tersedia kornponen-kornponen pendukung (add on) yang bisa didapatkan secara gratis. Adanya beberapa keunggulan tersebut, pernbuatan program neraca air yang karni
menggunakan 5.0 dan dinarnakan dengan perangkat
wilayah
DAS Cicatih yang secara adrninistratif terrnasuk ke dalarn wilayah Kabupaten
Sukaburni digunakan untuk DAS ini mencakup wilayah dengan luas
sekitar ha d a n rnerniliki lirna sub-DAS, yaitu sub-DAS Cicatih hulu,
Cipalasari, Ciheulang d a n Cikembar. Ketinggian wilayah ini berkisar antara m di outlet
dalam Pengembangan Perangkat Neraca Air Kasus
DAS sampai 3.000 m di bagian hulu DAS yangrnerupakan daerah Gunung di d a n Cede-Pangrango di bagian kanan. Penutupan lahan di DAS ini terdiri dari
kebunlperkebunan ladang pemukiman (13%) dan sisanya
adalah semak belukar dan tubuh air. hujan rata-rata tahunan di wilayah ini mencapai sedangkan suhunya adalah 26°C.
: Digital Elevation Model
T
Gambar Diagram alir pernrograman yang diterapkan oleh JavaWB
2.2 data
Diagram alir pernrograman yang digunakan oleh JavaWB dalam proses penghi- tungan komponen-komponen neraca air, seperti evapotranspirasi aktual (AET), Kadar Air (KAT), surplus (S) defisit (D) air disajikan dalam Gambar JavaWB rnernbutuhkan dua jenis data, yaitu data spasial dan tabular. Data spasial terdiri dari peta penutupan lahan, tekstur isohiet, ketinggian, d a n lintang. Semua d a t a spasial yang masih berformat analog diubah rnenjadi data dijital, selanjutnya ditransfer menjadi f o r m a t vektor, diproyeksikan ke sistem UTM, dipotong sesuai dengan DAS, diubah menkadi d a t a raster, d a n akhirnya diekspor ke dalam format ASCII menggunakan software
9.2. Data spasial yang inilah yang digunakan oleh JavaWB sebagai
Prosiding Lokakarya DAS: Data" September 2007
Data tabular terdiri dari suhu dan kapasitas tahan air (KTA). Data tabular ini
disimpan daiam bentukcomma yangdapat dibuat menggunakansoftware
ataupun Microsoft Excel. Selanjutnya oleh akan dirubah
menjadi peta suhu d a n KTA yang berformat raster. Peta suhu dimanfaatkan untuk menghasilkan peta evapotranspirasi potensial (PET) dengan menggunakan
Thornthwaite yang dikoreksi olehfaktorlama penyinaran sesuai dengan persamaan:
24
= -a, 4
a,,,.,, = 5
PET adalah evapotranspirasi T indeks sunset
hour angle (radian), lintang (radian), julian date, deklinasi matahari (radian) d a n menunjukkan pada ke x, kolom key d a n bulan ke i.
Dalam proses ini dihasilkan peta PET DAS Cicatih berformat raster dari Januari sampai Desember. Peta KTA, hujan (CH) dan PET yang dihasilkan oleh proses sebelumnya digunakan untuk menghitung komponen-komponen neraca air bulanan
dengan menggunakan Thornthwaite dan perhitungannya
adalah sebagai berikut:
a. Ketika selisih antara CH d a n PET bernilai angka ini akan ditambahkan ke sebagai KAT. Dilain pihak, KAT merupakan fungsi eksponensial dari KTA jika selisih antara CH dan PET bernilai negatif. Hal ini sesuai dengan persamaan:
= + PET,,,..,
, jika P E T
b. Pada s a a t hujan lebih dari PET, akan t e t a p terisi oleh airsehingga besarnya evapotranspirasi aktual (AET) sama dengan nilai potensialnya. Jika hujan pada bulan-bulan t e r t e n t u mengalami penurunan sehingga nilainya kurang dari PET, akan mengalami kekeringan dan nilai AET akan lebih kecil dari PET. Selanjutnya, AET akan dihitung berdasarkan persamaan:
c. Nilaiselisih antara sebagai defisit
d. kadar air mencapai nilai maksimumnya, yang ditunjukkan oleh nilai KTA, sisa airtersebut akan menjadi surplus
e . Akhirnya kadarairtanah pada bulan dihitungdengan:
pengembangan Data" 5 September 2007
rnengorganisir semua data yang berupa d a t a spasial rnaupun tabular, di disediakan form yang untuk rnendefinisikan sernua data yang dibutuhkan oleh ini (Garnbar 3). proses pernasukan d a t a d a n perhitungan neraca air selesai, JavaWB rnarnpu AET, surplus dan defisit
peta dua dimensi atau tiga dirnensi serta bentuk seperti terlihat pada
Garnbar 4. User interface JavaWB yang peta d a n kornponen neraca air perhitungan.
3.2. air
Total evapotranspirasi aktual, kadar air surplus serta defisit air tahunan pada lirna sub-DAS di Cicatih ditampilkan pada Surplus tertinggi di sub-DAS Cicatih yang dikarenakan letaknya di bagian hulu DAS sehingga
rnernpunyai yang tinggi sedangkan evapotranspirasinya Sub-DAS
Cikernbar rnerniliki surplus terendah dengan seiisih sekitar 6 0 0 rnrn dengan Cicatih hulu. Kadar air tertinggi terjadi sub-DAS Cileuleuy dikarenakan kornposisi
lahannya yangdidorninasi oleh dan perkebunan.
Table 1. neraca air tahunan pada sub-DAS
AET
2,992 1,356 2,404 1,635
Pengembangan Air Cicatih,
Distribusi spasial umurn mengikuti topografi dimana AET di bagian hulu DAS lebih kecil dari bagian hilir dikarenakan suhu yang lebih dibagian hulu. Hal iniditampilkan pada yang menunjukkan distribusi spasial DAS Cicatih pada bulan Juni. AET maksimum yang di bagian hilir DAS pada bulan mencapai 170 m m atau sekitarempat kali lebih besar dari bagian
5. Distribusi spasial AET pada bulan Juni.
Gambar 6. Distribusi spasial surplus air pada bulan Januari (kiri) dan Agustus (kanan).
Serupa dengan AET, distribusi spasial surplus juga dipengaruhi oleh topografi. Surplus minimum di bagian hilir DAS sedangkan maksimumnya di bagian hulu 6). Pada bulan Januari yang merupakan di wilayah ini, surplus di bagian hilir DAS mencapai 150 m m sedangkan di bagian hulu mencapai dua kali lipatnya. Lebih lanjut pada bulan-bulan kering Agustus, sebagian besar wilayah di bagian hilir DAS tidak mengalami surplus. Dengan semakin meningkatnya ketinggian di beberapa wilayah mengalami surplus dan mencapai maksimum pada bagian hulu DAS sekitar mm.
Data" 5 September
Rata-rata bulanan komponen neraca air di DAS Cicatih ditunjukkan oleh Gambar 7.
hujan mengalami penurunan dari nilai maksimumnya di Maret yang mm
ke minimum yang berkisar mm di Juli. Distribusi temporal surplus erat
hubungannya dengan pola bulanan. Surplus maksimum terjadi di Maret yang
berkisar mm dan akan mengalami penurunan hingga mencapai mm pada bulan Juli. Berbeda dengan surplus, pola bulanan KAT dan AET tidak mengikuti pola
dimana nilainya hampir sama tahun dengan selang antara 160 mm sampai 180
mm untuk mm sampai 130 mm untuk AET. Karena hujan rata-rata seluruh
DAS lebih besar dari evapotranspirasinya, DAS ini secara tidak mengalami defisit walaupun pada beberapa di bagian hilir DAS mengalaminya.
300 Rainfall Legend
100
Gambar 7. Rata-rata bulanan neracar air di DAS Cicatih
4.
Standard Edition mampu digunakan untuk membangun yaitu perangkat lunak untuk menghitung k o m p o n e n neraca air bulanan (seperti evapotranspirasi kadar air surplus, dan defisit) secara spasial. Perangkat lunak mempunyai user interface yang memudahkan dalam penggunaannya dan bisa menampilkan perhitungan neraca airdalam bentuk peta, ataupun grafik.
Sub-DAS Cicatih Hulu mempunyai surplus tertinggi sedangkan sub-DAS Cikembar yang di bagian hilir DAS mempunyai defisit tertinggi. Distribusi spasial evapo- transpirasi aktuai dan surplus tergantung dengan kondisi topografi daerah. Distribusi
temporal surplus iebih dipengaruhi oleh pola bulanan.
NW. The effect of climate change on hydrological regimes in Europe: a continental perspective. Global Environmental
G F and Gan TY. A semi distributed, physics-based hydrologic model using remotely sensed and digital terrain elevation data for semiarid catchments. Int.
remote sensing 4379
Pengembangan Perangkat Neraca Air
Khan Shah and Gabriel. The influence of conceptual f l o w simulation model parameters o n model solution. Water Manage.
C, JE E D and A Dezetter. The impact of land use
change o n soil water holding capacity and river f l o w modeling in t h e Nakarnbe
River, J. 33-43.
Z and C Michel. A two-parameter monthly water balance for French watersheds. J. Hydrol. 162:
Mehrotra R dan RD Singh. 1998. The influence o f structure o n t h e efficiency of rainfall runoff model: A comparative study f o r some catchments o f Central India.
Water Res.
Thomas DL and DB Beasley. 1986. A physically-based forest hydrology model, I:
development and sensitivity o f th e ASAE 962-972
Thornthwaite CW and JR Instruction and tables f o r computing potential evapotranspiration and the water balance. Publication in Climatology X Centeron, New Jersey
Vandewiele GL and NL Win. 1998. Monthly water balance model f o r 55 basins in countries.
Vandiwiele CL, CY Xu, and NL Win. Methodology and comparative study o f monthly water balance model in Belgium, China and
J, Andersson and V Hydrological impacts o f forest conversion t o
agriculture in a large river basin in northeast Thailand. Hydrological Processes.
Xiong L and S Guo. A two-parameter monthly water balance model and its
