SEZ
uop
db
(db)
$0 pasn aq
aq db
D UO
(db) .
a43
$0
$0 JO
Prosiding "Sistem DAS: Inisiatif pengembangan
Data" 5 September 2007
informasinya dapat dimanfaatkan untuk mendukung kegiatan-kegiatan DAS, khususnya
untuk meng-evaluasi kondisi tingkat kekritisan kondisi tingkat daerah air
Kata kunci: data, hidrologi, debit, debit puncak, SIC
Laju kerusakan di Indonesia pada tahun sebesar
juta Ha per tahun, sedang Dephut sebesar juta dan dilaporkan laju
deforestasi di lndonesia untuk dunia berada di urutan kedua Brazil juta Halth).
Kondisi ini secara nyata berpengaruh pada perubahan iklim global sebagai akibat adanya
peningkatan efek gas kaca yang salah satunya disebabkan deforestasi dan degradasi
Sejalan dengan laju deforestasi dan degradasi di Indonesia, jumlah DAS kritis
juga terus yang saat ini jumlah DAS kritis prioritas I, dan masing-masing
sebanyak 62, 232, dan 178 DAS dengan jumlah ada DAS Menhutbun No.
Dampak yang nyata dirasakan masyarakat di wilayah Indonesia
adalah seringnya banjir, kekeringan, dan
Banjir sebenarnya hanyalah suatu peristiwa alam biasa,
jika telah mengganggu kehidupan dan penghidupan manusia. Banjir adalah debit aliran air
sungai (iimpasan) yang secara relatif besar dari kondisi normal akibat hujan di
atau d i suatu secara terus menerus, sehingga air tidak dapat
ditampung oleh sungai yang ada, maka air meiimpah keluar dan menggenangi daerah
sekitarnya (Tim PKPS (runoff, oleh Chow dan
Seyhan (1977) adalah bagian hujan yang mengalir dan kemudian muncul di permukaan
sungai, air ini berasal dari daerah tangkapan air atau DAS yang dari
outletnya. langsung (direct direct surface runoff, atau storm adalah
bagian dari yang ke sungai saat kejadian hujan. dasar (base
flow, base runoff) adalah yang berlangsung secara terus-menerus,
ada hujan. Hujan efektif (effective precipitation) adalah bagian lebihan hujan (rainfall
excess) yang secara cepat seluruhnya menjadi langsung. Penggunaan
dari beberapa pernodelan hidrologi, antara lain, untuk memprediksi volume
(Q) dengan (Soil Conservation Service 1964) seperti diperlihatkan
pada I (Singh 1989). Model prediksi dengan SCS sifatnya sederhana,
akurat, dan menggunakan data hujan dan karakteristik DAS yang didapat. Untuk
SCS dapat digunakan untuk DAS kecil sampai besar, yakni luasan
(Johnson sampai dengan Km' atau (McCuen
Williamsand dalam Singh
Debit banjir (qp) dapat diprediksi dengan menggunakan model
(Chow McCuen 1989; Sosrodarsono dan Takeda ini sudah
lama digunakan serta kurang asalnya (Chow tetapi dikenal dan
dipakai dalam penggunaan praktis di (McCuen 1989; dan Sosrodarsono
dan Takeda Penggunaan model rasional dapat diterapkan pada DAS dari berukuran
kecil atau sampai DAS berukuran besar atau
Pemanfaatan dalarn untuk
dan Debit Puncak
I. prediksi volume (Q) dengan beberapa hidrologi
Sumber: Singh (1989)
Pemanfaatan untuk perhitungan dalarn prediksi Q dan q p
khususnya untuk membantu dalam perhitungan nilai CN dan nilai C rata-rata
(Arnold et e t al. e t Bingner dan Theurer
e t Biesbrouck e t 2002; dan Direktorat PDAS 2007). Tulisan ini akan
proses pemanfaatan untuk menghitung volume dan debit
puncak (qp) suatu khususnya pada penyusunan nilai CN dan nilai koefisien C
rata-rata dengan studi di sub-DAS Lesti, DAS Provinsi Jawa
Timur. Pemanfaatan prediksi ini adalah terbatasnya data aktual nilai volume
(Q) dan debit puncak suatu karena
sungai rnerniliki alat pemantau debit air atau SPAS.
2.
Model Hidrologi adalah sebuah sajian sederhana untuk menggambarkan sistem kehidupan nyata (real world) dari sebuah sistern hidrologi yang kompleks. Sistem adalah
urutan hubungan dari yang dialihragamkan (transform),
dalam waktu yang diberikan, dari unsur masukan yang terukur
keluaran yang terukur. Model hidrologi dibedakan model empirik dan model konseptual (Harto model empirik adalah model yang hanya didasarkan pada percobaan dan pengarnatan, sedang model konseptual adalah model yang
proses-proses hidrologi dalam persarnaan matematik dan membedakan antara fungsi produksi dan fungsi penelusuran (routing). Parameter adalah yang menandai suatu sistem hidrologi yang memiliki nilai tetap, tidak tergantung dari waktu. Variabel adalah yang menandai suatu sistem, yang dapat diukur dan memiliki nilai berbeda
pada waktu yang berbeda. Model dikatakan dari variabel dan
parameter yang diwakilinya mengabaikan variabiiitas ruang (spatial), rnisalnya model dan rational untuk menghitung nilai Q dan qp, dimana masukannya berupa rata-rata
DAS. Model dikatakan "distributedJ 7
adalah dari variabel dan parameter yang
diwakilinya mengandungvariabilitas ruangdan waktu, misalnya model ANSWERS.
perhitungan volume (Q) dengan didasarkan periiaku
infiltrasi dari air yang pada berbagai dengan vegetasi
penutupan yang berbeda. Pada prakiraan total volume ini data yang digunakan meliputi data hujan (harian) yang terdia sebagai masukan (input); data
(kelompok hidrologi dan kelembaban jenis penutupan vegetasi
dan pengelolaannya sebagai karakteristik dari DAS yang ada (SCS Persamaan pendugaan Q dengan SCS, yaitu:
Prosiding DAS: pengembangan Data" 5 September 2007
dengan
P
=Total permukaan (mm) dinyatakan dengan hujan (mm) potensi
retensi air (infiltrasi) maksimum (mm) dan bilangan kurva untuk AMC (rata-rata) CN.
CN besarnya antara sampai nilainya dipengaruhi oleh kondisi
hidrologi, kelompok hidrologi kelembaban penutupan lahan dan
pengelolaannya. Nilai CN spasial untuk setiap penggunaan lahan diperoleh
dengan perhitungan rata-rata tertimbang seperti dijelaskan pada 2 .
Nilai masing-masing CN y a n g a d a didasarkan pada kelompok hidrologi A,
C, dan D serta untuk AMC (kelembaban rata-rata pada hari terakhir
antara mm) yang nilainya dikategorikan besarnya infiltrasi d a n
tekstur seperti pada 3. Biasanya nilai Q pada setiap
harian dihitung berdasarkan persamaan diagram pada
Nilai pada b e b e r a p a penutupan lahan berdasarkan interpretasi d a t a penginderaan jauh (pada kondisi AMC
3. Kelompok Widrologi (Hydrologic Soil Group)
A
B
Berliat, Liat Berpasir, Liat Berdebu, Liat (clay)
dalam Model Debit dan Debit Puncak
Diagram volume mrn) berdasarkan masukan
(P, dan nilai CN
2.2. Debit
Cara prakiraan q p saat ini dikenal beberapa antara lain: hidrograf
satuan, frekuensi, rasional, dan SCS (Singh Pada
hidrograf satuan, penentuan debit puncak didasarkan pada derivasi hidrograf
dari efektif setebal mm. Pada frekuensi, q p dihitung dengan
mengetahui masa ulang tertentu dari data qp yang telah ada pada periode waktu
yang panjang (misal 30 tahun). Pada perhitungan q p didasarkan pada
volume (Q x A) konsentrasi (tc). Pada rasional,
debit puncak dihitung hanya didasarkan pada karakteristik hujan harian maksirnum
dan waktu karakteristik DAS (penutupan lahan dan luas), dan saat ini telah
digunakan karena kepraktisannya. Persamaan prakiraan debit puncak (qp)
, yaitu:
CIA
q p dalam m3
/dtk, faktor koreksi satuan luas A dalam km2
rnaka f = 0,278; dan jika A
dalam ha rnaka f = 0,00278, koefisen limpasan, yaitu nisbah puncak aliran permukaan
terhadap intensitas hujan C (disajikan dalam intensitas hujan dari hujan
maksimum (mm) yang diharapkan terjadi dalam interval tertentu dan kurun waktu
yangsama dengan waktu konsentrasi (tc, jam) dinyatakan dengan I, dan luas DAS (Ha atau
Km2
Prosiding DAS: Inisiatif Data" 5 September 2007
tcadalah waktu konsentrasi panjang aliran (m), lerengaiiran perbedaan
tinggi elevasi antara keluar (outlet) aliran dari DAS dengan titik terjauh aliran (H) dibagi panjangaliran (L);
Perhitungan nilai intensitas hujan (I) (Sosrodarsono dan Takeda,
yaitu:
I intensitas hujan yang lamanya sarna dengan waktu konsentrasi hujan
harian maksimum selama jam (mm).
SIC
danUntuk penghitungan Q dan q p suatu maka perangkat dengan
software d a p a t digunakan untukanalisis d a t a spasial dari parameter-parameter rnasukan pada model. Sub-DAS Lesti merupakan bagian dari DAS Brantas digunakan sebagai untuk menerapkan perhitungan-perhitungan parameter dari model: dan q p sebagai berikut:
Tahapan nilai Q yaitu:
a. sub-DAS Lesti (dari peta DEM)
b. Membuat p e t a digital untuk jenis penutupan aktual (dari peta penutupan
lahan atau citra terbaru atau SPOT 5) kemudian
dioverlay dengan peta (kondisi hidrologi di sub-DAS Lesti.
c. Mengumpuikan data hujan harian pada sub-DAS Lesti
d. Membuat p e t a nilai-nilai pada sub-DAS Lesti, dilakukan dengan cara menumpang-tindihkan (overlay) p e t a p e n u t u p a n lahan pada p e t a (kelompok hidrologi CN dari setiap poligon perpotongan antara peta
penutupan lahan dan peta ditetapkan dengan 3.
e. Menghitung nilai CN tertimbang dari nilai-nilai CN sub-DAS Lesti pada berbagai tipe penggunaan lahan dengan cara pengelolaannya (dari peta penutupan lahan), kondisi hidrologi dan kelompok hidrologi tanahnya (dari peta untuk kondisi AMC (rata-rata) pada sub-DAS Lesti (dari d a t a hujan harian I tahun),
untuk sub-DAS Lesti =
f. Menghitung nilai potensi retensi air maksimum (s) sub-DAS Lesti dengan menggunakan persamaan (2) untuk kondisi AMC
= = 254
g.
Menghitung nilai volume (Q) sub-DAS Lesti dengan rnenggunakan persamaan d a n d a t a hujan harian (P), misal 150 mm, maka nilai volume debit untuk satuan tebal (Q) untuk satu kejadian hujan, yaitu 67 mm, dengan perhitungan= (P 67
h. Untuk menghitung nilai Q tahunan, selanjutnya digunakan nilai-nilai data hujan harian selama setahun.
Pemanfaatan dalarn Model untuk Debit dan Debit Puncak
2. Debit Puncak (qp)
a. Membatasi sub-DAS Sasaran (dari peta topografi] peta DEM) b. Membuat peta konturdengan data DEM
c. Membuat peta sungai dengan data DEM
d. Nilai tc dihitung dengan persamaan (4) dimana nilai parameter diperoleh dari beda tinggi (elevasi) titik terjauh dan outlet (H) dari panjang sungai pada peta kontur (L).
= *roo%
0,0195
*
jame. Dengan data harian selama tahun pada lokasi sub-DAS
dapat dipilih besar hujan harian maksimum yang terjadi pada
Januari serta nilai tahunannya
f. Dengan maka nilai intensitas hujan (I) dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan rnisal
x
g.
Dengan peta sub-DAS maka luasnya hah. Nilai koefisien (C) dihitung dengan menggunakan peta penutupan
lahan akual yang diperoleh dari peta RBI dan atau citra
i. Nilai koefisien (C) tertimbang untuk sub-DAS Sasaran dihitung dengan
menggunakan luasan setiap penutupan lahan pada sub-DAS
dikalikan dengan nilai koefisien C masing-masing penutupan lahan pada poligon (Lampiran I) kemudian dibagi total sub-DAS.
j. Dengan diketahuinya nilai f, C, dan A sub-DAS maka nilai qp untuk bulanan dan tahunan dapat diprakirakan.
CIA
*
*
4. Saran
Pemanfaatan data debit dalam pengelolaan DAS yaitu menilai: atau
koefisien regime sungai (KRS) - menetapkan tingkat kekritisan DAS dan 2) atau
koefisien (C)
-
menetapkan tingkat daerah air. Dengan pemodelanhidrologi, nilai volume debit (Q) dan debit puncak (qp) suatu DAS atau sub-DAS secara konseptual dapat diprediksi berdasarkan inforrnasi data parameter-parameter masukan (input) ke model. Nilai Q dihitungdengan CN-SCS sedang nilai dihitung dengan Rasional. Untuk menjalankan kedua model hidrologi
dan cepat yaitu memanfaatkan perangkat untuk pengolahan dan
data menyimpan dan rnengambil kembali dari data parameter-parameter input-nya. Faktor penting dalam menjalankan model CN adalah menghitung CN rata tertimbang untuk DAS, sedang pada model Rasional adalah menghitung nilai koefisien (C) rata-rata tertimbang DAS. Dengan alat maka parameter-parameter input data pendukung model untuk memprediksi data hidrologi (Q dan q p ) DAS atau sub-DAS dapat dilakukan dengan sehingga informasinya dapat dimanfaatkan untuk mendukung kegiatan-kegiatan pengelolaan DAS, khususnya untuk mengevaluasi kondisi
Prosiding Pengelolaan DAS: pengembangan
Infrastruktur Data" 5 September 2007
Ucapan
Ucapan terima kasih pertama kepada Ir. Evaluasi DAS-Direktorat
Pengelolaan DAS) dan Dr. Hari Santoso (Direktur Pengelolaan DAS-Ditjen RLPS) yang
telah memberikan kesempatan rnenyusun rangkaian tulisan ini. Ucapan terima kasih juga
diberikan kepada Dr. Pramono Hadi F-Geografi UGM) yang telah memberikan
masukan dan koreksi, Eko Priyanto (Teknisi IBB) yang telah
membantu dalam mengoperasikan semua pihak baik langsung maupun tidak
langsung yangtelah membantu selesainya tulisan ini.
Arnold JG, JR Williams, R Srinivasan, KW King, and RH Griggs. SWAT-Soil Water
Assessment Tool. USDA, ARS, Grassland, soil and Water Research Laboratory, Temple, Texas.
Biesbrouck B, G Wyseure, J van Orschoven, and J Feyen. AVSWAT Leuven,
Laboratoryfor Soil and Water Management, Leuven,
Bingner RL and Theurer. Technical Processes: Documentation Version
2. USDA-ARS, Sedimentation Laboratory, Oxford, and USDA-NRCS,
National Center, Gaithersburg, MD.
Chow Handbook o f Applied Hydrology: A Compendium o f Water Resource
Technology. New York.
M, R Srinivasan, and Neitsch. SWAT Interface User's Guide f o r
SWAT 98.1, Beta Release. Blackland Research Center, Texas Agriculture
Experimental Station, Texas.
M, R Srinivasan, and Neitsch. SWAT lnterface User's Guide f o r
SWAT Research Center, Texas Agriculture Experimental Station,
Texas.
Direktorat PDAS. Pedornan Pemantauan Tata Air Daerah aliran Sungai dengan
Pendekatan Pemodelan Hidrologi. Peraturan Ditjen RLPS No. P.
30 Januari Ditjen RLPS, Departemen Kehutanan, Jakarta.
Gumbo B, N G and HH G Savenue. 2001. Coupling o f Digital Elevation
Model and Rainfall-Runoff Model in Storm Drainage Network Design. Symposium: Integrated Water Resources Management Theory, Practice, Cases.
Br. Hidrologi. PT. Gramedia Utama,
Johnson RR. 1998. An Investigation o f Curve Number Application t o Watershed in Excess of
25000 Hectars Journal o f Environmental Hydrology, 6 (7):
RH. 1989. Hydrologic Analysis and Design. Prentice Hall, Englewood New
Jersey.
Seyhan E. Fundamentals o f Hydrology. Terjemahan. Subagyo. Dasar-Dasar
Model
Debit dan Debit
Soil Consevation Service. 1964. Hydrology. National Engineering Handbook, Section US Dept. O f Agriculture, Washingtong, DC.
Soil Conservation Service. Urban Hydrology for Watersheds, Technical Release 55
Singh VP. Hydrologic Systems, Watershed Modelling,. Prentice Hall,
Englewood New Jersey.
Sosrodarsono dan K Takeda. Hidrologi Untuk Pengairan. PT. Pradnya Paramita, Cetakan Ke Jakarta.
Sukresno. Permukaan Untuk Perencanaan Dan
Kegiatan RLKT. DAS No BTPDAS Surakarta, Kehutanan,
Surakarta.
Prosiding "Sistem Informasi DAS: lnisiatif pengembangan Infrastruktur Data" 5 September 2007
Lampirant. Nilai koefisien (C) untuk persamaan rasional (qp) untuk Kelompok
