ANALISIS PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN TERHADAP KUANTITAS DAN KUALITAS AIR SUNGAI PERCUT
TESIS
Oleh
MACHAIRIYAH 177004001/PSL
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
ANALISIS PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN TERHADAP KUANTITAS DAN KUALITAS AIR SUNGAI PERCUT
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
MACHAIRIYAH 177004001/PSL
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
Judul Tesis Analisis Perubahan Tata Guna Lahan terhadap Kuantitas dan Kualitas Air Sungai Percut
Nama Mahasiswa Machairiyah
NIM 177004001
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL)
Menyetujui
Ik Ot', II SJ:amrr. ~,JllIt" M,,",;
Tanggal LuJus : 30 Desember 2020
Telah diuji pada
Tanggal : 30 Desember 2019
Panitia Penguji Tesis
Ketua : Prof. Dr. Ir. Zulkifli Nasution, M.Sc Ph.D Anggota : 1. Dr. Bejo Slamet, S.Hut., M.Si
2. Prof. Dr. Ing. Ternala Alexander Barus, M.Sc.
3. Dr. Miswar Budi Mulya, S.Si M.Si
PERNYATAAN
Judul Tesis
ANALISIS PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN TERHADAP KUANTITAS DAN KUALITAS AIR SUNGAI PERCUT
Penulis menyatakan bahwa tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada program studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya penulis sendiri.
Adapun pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya tulis orang lain dalam penulisan tesis ini telah mencantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah dan etika penulisan ilmiah.
Apabila di kemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian tesis ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian-bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan sanksi-sanksi lainnya sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Medan, Desember 2019 Penulis
Machairiyah
ANALISIS PERUBAHAN TATAGUNA LAHAN TERHADAP KUANTITAS DAN KUALITAS AIR SUNGAI PERCUT
ABSTRAK
Selama kurun waktu 10 tahun terakhir telah terjadi perubahan tataguna lahan di DAS Percut berupa menurunnya luas hutan dan meningkatnya lahan terbangun serta areal pertanian. Dinamika perubahan tataguna lahan berdampak pada perubahan kuantitas dan kualitas air sungai Percut. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perubahan tutupan lahan yang terjadi di DAS Percut dan kaitannya dengan kuantitas serta kualitas air Sungai Percut. Perubahan tataguna lahan dianalisis berdasarkan peta tutupan lahan dari Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK). Kualitas air berdasarkan laporan dari Balai Wilayah Sungai Sumatera II (BWSS II) dan Dinas Lingkungan Hidup (DLH) Provinsi Sumatera Utara. Sampel air diambil pada lima titik sampling sepanjang aliran sungai Percut dari hulu ke hilir. Status kualitas air dianalisis dengan metode Water Quality Index (WQI) dan Indeks Pencemaran (IP). Terjadi perubahan koefisien limpasan seiring dengan perubahan tutupan lahan. Penurunan luas hutan pada subDAS 1 dan subDAS 2 meningkatkan nilai koefisien limpasan sedangkan pada subDAS 5 terjadi penurunan koefisien limpasan karena adanya pemanfaatan lahan untuk tambak. Status kualitas air pada masing-masing subDAS Percut tercemar ringan dengan nilai parameter berbeda tergantung tataguna lahan disekitarnya. Sumber pencemaran didominasi oleh limbah organik. Pengelolaan tataguna lahan yang tepat dengan mempertahankan kondisi hutan diharapkan dapat mengatasi perubahan kuantitas dan kualitas air (pencemaran) pada DAS Percut
Kata kunci : tutupan lahan, koefisien limpasan, kualitas air, Sungai Percut
ANALYSIS OF CHANGES IN LAND USE ON QUANTITY AND QUALITY OF THE WATER IN PERCUT RIVER
ABSTRACT
Over the past 10 years there has been a change in land use in the Percut Watershed in the form of a decrease in forest area and an increase in developed land and agricultural areas. The dynamics of land use change have an impact on changes in the quantity and quality of Percut river water. This Research aims to analyze changes in land cover that occur in the Percut Watershed and its relation to the quantity and quality of the Percut River water. Changes in land use were analyzed based on land cover maps from the Ministry of Environment and Forestry (KLHK). Water quality is based on reports from the Sumatra River Basin II (BWSS II) and the North Sumatra Provincial Environment Agency (DLH).
Water samples were taken at five sampling points along the Percut river flow from upstream to downstream. Water quality status was analyzed by the Water Quality Index (WQI) and Pollution Index (IP) method. Runoff coefficient changes occur with changes in land cover. The decrease of forest area in sub-watershed 1 and sub-watershed 2 increases the value of runoff coefficient while in sub- watershed 5 there is a decrease in runoff coefficient due to the use of land for ponds. Water quality status in each Percut sub-watershed is lightly polluted with different parameter values depending on the surrounding land use. The source of pollution is dominated by organic waste. Appropriate land use management by maintaining the condition of the forest. It is expected to overcome changes in the quantity and quality of water (pollution) in the Percut Watershed.
Keywords: land cover, runoff coefficient, water quality, Percut River
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas rahmat dan ridho- Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan judul “Analisis Perubahan Tataguna Lahan Terhadap Kuantitas Dan Kualiitas Air Sungai Percut”.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis banyak memperoleh bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh kaena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada :
1. Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH., M.Hum, selaku Rektor Universitas Sumatera Utara;
2. Prof. Dr. Robert Sibarani, MS, selaku Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Dr. Miswar Budi Mulya, S.Si., M.Si dan ibu Dr. Hesti Wahyuningsih, S.Si, M.Si selaku Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL) Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara dan juga selaku dosen pembanding;
4. Prof. Dr. Ir. Zulkifli Nasution, M.Sc Ph.D selaku ketua pembimbing dan Bapak Dr. Bejo Slamet, S.Hut., M.Si selaku anggota pembimbing, yang telah banyak membantu penulis dalam memberikan dorongan, ide, saran, petunjuk dan bimbingan sehingga tesis ini dapat diselesaikan;
5. Prof. Ing. Alexander Ternala Barus selaku dosen pembanding yang telah banyak memberikan masukan dalam tesis ini;
6. Seluruh dosen dan pegawai yang telah banyak berjasa selama perkuliahan penulis
7. Suami saya tercinta Eko Kuswoyo, STP dan anak-anak saya yang tersayang Faeyzarafa Athallah dan Abyan Rasya Athaya yang selalu mendoakan dan menjadi penyemangat saya selama mengikuti hingga menyelesaikan pendidikan.
8. Kedua orangtua saya Abdul Khair, S.PdI dan Mardiah Siregar, S.PdI serta seluruh adik-adik tercinta dan keluarga lainnya yang selalu mendoakan yang terbaik.
9. Teman-teman seangkatan PSL 2017 yang telah mendukung penulis dan penyemangat dalam menyelesaikan tesis dan perkuliahan.
Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan, pemerintah dan masyarakat luas. Tesis ini masih jauh dari kesempurnaan kerena masih terdapat kelemahan dan kekurangan dari berbagai sisi, oleh karena ini saran dan kritikan sangat diharapkan guna penyempurnaannya. Semoga tesis ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Desember 2019 Terima Kasih
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 13 Desember 1985 merupakan putri pertama dari empat bersaudara dari ayahanda Abdul Khair dan Ibu Mardiah Siregar. Penulis menikah dengan Eko Kuswoyo pada tanggal 07 Mei 2011 dan sudah dikaruniai dua orang anak laki-laki yaitu pertama Faeyzarafa Athallah dan Abyan Rasya Athaya.
Riwayat pendidikan penulis dimulai dari TK Islam Aisiyah Binjai Kota, lalu menamatkan sekolah dasar di SDN No 026147 Binjai Timur pada tahun 1997, selanjutnya menamatkan Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama di SLTP N 4 Binjai tahun 2000 dan menamatkan sekolah menengah umum di SMU N 1 Binjai Tahun 2003. Kemudian melanjutkan pendidikan di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan memperoleh gelar sarjana pada tahun 2007.
Pada tahun 2008 penulis pernah bekerja di PT Nikomas Gemilang-PCI Adidas Banten sebagai Staf Marketing Order. Kemudian pada tahun 2010 penulis pernah menjadi staff pengajar di SMP Muhammadiyah 02 Binjai. Pada tahun 2017 penulis berkesempatan melanjutkan studi di Sekolah Pascasarjana pada program studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Universitas Sumatera Utara.
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……… 1
1.2 Rumusan Masalah ……… 3
1.3 Tujuan Penelitian ……… 4
1.4 Manfaat Penelitian ……… 5
1.5 Kerangka Berpikir ……… 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Karakteristik DAS ………... 7
2.2 Tata Guna Lahan ………... 8
2.3 Kuantitas (Debit) Air Sungai ...……... 10
2.3.1 Intensitas Hujan …..……….. 11
2.3.2 Koefisien Limpasan ...…… 13
2.4 Kualitas Air Sungai ... 15
2.4.1 Sumber dan Jenis Pencemaran ... 16
2.4.2 Parameter Kualitas Air ... 16
2.4.3 Indeks Kualitas Air ... 22
2.5 Manajemen Kelola Tataguna Lahan dalam Pengelolaan DAS Terpadu ... 25
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ………... 27
3.2 Sumber dan Metode Pengumpulan Data ... 27
3.2.1 Sumber Data ... 27
3.2.2 Alat ... 28
3.2.3 Metode Pengumpulan data ... 29
3.3 Analisis Data ... 30
3.3.1 Analisis Curah Hujan ... 31
3.3.2 Analisis Tataguna Lahan ... 31
3.3.3 Analisis Kuantitas Air Sungai ... 33
3.3.4 Analisis Kualitas Air Sungai ... 35 3.3.5 Analisis Hubungan Tataguna Lahan Terhadap
3.4 Alur Penelitian ... 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum DAS Percut ... 40
4.1.1 Wilayah Administrasi DAS Percut ... 40
4.1.2 Kondisi Fisik DAS Percut... 41
4.1.3 Batas Wilayah Penelitian ... 48
4.2 Analisis Curah Hujan ... 49
4.2.1 Hujan Maksimum dan Distribusi Curah hujan ... 49
4.2.2 Intensitas Hujan ... 53
4.2.3 Koefisien Limpasan ... 56
4.3 Analisis Kuantitas Air Sungai Percut ... 64
4.4 Analisis Kualitas Air Sungai Percut ... 67
4.4.1 Parameter Fisika ... 69
4.4.2 Parameter Kimia ... 69
4.4.3 Parameter Biologi ... 72
4.5 Status Mutu Air Sungai Percut ... 73
4.6 Pengaruh Perubahan Tata Guna Lahan terhadap Kuantitas dan Kualitas Air Sungai Percut pada Titik Pengambilan Sampling 75 4.6.1 Jembatan Bukum-Sibolangit ... 78
4.6.2 Jembatan Sarilabajahe-Sibiru-biru ... 80
4.6.3 Jembatan Amplas ... 83
4.6.4 Jembatan Tembung ... 85
4.6.5 Jembatan Paluh Merbau-Percut ... 87
4.7 Pengelolaan Lingkungan DAS Percut. ... 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 94
5.2 Saran ... 95 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
No Judul Halaman
2.1 Karakteristik DAS dan nilai skor (W) dalam metode cook ... 14
2.2 Bobot lingkungan hidup ... 24
2.3 Karekteristik dan Skala Rating Indeks Kualitas Air ... 24
3.1 Titik pengambilan sampling ... 29
3.2 Paramater, Alat dan Metode Pengukuran Kualitas Air ... 30
3.3. Jumlah titik pengambilan sampel air sungai ... 36
3.4 Status mutu air dengan Indeks Pencemaran ... 37
4.1. Luas total DAS Percut Berdasarkan Wilayah Administrasi ... 40
4.2 Nilai dan Skoring Klas Topografi ... 43
4.3 Nilai dan Skoring Klas Jenis Tanah ... 44
4.4 Nilai dan Skoring Klas Tutupan Lahan ... 46
4.5 Luas tutupan lahan DAS Percut tahun 2009 dan 2018 ... 46
4.6 Batas Wilayah Penelitian ... 48
4.7 Data curah hujan maksimum pada masing-masing pos hujan ... 50
4.8 Curah hujan maksimum wilayah ... 51
4.9 Sifat-sifat khas distribusi ... 51
4.10 Hasil Uji Kecocokan untuk distribusi curah hujan ... 52
4.11 Parameter Logaritmik Analisis Frekuensi ... 52
4.12 Curah hujan rencana untuk kala ulang... 53
4.13 Waktu konsentrasi untuk masing-masing sub DAS ... 54
4.14 Intensitas hujan untuk masing-masing sub DAS ... 55
4.15 Nilai C untuk berbagai topografi di DAS Percut ... 57
4.16 Nilai C untuk berbagai jenis tanah di DAS Percut ... 59
4.17 Nilai C untuk kerapatan aliran di DAS Percut ... 61
4.18 Nilai C untuk berbagai tutupan lahan di DAS Percut ... 62
4.19 Nilai C untuk tutupan lahan tahun 2009, 2013, 2017 dan 2018... 63
4.20 Nilai koefisien limpasan total pada masing-masing sub DAS ... 64
4.21 Prediksi nilai koefisien limpasan total dengan kala ulang ... 66
4.22 Prediksi debit aliran permukaan dengan kala ulang ……….. 66
4.23 Hasil Analisis Kualitas Air Sungai Percut ... 68
4.24 Status mutu air sungai Percut pada masing-masing titik pengambilan sampling ... 74
4.25 Gambaran perubahan tutupan lahan terhadap kuantitas dan kualitas air Sungai Percut ... 77
DAFTAR GAMBAR
No Judul Halaman
1.1 Kerangka Berpikir ... 6
3.1 Lokasi penelitian DAS Percut ... 27
3.2 Alur penelitian ……….. 39
4.1 Peta Topografi DAS Percut ……… 42
4.2 Peta Jenis Tanah DAS Percut ... 43
4.3 Peta Tutupan lahan DAS Percut... 45
4.4 Perubahan Tutupan Lahan tahun 2009 dan 2017 ... 47
4.5 Batas Wilayah Penelitian ... 49
4.6 Persamaan Regresi pada masing-masing sub DAS ... 65
4.7 Grafik perubahan tutupan lahan Sub DAS 1 ... 78
4.8 Grafik perubahan tutupan lahan Sub DAS 2 ... 81
4.9 Grafik perubahan tutupan lahan Sub DAS 3 ... 84
4.10 Grafik perubahan tutupan lahan Sub DAS 4 ... 86
4. 11 Grafik perubahan tutupan lahan sub DAS 5 ... 88
DAFTAR LAMPIRAN
No Judul Halaman
1. Nilai Faktor Frekuensi K untuk Distribusi Log Pearson Type III
dengan skweness positif ……… 101
2. Nilai Kritis untuk Distribusi Chi Square (Uji satu sisi) … ……….. 102
3. Nilai Kritis Do untuk Uji Smirnov Kolmogorov ... 103
4. Tabel Distribusi Normal ... 104
5. Hasil Analisis dan Persamaan Regresi ... 105
6. Dokumentasi Penelitian ... 106
7. Nilai Rating untuk Parameter WQI ... 107
8. Hasil analisis kualitas air dengan WQI dan Indeks Pencemaran ... 108
9. Data Curah Hujan dari BMKG Sampali Deli Serdang ... 111
10. Data Debit Harian Sungai Percut ... 114
11. Hasil Pengujian Kualitas Air ... 115
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tata guna lahan mempengaruhi kondisi kuantitas dan kualitas air sungai.
Konversi lahan harus sesuai dengan prinsip kelestarian lingkungan, jika tidak akan terjadi banyak hal negatif, baik dalam tahap pembukaan lahan, tahap penggunaan dan pengelolaannya. Konversi lahan hutan menjadi penggunaan lahan lainnya yaitu hutan menjadi belukar dan pertanian, lahan pertanian menjadi daerah pemukiman dan industri, daerah perkebunan menjadi lahan sawah, mangrove menjadi tambak. Perubahan ini menyebabkan terjadinya penurunan kuantitas dan kualitas air sungai. Perubahan kuantitas air sungai terlihat dari debit air sungai dimana terjadi kekeringan pada saat musim kemarau dan peningkatan debit aliran permukaan yang signifikan, dimana perbandingan debit maksimum dan debit minimum sungai semakin besar sebagai akibat dari sebagian besar curah hujan langsung berubah menjadi aliran permukaan sehingga terjadinya banjir. Aliran permukaan yang masuk ke sungai juga membawa beban pencemar yang dapat mempengaruhi kualitas air sungai.
Terjadi perubahan signifikan terhadap beberapa luasan tutupan lahan dari tahun 2009 ke tahun 2018 dimana berkurangnya lahan hutan seluas 0,75 Km2, pertambahan belukar sebesar 12,50 km2, pertambahan permukiman sebesar 0,94 km2, pemanfaatan/perluasan lahan budidaya tidak terkendali menyebabkan adanya perubahan lahan pertanian kering menjadi sawah 0,19 km2dan penambahan lahan terbuka sekitar 0,04 km2, dan perubahan fungsi hutan mangrove menjadi tambak seluas 0,57 km2 (BPKH Sumut, 2018), perubahan ini menyebabkan adanya
Berkembangnya dan bertambahnya aktifitas kegiatan manusia seperti aktivitas industri, pertanian, pemukiman menyebabkan terjadinya pencemaran.
Pencemaran yang terjadi tidak boleh melebihi kemampuan sungai secara alamiah untuk melakukan self purification (Pohan, et al. 2016). Jika dipertahankan akan meminimalkan terjadinya penurunan kualitas air sungai (Widyastuti dan Aris, 2004). Aktifitas manusia menjadikan sungai sebagai tempat sampah atau pembuangan limbah baik padat maupun cair menyebabkan menurunnya kualitas air. Penurunan kualitas air secara mudah ditandai dengan perubahan warna air, kejernihan, rasa dan bau. Sungai tercemar jika tidak sesuai dengan peruntukkannya berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air sesuai kelasnya masing- masing.
Kondisi kehidupan dalam perairan dan kesehatan masyarakat sekitar daerah aliran sungai sangat berpengaruh dengan kualitas air sungai. Beban pencemar yang masuk erat kaitannya dengan perubahan tata guna lahan yang terjadi disekitar aliran sungai. Pencemaran yang terjadi di sungai-sungai dan badan-badan air di Indonesia merupakan persoalan yang harus segera diatasi, salah satunya adalah Sungai Percut dimana status kualitas air Sungai Percut dalam kondisi tercemar ringan (DLH Sumut, 2018). Perubahan pola pemanfaatan lahan di kawasan DAS Percut akan memberikan dampak terhadap kondisi hidrologis kawasan Sungai Percut yaitu kuantitas air sungai. Kenyataan yang dihadapi bahwa Sungai Percut merupakan sungai yang rentan akan banjir, selain itu beberapa sungai lainnya seperti Sungai Deli, Sungai Babura, Sungai Belawan, Sungai Selayang dan sungai-sungai kecil lainnya jika tidak dikelola dengan baik akan
menyebabkan banjir di kota Medan. Setiap tahun pada musim hujan, kota Medan selalu dilanda banjir. Perubahan ini dipengaruhi oleh faktor alam berupa curah hujan yang tinggi dan kegiatan manusia dalam pemanfaatan lahan di sekitar DAS Percut. Rusaknya kondisi hidrologis ditandai dengan air hujan yang turun sebagian besar melimpas menjadi aliran permukaan, hanya sedikit yang meresap ke dalam tanah. Jika debit aliran permukaan ini terlalu besar dan melebihi kapasitas tampung sungai, maka akan menyebabkan banjir. Banjir yang terjadi membawa material pencemaran ke daerah hilir yang berakibat pada penurunan kualitas air sungai.
Hubungan kualitas dan kuantitas air sungai erat kaitannya dengan perubahan tata guna lahan atau pemanfaatan lahan di sekitar kawasan daerah aliran sungai Percut. Penulis melakukan penelitian ini dengan tujuan untuk menganalisis sampai sejauh mana dampak yang ditimbulkan dengan adanya perubahan tata guna lahan di DAS Percut terhadap kuantitas (banjir pada musim penghujan, kekeringan pada musim kemarau) dan kualitas air (pencemaran yang terjadi).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang tersebut diatas, maka permasalahan dalam penelitian ini adalah perubahan tata guna lahan yang terjadi pada DAS Percut sebagai salah satu faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan kuantitas dan penurunan kualitas air sungai Percut. Pada saat musim hujan, kuantitas (debit) air di daerah hilir DAS Percut meningkat, ini menunjukan daerah tangkapan (cacthment area) yang berfungsi sebagai daerah resapan atau daerah
hulu tidak berfungsi secara maksimal dalam menyimpan air. Selain itu, hujan membawa material/kandungan dan kontaminan yang berada dipermukaan tanah, aspal, dalam drainase, pertanian dan perumahan ke sungai. Ini akan berdampak naiknya jumlah kontaminan dan zat pencemar di air sungai Percut dimana tingkat pencemaran yang ditanggung sungai Percut melebihi daya dukung dalam melakukan proses asimilasi (Suwari, 2010).
Penelitian ini menggambarkan kerusakan DAS berdasarkan perubahan kuantitas dan kualitas air sungai akibat perubahan tata guna lahan disekitar DAS Percut. Kualitas air sungai dianalisis berdasarkan parameter fisik, kimia dan biologi sebagai indikator bahwa perairan Sungai Percut sesuai dengan peruntukannya sedangkan kuantitas air sungai menggambarkan perubahan atau pemanfaatan tata guna lahan yang berbeda mempengaruhi debit aliran sungai yang terjadi (perbedaan antara debit maksimum dan minimum).
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk menganalisis hubungan perubahan tata guna lahan terhadap koefisien limpasan tutupan lahan.
2. Untuk memprediksi debit aliran permukaan dengan kala ulang akibat perubahan tata guna lahan pada DAS Percut.
3. Untuk menganalisis kualitas air Sungai Percut akibat perubahan tata guna lahan yang terjadi.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai sumber informasi untuk mengetahui jenis dan persebaran penggunaan lahan yang tepat, sekaligus sebagai bahan untuk penentuan langkah antisipasi pengelolaan lingkungan masa datang.
2. Sebagai sumber informasi tentang ketersediaan data debit aliran permukaan sungai Percut dengan kala ulang
3. Sebagai sumber informasi tentang kondisi status mutu air sungai Percut dan bahan pertimbangan atau acuan dalam memformulasi kebijakan dalam pengendalian pencemaran yang terjadi pada DAS Percut.
1.5 Kerangka Berpikir
Pengelolaan DAS secara terpadu dalam pemanfaatan sumberdaya alam (hutan, tanah dan air) harus memperhatikan kondisi lingkungan salah satu caranya adalah konservasi tanah dan air. Upaya yang dilakukan salah satunya adalah manajemen dalam pengelolaan tata guna lahan. Pemanfaatan dan perluasan lahan kawasan budidaya dan lahan permukiman yang tidak terkendali, tanpa memperhatikan kaidah-kaidah konservasi tanah dan air akan menyebabkan terjadinya kerusakan kondisi hidrologis daerah aliran sungai (DAS) berupa peningkatan erosi dan sedimentasi (kualitas air), penurunan produktivitas lahan, percepatan degradasi lahan, dan banjir.
Banyak hal yang menyebabkan terjadinya perubahan tersebut yaitu faktor alam dan aktifitas manusia dalam memanfaatkan sumberdaya. Kerusakan alam dan aktifitas manusia dalam penggunaan lahan menimbulkan permasalahan
berupa meningkatnya aliran permukaan akibat perubahan fungsi daerah hulu sebagai daerah resapan (konservasi) dan adanya pencemaran di hilir sungai.
Gambar 1.1. Kerangka Berpikir
Manajemen Kelola Tata Guna Lahan
Pengelolaan DAS Terpadu Tata Guna Lahan
(tidak dikelola)
Pencemaran Kerusakan
DAS
Kegiatan Manusia dalam
Pemanfaatan lahan Kondisi Alam :
Curah hujan tinggi
Topografi
Kuantitas (Debit) dan kualitas sungai
Banjir Kekeringan
Dikelola (pengendalian,
pengawasan)
Konservasi Tanah dan Air
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik DAS
Daerah aliran sungai (DAS) merupakan suatu ekosistem dimana setiap aktifitas suatu komponen saling terkait dan tidak berdiri sendiri, suatu komponen ekosistem saling berpengaruh, baik langsung maupun tidak langsung. Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu hamparan wilayah atau kawasan yang dibatasi oleh punggung bukit sebagai pembatas topografi, yang fungsinya menerima, mengumpulkan air hujan, sedimen, dan unsur hara serta mengalirkannya melalui anak-anak sungai dan keluar pada satu titik (outlet) (Arsyad, 2006). Kerusakan utama pada DAS terjadi karena pemanfaatan sumberdaya yang melebihi daya dukungnya dan tidak berprinsip pada pembangunan yang berkelanjutan (suistainability development) (Mawardi, 2010).
Dalam daur hidrologi, sungai merupakan daerah tangkapan air (catchment area) bagi daerah disekelilingnya yang terbentuk secara alamiah (fenomena alam) sehingga kondisi sungai dipengaruhi oleh karakteristik yang dimiliki oleh lingkungan disekitarnya. DAS ukuran besar terdiri dari beberapa subDAS dan subDAS dapat terdiri dari beberapa sub-subDAS, dimana sungai utama terdiri dari anak sungai – anak sungai dari cabang-cabang sungai yang ada.
Ekosistem DAS dibagi menjadi daerah hulu, tengah dan hilir. Daerah hulu merupakan daerah perlindungan terhadap tata air dan flasma nutfah (konservasi), topografi yang tinggi dan bukan daerah rawan banjir. Daerah hilir adalah daerah dataran rendah rawan banjir merupakan daerah penampungan genangan air (terutama daerah rawa), daerah pemanfaatan, ada bangunan irigasi sebagai
pengatur pemakaian air. Daerah aliran sungai bagian tengah merupakan daerah transisi dari daerah hulu dan hilir (Asdak, 2010).
Menurut Khare, et al. (2017) bahwa karakteristik DAS berupa luas dan bentuk DAS, topografi, dan tata guna lahan memiliki pengaruh besar pada kecepatan aliran permukaan dan menyebabkan terbawanya komposisi kimia kedalam air. Bentuk DAS dibedakan atas bulu burung, menyebar dan sejajar.
Menurut Raharjo (2009) bentuk DAS mempunyai pengaruh pada pola aliran dalam sungai. DAS dengan Topografi (kemiringan) yang curam disertai parit/saluran yang rapat akan menghasilkan laju dan volume aliran yang lebih tinggi dibandingkan dengan DAS yang landai dengan parit yang jarang dan adanya cekungan-cekungan. Luas DAS sangat berpengaruh terhadap debit sungai.
Semakin besar DAS pada umumnya semakin besar jumlah limpasan permukaan sehingga semakin besar debit sungai (Triatmodjo, 2010).
2.2 Tata Guna Lahan
Kondisi kuantitas dan kualitas air sungai pada suatu DAS dipengaruhi oleh pemanfaatan atau penggunaan lahan disekitarnya (Ondr, et al. 2016). Semakin luas perubahan penggunaan lahan akibat oleh aktifitas manusia (pertumbuhan ekonomi dan pembangunan misalnya pemukiman, bangunan industri dan yang lainnya) maka dapat menyebabkan penurunan kualitas air sungai ditandai dengan kondisi sungai yang kian tercemar dan kuantitas air sungai dengan debit sungai yang berubah-ubah secara ekstrim dimana meningkat pada saat musim penghujan (banjir) dan mengalami kekeringan pada saat musim kemarau.
Penutup lahan (land cover) mencakup kondisi kenampakan biofisik permukaan bumi yang ada pada daerah tertentu sedangkan penggunaan lahan
(land use) merupakan kondisi kenampakan bumi dan sudah dikaitkan dengan aktivitas manusia dalam memanfaatkan lahan (Phiri and Morgenroth, 2017).
Faktor penentu utama dalam pengelolaan lingkungan adalah tata kelola lahan.
Penggunaan lahan adalah aktivitas manusia atas lahan, yang ditunjukkan dengan adanya bentuk pemanfaatan oleh manusia. Data penggunaan dan tutupan lahan dapat disadap dari foto udara, teknik interpretasi foto udara termasuk di dalam sistem penginderaan jauh (Sholikhah, 2017).
Penyimpangan tata guna lahan dan curah hujan yang tinggi merupakan penyebab terjadinya erosi dan aliran permukaan (Khare, et al. 2015). Selain itu, banyak faktor yang menyebabkan terjadinya aliran permukaan, topografi (kemiringan), vegetasi tanaman dan jenis tanah (Mohamadi and Kavian, 2015).
Faktor penutupan lahan (vegetasi) cukup signifikan dalam pengurangan atau peningkatan debit aliran sungai (Raharjo, 2009). Contohnya daerah hutan merupakan kawasan resistensi untuk menahan aliran yang ditutupi tumbuh- tumbuhan yang lebat dan belukar, limpasan permukaan kecil karena kapasitas infiltrasinya tinggi. Ketika suatu kawasan hutan menjadi pemukiman, maka pada saat hujan turun, akan terjadi limpasan aliran dengan kecepatan air tinggi dan resapan air yang masuk ke dalam tanah relatif tetap atau kecil. Kuantitas totalnya berubah karena tergantung dari luasan penutup lahan. Berubahnya kawasan hutan (pelindung) di daerah hulu menjadi daerah dengan tata guna lahan budidaya atau pemukiman dapat menimbulkan banjir dan tanah longsor pada musim penghujan dan kekeringan pada musim kemarau. Banjir adalah aliran/genangan air yang menimbulkan kerugian ekonomi atau bahkan menyebabkan kehilangan jiwa (Bisri, et al. 2017).
Penggunaan lahan yang tepat dan terarah merupakan salah satu usaha pelestarian lingkungan dengan m elihat potensi wilayah dan penentuan nilai kelas lahan dimana kesesuaian lahan (land suitability) berdasarkan keccocokan dalam tujuan penggunaan tertentu (Fauzi, et al. 2009). Penggunaan lahan yang tepat penting dalam perencanaan dan pembanguan suatu kota/permukiman dengan memperhatikan aspek dampak lingkungan kedepannya (Ondr, et al. 2016). Untuk itu, perencanaan tata guna lahan mengarah kepada kebijakan-kebijakan dalam melestarikan lingkungan yang berkelanjutan.
2.3 Kuantitas Air (Debit) Sungai
Perubahan tata guna lahan erat kaitannya dengan perubahan kuantitas air sungai. Perubahan ini ditandai dengan besarnya aliran permukaan yang terjadi akibat berkurangnya daerah resapan air (hutan). Hujan yang turun pada kawasan hutan yang lebat dimana faktor penutupan lahan ini memperlambat kecepatan aliran permukaan, bahkan kecepatan aliran permukaan mendekati nol dan kapasitas infiltrasinya besar.
Perubahan tata guna lahan erat kaitannya dengan kerusakan DAS. Faktor utama yang menyebabkan kerusakan DAS adalah faktor iklim, curah hujan yang tinggi, faktor geomorfologi, artinya daerah itu memang daerah DAS yang rawan rusak. Faktor ini dapat dikatakan stabil atau perubahan yang terjadi membutuhkan waktu yang lama. Sedangkan faktor aktifitas manusia dalam pemanfaatan lahan untuk memenuhi kebutuhan manusia adalah faktor yang paling tinggi menyebabkan kerusakan DAS.
Perubahan kuantitas ditandai dengan besarnya debit sungai dimana meningkatnya aliran permukaan (Raharjo, 2009). Menurut metode rasional, debit
sungai dipengaruhi oleh intensitas curah hujan, jenis lahan yang ditandai dengan koefisien limpasan dan luas area tangkapannya (Asdak, 2010).
2.3.1 Intensitas hujan.
Hujan merupakan input (masukan) komponen utama dari siklus hidrologi sedangkan curah hujan merupakan jumlah air yang jatuh di permukaan tanah datar selama periode tertentu yang diukur dengan satuan tinggi (mm) di atas permukaan horizontal bila tidak terjadi evaporasi, run off dan infiltrasi. Dengan demikian, jumlah curah hujan yang diukur sebenarnya adalah tebalnya atau tingginya permukaan air hujan yang menutupi suatu daerah luasan di permukaan bumi/tanah.
Curah hujan yang digunakan merupakan curah hujan rata-rata pada suatu wilayah. Curah hujan wilayah dianalisis dengan metode rata-rata aljabar, poligon thiessen dan isohyet. Tidak tersebarnya pos hujan secara merata maka curah hujan wilayah dianalisis dengan metode poligon thiessen dengan memperhitungkan pengaruh luasan daerah pada setiap titik pos hujan (Amrullah, et al. 2015).
Data hidrologi dianalisis dengan statistika (Rashid, et al. 2015) untuk memperkirakan besaran hujan dengan kala ulang tertentu. Perhitungan Curah hujan rancangan dengan menggunakan metode Normal, Log Pearson Tipe III, Gumbel dan Log Normal. Untuk mengetahui apakah frekuensi yang dipilih sudah tepat dan cocok maka dilakukan uji kesesuaian dengan metode statistik, yaitu Uji Chi Square dan Uji Kolmogorov-Smirnov (Deviana, et al. 2011). Penentuan pola distribusi curah hujan dapat diperkirakan dengan menggunakan distribusi Log Pearson Type III (Amrullah, et al. 2015).
Intensitas curah hujan adalah besarnya jumlah hujan yang turun yang dinyatakan dalam tinggi curah hujan atau volume hujan tiap satuan waktu.
Besarnya intensitas hujan berbeda-beda, tergantung dari lamanya (durasi) curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Air larian atau limpasan permukaan semakin besar jika intensitas hujan tinggi (Juleha, et al. 2016). Agregat - agregat tanah hancur akibat intensitas hujan yang terlalu tinggi sehingga akan menutupi pori - pori tanah akibatnya dapat menurunkan kapasitas infiltrasi tanah (Bisri, et al.
2017).
Persamaan Mononobe digunakan untuk menghitung intensitas hujan apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia dan yang ada hanya data curah hujan harian. Persamaan ini memerlukan waktu konsentrasi, dimana waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai titik outlet oleh air hujan yang jatuh di tempat terjauh dari outlet. Waktu konsentrasi tergantung dari karakteristik DAS, yaitu jarak yang harus ditempuh air ke outlet (panjang sungai), kemiringan, luas DAS dan pola drainase (Suwartha, et al. 2017).
Waktu konsentrasi dihitung dengan mengetahui panjang sungai dan panjang DAS. Untuk menghitung waktu konsentrasi dengan rumus Kirpich, perlu diketahui nilai kemiringan rata-rata (s) dan panjang alur sungai (l) (Amrullah, et al.
2015). Panjang sungai adalah panjang yang diukur sepanjang sungai, dari stasiun yang ditinjau dari muara sungai sampai ujung hulunya. Sedangkan panjang DAS adalah panjang maksimum sepanjang sungai utama dari muara ke titik terjauh dari batas DAS. Sedangkan luas DAS diperkirakan dengan mengukur daerah itu pada peta topografi. Luas DAS sangat berpengaruh terhadap debit sungai. Pada umumnya semakin besar DAS semakin besar jumlah limpasan permukaan sehingga semakin besar pula aliran permukaan atau debit sungai (Triatmodjo, 2010).
2.3.2 Koefisien limpasan.
Koefisien C didefinisikan sebagai perbandingan antara laju puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan (Arsyad, 2006). Faktor utama yang mempengaruhi nilai C adalah laju infiltrasi tanah, tanaman penutup tanah dan intensitas hujan (Mohamadi and Kavian, 2015). Bentuk dan ukuran DAS, topografi dan geologi merupakan faktor yang juga mempengaruhi volume air larian. Kerapatan daerah aliran (drainase) mempengaruhi kecepatan air larian.
Kerapatan daerah aliran adalah jumlah dari semua saluran air/sungai (km) dibagi luas DAS (km2). Makin tinggi kerapatan daerah aliran makin besar kecepatan air larian sehingga debit puncak tercapai dalam waktu yang cepat (Prayoga, et al.
2014). Vegetasi dapat menghalangi jalannya air larian dan memperbesar jumlah air infiltrasi dan masuk ke dalam tanah. Laju infiltrasi tergantung pada sifat dan kondisi tanah (Neris, et al., 2012). Penurunan persentase curah hujan yang meresap dalam tanah diperkirakan karena adanya perubahan alih fungsi lahan yang cenderung mengurangi lahan resapan air (Yimer, et al., 2008).
Koefisien limpasan ditentukan dengan metode Cook dimana parameter yang digunakan Cook, yaitu, morfometri (kerapatan alur), kemiringan lereng, dan tekstur tanah merupakan parameter yang sulit untuk berubah dalam jangka waktu yang pendek. Namun satu parameter lain yang digunakan Cook untuk menentukan besarnya nilai koefisien aliran yang sangat mudah berubah karena pengaruh intervensi manusia adalah penggunaan lahan. Misalnya C untuk hutan adalah 0,1 artinya 10% dari total curah hujan akan menjadi air larian. Angka C ini merupakan salah satu indikator untuk menentukan apakah suatu DAS telah mengalami gangguan fisik (Prayoga, et al. 2014). Nilai C yang besar berarti
sebagian besar air hujan menjadi air larian, maka ancaman erosi dan banjir akan besar.
Koefisien limpasan ditentukan dengan metode Cook melalui analisa spasial dengan perangkat lunak ArcGIS terhadap beberapa peta yaitu peta kemiringan lereng, penggunaan lahan, dan jenis tanah dimana ketiga peta dilakukan tumpang susun atau overlay (Wahyuningrum dan Pramono, 2007).
Tabel 2.1 menjelaskan berbagai nilai skor dalam Metode Cook untuk berbagai jenis karakteristik DAS berdasarkan parameter kelerangan, jenis tanah yaitu kemampuan infiltrasi, tutupan lahan dan kerapatan aliran.
Tabel 2.1 Karakteristik DAS dan nilai skor (W) dalam metode cook
Karakteristik DAS yang di
Karakteristik yang dapat menghasilkan aliran
pertimbangkan 100 (Ekstrim) 75 (Tinggi) 50 (Normal) 25 (Rendah) Kemiringan
Lereng/Relief (W)
Medan terjal dengan rata-rata umumnya
>30% (40)
Perbukitan dengan lereng rata-rata 10-30%
(30)
Bergelombang dengan lereng rata-rata 5-10 % (20)
Lereng relatif datar 0-5% (10)
Infiltrasi (W) Tidak ada penutup tanah efektif, lapisan tanah tipis, kapasitas infiltrasi diabaikan (20)
Lambat menyerap air, material liat/tanah dengan kapasitas infiltrasi rendah (15)
Lempung dalam dengan infiltrasi setipe dengan tanah prairi (10)
Pasir dalam atau tanah lain mampu menyerap air cepat (5)
Vegetasi Penutup (W)
Tidak ada penutup efektif atau sejenisnya (20)
Tanaman penutup sedikit sampai sedang, tidak ada tanaman pertanian dan penutup alam sedikit (15)
Kira-kira 50 % DAS tertutup baik oleh pepohonan dan rerumputan (10)
Kira-kira 90 % DAS tertutup baik oleh kayuan atau sejenisnya (5)
Kerapatan Aliran (W)
Diabaikan : beberapa depresi permukaan dangkal, alur drainase terjal dan kecil (20)
Rendah: Sistem alur drainase kecil dan mudah dikenali (15)
Normal: Simpanan depresi dalam bentuk danau, rawa telaga tidak lebih dari 2 % (10)
Tinggi: Simpanan depresi permukaan tinggi, sistem drainase sukar dikenali, banyak dijumpai danau, rawa atau telaga (5)
Sumber : Chow (1988) dalam Samawa dan Hadi, 2016
2.4 Kualitas Air Sungai
Pada dasarnya faktor-faktor hidrologis dan alamiah suatu daerah aliran sungai tidak hanya mempengaruhi sungai dari segi kuantitas tetapi juga terhadap kualitas air sungai yang ditandai dari beberapa indikator yang berubah baik fisik, kimia maupun biologinya. Sebagai contoh dalam proses erosi, selain terjadi perubahan dengan dimensi sungai, material yang mengandung bahan komponen/kandungan kimia yang dapat menambah kandungan kimia terhadap air yang masuk ke sungai. Demikian halnya dengan aliran permukaan (run off) membawa sedimen yang mengandung material organik dan anorganik yang terbawa aliran sungai. Selain itu aktifitas manusia meningkatkan/menambah konsentrasi dalam perairan melalui aktifitas membuang limbah ke sungai dan pemanfaatan lahan lainnya (pertanian, konstruksi) yang dapat meningkatkan sedimentasi dan erosi.
Berdasarkan UU No. 23 Tahun 1997 menyatakan bahwa pencemaran air adalah masuknya makhluk hidup, zat, energi ke dalam air akibat aktifitas manusia yang menyebabkan menurunnya kualitas air. Penurunan kualitas air disebabkan adannya limbah yang masuk ke perairan mengandung berbagai bahan pencemar baik yang dapat terurai maupun yang tidak dapat terurai. Jika beban yang diterima oleh sungai telah melampaui ambang batas yang ditetapkan berdasarkan baku mutu, maka sungai tersebut dikatakan tercemar, baik secara fisik, kimia, maupun biologi. Status mutu air sungai tidak sesuai dengan peruntukkannya. Kontaminasi ini terjadi secara alamiah dan melalui aktifitas manusia serta pencemaran yang terjadi tidak boleh melebihi kemampuan air sungai untuk melakukan self
purification. Penurunan kualitas air di daerah hulu akan berdampak pada daerah hilir.
2.4.1 Sumber dan jenis pencemaran.
Banyak jenis polutan yang dapat mencemari sungai sehingga menurunkan kualitas air sampai mencapai tingkat tercemar. Berdasarkan cara pola masuknya kedalam sungai, polutan terbagi atas :
1. Point source, beban polutan yang masuk/dialirkan melalui pipa ke dalam sungai. Polutan keluar melalui satu titik sumber contohnya pipa-pipa dari pabrik industri atau pemukiman yang dialirkan ke sungai.
2. Non-point source, beban polutan yang masuk di sepanjang aliran sungai akibat terbawa aliran permukaan (air hujan) (Marlena, 2012).
Beban polutan NPS terjadi ketika curah hujan membawa material polutan dari tanah ke dalam sungai, danau, dan muara. Beban polutan ini berasal kegiatan pertanian (pemupukan), kehutanan, peternakan, limpasan perkotaan, konstruksi, perubahan fisik untuk saluran aliran, dan degradasi lingkungan. Sedimen, nitrogen, dan fosfor adalah NPS yang paling umum dapat mengendap ke badan air dan mengganggu sistem alami perairan. NPS erat kaitannya dengan kondisi tata guna lahan di daerah aliran sungai. Salah satu penanganan pola pencemaran adalah dengan menata kembali pola penggunaan lahan yang tepat pada catchment area (Alamdari, 2015).
2.4.2 Parameter kualitas air.
Kualitas air terkait dengan sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat, energi atau komponen lain di dalam air. Kualitas air juga menggambarkan kesesuaian air dari segi pemanfaatannya, misalnya untuk air minum, perikanan,
irigasi, industri, rekreasi, dan sebagainya. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa parameter, yaitu parameter fisika, kimia, dan biologi.
Karakteristik fisik yang biasa digunakan untuk menentukan kualitas air meliputi suhu, konduktivitas, padatan terlarut, padatan tersuspensi, salinitas, dan lain-lain. Parameter Fisika ditandai dengan perubahan warna, bau, kekeruhan, padatan dan suhu
Kekeruhan (turbidity).
Kekeruhan merupakan ukuran transparasi warna perairan yang ditentukan secara visual. Kekeruhan disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus) maupun plankton dan mikroorganisme lain. Kekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (Nephelo Metrix Turbidity Unit). Semakin keruh air menunjukkan semakin banyak butir-butir tanah dan kotoran yang terkandung di dalamnya. Ini menghambat proses fotosintesis fitoplankton, ganggang laut, dan makro alga lainnya.
Suhu.
Kehidupan biota air tergantung pada suhu dimana beberapa biota air sangat sensitive terhadap perubahan suhu seperti fitoplankton dan zooplankton.
Suhu air memiliki pengaruh terhadap kemampuan air menyerap oksigen dari udara. Suhu air juga dapat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi-reaksi kimia yang berlangsung dalam air (Puspitasari, et al. 2017). Semakin tinggi temperatur akan semakin cepat proses berlangsungnya reaksi kimia yang memungkinkan terjadi pelarutan yang lebih cepat terhadap bahan-bahan pencemar tertentu, atau
pembentukan senyawa-senyawa tertentu dari bahan pencemar tersebut. Suhu air mempunyai peranan dalam proses metabolisme suatu organisme dan kenaikan suhu menyebabkan terjadinya peningkatan konsumsi oksigen, namun di lain pihak juga mengakibatkan turunnya kelarutan oksigen dalam air (Bai, et al. 2009).
Total suspended solids (TSS).
Zat padat tersuspensi merupakan residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal 2 μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. TSS merupakan padatan yang terdapat pada larutan namun tidak terlarut, dapat menyebabkan larutan menjadi keruh, dan tidak dapat langsung mengendap pada dasar larutan, yang termasuk TSS adalah lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri dan jamur. TSS terdiri dari partikel - partikel yang berat dan ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan sedimen. TSS berhubungan erat dengan erosi tanah dan erosi dari saluran sungai (Effendi, et al.
2015). TSS tidak hanya menjadi ukuran penting erosi di alur sungai, juga berhubungan erat dengan transportasi melalui sistem sungai nutrisi (terutama fosfor), logam, dan berbagai bahan kimia industri dan pertanian. Padatan tersuspensi mempengaruhi kekeruhan dan kecerahan air.
Parameter kimia berdasarkan komponen organik, anorganik dan berupa gas. Komponen organik berupa lemak, karbohidrat, protein dan sebagainya.
Karakteristik kimia yang biasa digunakan untuk menentukan kualitas air meliputi pH, DO, BOD, COD, NH3, NO3, NO2-, PO43-,, kadar logam berat, dan lain-lain.
Derajat keasaman (pH).
Derajat keasaman atau pH merupakan parameter kimia yang menunjukkan konsentrasi ion hidrogen pada perairan. Perubahan pH dalam perairan akan
mempengaruhi perubahan dan aktivitas biologis (proses fotosintesis, respirasi).
Konsentrasi ion hidrogen tersebut dapat mempengaruhi reaksi kimia yang terjadi di lingkungan perairan. Tinggi rendahnya pH dipengaruhi oleh fluktuasi kandungan O2 maupun CO2. Tingkat pH lebih kecil dari 6 dan lebih besar dari 9 sudah dapat dianggap tercemar. Organisme perairan dapat hidup dengan pH netral umumnya 7-8,5 (Puspitasari, et al. 2017).
BOD (biochemical oxygen demand).
BOD adalah angka yang menunjukan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk melakukan proses dekomposisi zat pencemar organik dalam keadaan aerob. Konsumsi oksigen terlarut di perairan digunakan untuk mendegradasi/mengoksidasi buangan/limbah oleh mikroorganisme, terutama buangan yang bersifak organik. BOD merupakan parameter yang umum dipakai dalam menentukan pencemaran oleh bahan organik dalam air buangan (Marlena, 2012). Konsentrasi BOD ini menandakan bahwa kondisi perairan badan sungai mengalami penurunan fungsi atau pencemaran air (Priyambada dan Suprapto.
2008). BOD sebagai parameter pencemaran perairan berupa bahan organik dan kaitannya dengan penurunan kandungan oksigen terlarut perairan (oksigen penting bagi kehidupan biota air dan ekosistem perairan pada umumnya) (Atima, 2015). BOD tinggi, DO rendah sehingga mempengaruhi kehidupan organisme perairan.
DO (dissolved oxygen).
DO adalah konsentrasi oksigen yang terlarut dalam air. Parameter penting dalam menjaga keseimbangan ekosistem perairan dan kebutuhan vital bagi kelangsungan hidup organisme di dalam perairan (Said, et al. 2004). Respirasi
untuk proses pertumbuhan, reproduksi, dan kesuburan membutuhkan oksigen dan pada proses oksidasi bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik.
DO dalam perairan berlawanan dengan keadaan BOD. Semakin tinggi BOD maka semakin rendah oksigen terlarut. Kehadirannya sangat penting dalam air untuk mempertahankan kehidupan biologis dan efek pembuangan limbah dalam badan air sangat ditentukan oleh system keseimbangan oksigen (Saksena, et al 2008). Ketersediaan oksigen terlarut dibutuhkan dalam kemampuan air untuk mengadakan pemulihan secara alami (Ginting, 2008). Pencemaran oleh zat organik ditandai rendahnya oksigen terlarut (Suwari, 2010). Kadar oksigen tinggi pada perairan bervariasi tergantung pada suhu, salinitas, turbulensi air, dan tekanan atmosfer (Effendi, et al. 2015). Sungai dengan nilai konsentarasi DO 4 mg/l atau lebih dianggap perairan yang sehat mendukung banyak jenis kehidupan (Lohani and Bee, 1983).
Chemical oxygen demand (COD).
COD adalah kapasitas air untuk menggunakan oksigen selama peruraian senyawa organik terlarut dan mengoksidasi senyawa anorganik seperti amonia.
Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat organik yang secara alamiah dapat dioksidasi melalui proses biologis dan dapat menyebabkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air. Konsentrasi COD yang tinggi mengindikasikan semakin besar tingkat pencemaran yang terjadi pada suatu perairan. Nilai COD pada perairan yang tidak tercemar biasanya kurang dari 20 mg/liter (Yudo, 2018).
Amonia (nitrat, nitrit).
Amonia merupakan produk pertama dari pembusukan oksidatif senyawa organik nitrogen yang secara alami hadir di sebagian besar badan air dan limbah cair. Dalam kondisi aerobik, ammonia teroksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan menggunakan oksigen terlarut. Senyawa ini dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan (Ali, 2013). Nitrat (NO) adalah nitrogen yang sangat mudah larut dalam air. Nitrogen merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan algae dan merupakan bentuk utama nitrogen diperairan alami (Effendi, et al. 2015).
Fosfat.
Konsentrasi fosfat terlarut pada sungai umumnya sekitar 0,1 mg/L atau kurang, penting untuk proses metabolisme dan konsentrasi fosfat dipengaruhi oleh sedimen. Fosfat adalah bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan tumbuhan dan karakteristiknya berbeda dengan unsur-unsur penyusun biosfer lainnya. Kenaikan kandungan fosfat dalam perairan menyebabkan munculnya algae atau tumbuhan lain yang dapat memicu terjadinya eutrophication (Lambert and Davy, 2011).
Khusus daerah pertanian, phosfat berasal dari pupuk yang masuk ke dalam sungai melalui aliran hujan dan saluran drainase (Ali, et al. 2013).
Total coliform
Parameter biologi ditandai dengan adanya bakteri coliform, faecal coliform, bakteri pantogen dan virus. Keberadaan coliform faecal yang tinggi merupakan indikasi bahwa badan air atau sungai telah tercemar secara signifikan (du Plessis, et al. 2014). Indikator secara biologi mulai banyak dikembangkan untuk menganalisis kualitas air sungai (Rudiyanti, 2009) yaitu dengan
menganalisis keberadaan jumlah dan jenis organisme yang hidup dalam suatu perairan (Basmi, 2000).
Bakteri coliform merupakan salah satu indikator pencemaran mikroba, jenis bakteri yang memiliki sebaran cukup luas di perairan (Ari Wahyuni, 2016).
Jumlah koloni dari bakteri coliform fekal berkorelasi positif dengan keberadaan bakteri pantogen menyebabkan penyakit (du Plessis, et al. 2014). Pembuangan limbah domestik (sumber utamanya berasal dari tinja dan air seni manusia) menyebabkan eksistensi bakteri total Coliform dalam air sungai (Samudro, et al.
2012).
2.4.3 Indeks kualitas air
Indeks kualitas air atau kelas air adalah peringkat kualitas air yang dinilai masih layak untuk dimanfaatkan bagi peruntukan tertentu. Klasifikasi mutu air menurut PP No 82 tahun 2001 ditetapkan menurut 4 kelas yaitu :
1. Kelas satu, air yang peruntukannya sebagai air baku air minum, dan atau peruntukan lain dengan syarat mutu air yang sama
2. Kelas dua, air yang peruntukannya untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
3. Kelas tiga, air untuk pembudidayaan ikan air tawar peternakan, mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
4. Kelas empat, air untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Baku mutu air adalah ukuran batas atau kadar makhluk hidup, zat, energi atau komponen yang ada atau harus ada dan atau unsur pencemar yang ditoleransi.
Penilaian kualitas air berdasarkan nilai indeks kualitas air WQI (Water Quality Index) (Bai, et al. 2009). Ada banyak studi komparatif tentang indeks WQI yang berbeda, dimana indeks berdasarkan parameter dengan standardisasi peraturan yang memberikan nilai tunggal dari sumber kualitas air berbeda (Katyal, 2011).
Penggunaan WQI memiliki peranan penting dalam pengelolaan sumber daya air dan lingkungan (Najah, et al. 2009). Setiap negara memiliki nilai indeks standard untuk mengevaluasi status air.
Indeks kualitas air di Indonesia dianalisis dengan Metode Storet dan Indeks Pencemaran (IP) (Saraswati, 2014) dirujuk menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 115 tahun 2003 tentang Pedoman Penentuan Status Mutu Air. Metode Indeks Pencemaran (IP) digunakan untuk menentukan tingkat pencemaran relatif terhadap parameter kualitas air yang diijinkan dan IP ditentukan dari resultan nilai maksimum dan nilai rerata rasio konsentrasi per parameter terhadap nilai baku mutunya. Indeks ini menyederhanakan data kualitas air dengan istilah baik, tercemar ringan, tercemar sedang dan tercemar berat.
Penggunaan indeks lebih memudahkan untuk mengevaluasi suatu perairan secara menyeluruh (Said, et al., 2004) dan lebih objektif sehingga dapat diketahui penyebab rendahnya indeks akibat tingginya beban pencemar suatu parameter yang diteliti, sehingga mudah menentukan pola pengelolaan yang tepat. Indeks kualitas air dapat dihitung dengan mengubah masing-masing parameter menjadi skala 0 hingga 100 (Kannel, et al. 2007). Nilai kriteria WQI berkisar 100 untuk kualitas air terbaik hingga jumlah yang semakin kecil untuk kualitas yang lebih
buruk. Parameter untuk perhitungan nilai indek WQI adalah warna, pH, BOD, DO, suhu, kekeruhan, TSS (Total Suspended Solid), natrium, klorida, EC (Electrical Conductivity), magnesium, dan kalsium (du Plessis, et al. 2014).
Kualitas sungai di Malaysia Departemen Lingkungan Hidup (DOE) didasarkan pada indeks kualitas air (WQI). DOE-WQI terdiri dari enam faktor penentu adalah oksigen terlarut (DO), BOD, COD, nitrogen amoniak, padatan tersuspensi dan pH (Bai, et al. 2009).
Ada banyak modifikasi dari Delphi metode, salah satunya di negara Taiwan. Para ilmuwan di Taiwan melakukan penelitian di beberapa sungai dengan 55 responden. Setiap responden memberikan nilai dari 1-10 terhadap bobot parameter lingkungan dimana 1 nilai paling berpengaruh dan 10 nilai terendah.
Indeks kualitas air (WQI) di negara Taiwan berdasarkan 9 nilai parameter bobot lingkungan hidup yaitu DO, faecal coliform, BOD, pH, phenol, radioaktif, turbidity (kekeruhan), suhu dan khlorida (Lohani, 1984).
Tabel 2.2 Bobot lingkungan hidup
No Komponen lingkungan
Bobot (wi)
1. DO 0,18
2. Faecal colif 0,18
3. BOD 0,13
4. pH 0,11
5. Fenol 0,10
6. Radioactivity 0.09
7. Turbidity 0,07
8. Chlor, Carb ext 0.07
9. Suhu 0,07
Sumber : Lohani (1984)
Tabel 2.3 Karekteristik dan Skala Rating Indeks Kualitas Air
pH Rating DO Rating Alkalinity Rating Chlor Rating Coliforms Rating
(sulfat) (MPN/100ml)
6-8 100 >70 100 20-100 100 0-100 100 <1000 100 5-6;8-9 80 50-70 80 5-20;100-200 80 100-175 80 1000-5000 80 4-5;9-10 40 30-50 60 0-5;>200 40 175-250 40 5000-10000 60
<4;>10 0 10-30 30 Acid 0 >250 0 10000-20000 30
<10 0 >20000 0
Suhu (koefisien) 1 atau 0,5 Sumber : Lohani (1984)
Hubungan tata guna lahan terhadap kualitas air secara signifikan melalui pendekatan statistik dan saat ini mulai berkembang, adanya pendekatan statistik dikombinasikan dengan sistem informasi geografis (GIS). Analisis spasial untuk mendapatkan model kualitas air-LULC (land cover land use) yang kuat untuk pengelolaan perairan permukaan yang lebih baik (Ullah, et al. 2018).
2.5 Manajemen Kelola Tata guna Lahan dalam Pengelolaan DAS Terpadu Kebutuhan lahan meningkat akibat jumlah penduduk yang terus bertambah merupakan masalah yang dihadapi didalam pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS) saat ini. Peningkatan kebutuhan akan lahan, menyebabkan menurunnya daya dukung lahan dan daya tampung lingkungan. Daya dukung adalah tingkat kemampuan lahan untuk mendukung segala aktivitas manusia yang ada diwilayahnya. Pengelolaan sumberdaya harus dilakukan secara efektif dan efisien.
Upaya pengelolaan DAS terpadu berupa manajemen kelola tata guna lahan berupa pembagian tata guna lahan dalam areal DAS berdasarkan sumberdaya yang ada di setiap unit tata guna lahan. Salah satu kegiatannya adalah konservasi DAS baik daerah hulu maupun daerah hilir. Konservasi di daerah hulu merupakan konservasi hutan, mengembalikan fungsi hutan secara optimal. Pemanfaatan lahan
hutan harus sesuai dengan fungsi sebagai kawasan konservasi (Maria dan Lestiana, 2014). Penggunaan lahan yang tidak sesuai dengan arahan fungsi pemanfaatan lahan dapat mengakibatkan erosi dan kerusakan lingkungan.
Konservasi hilir berkaitan dengan tersedianya kawasan resapan air (ruang terbuka hijau) yang memadai misalnya pengadaan hutan kota dibandingkan pemanfaatan lahan pemukiman yang cenderung terus meningkat. Penegakan hukum, implementasi kebijakan secara menyeluruh dan penguatan kelembagaan penting dalam upaya pengelolaan DAS.
Pengelolaan DAS merupakan suatu kegiatan yang dilaksanakan oleh seluruh komponen baik masyarakat, petani maupun stakeholder yaitu pemerintah baik pusat maupun daerah untuk memperbaiki keadaan lahan dan ketersediaan air secara terintegrasi di dalam suatu DAS. Salah satu upaya pengelolaan DAS untuk kelestarian lingkungan adalah menyusun Rencana Tata Ruang Wilayah (RTRW) berbasis DAS. Arahan fungsi pemanfaatan lahan merupakan salah satu parameter penting dalam penyusunan RTRW.
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada DAS Percut dan pengambilan sampel air dilakukan di 5 titik sampling dari hulu sampai hilir sungai Percut pada bulan Mei sampai September 2019. Wilayah penelitian dan titik lokasi pengambilan sampel air disajikan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Lokasi penelitian DAS Percut Sumber : Bappeda Sumut
3.2 Sumber dan Metode Pengumpulan Data 3.2.1 Sumber data.
Sumber data yang digunakan pada penelitian ini meliputi data sekunder dan data primer. Data sekunder yang dipergunakan dalam penelitian ini terdiri dari :
1. Data hidrologi berupa curah hujan harian maksimum 10 tahun terakhir dari BMKG Kabupaten Deli Serdang dari 3 pos stasiun curah hujan yaitu Saentis, Sibiru-biru dan Kuta Gadung 1 Berastagi.
2. Data debit sungai Percut dari BWS Bagian Hidrologi PPKPSDA BWS Sumatera II.
3. Peta DAS Percut dari Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai dan Hutan Lindung (BPDASHL) Wampu-Ular Wilayah I Medan
4. Peta tutupan lahan DAS Percut dari Balai Pemantapan Kawasan Hutan (BPKH) Wilayah I Medan tahun 2009, 2013, 2017 dan 2018.
5. Peta batas Administrasi wilayah Kecamatan/Kabupaten Deli Serdang, Kabupaten Karo dan Kota Medan
6. Peta RBI
7. Peta jenis tanah dari Bappeda Sumut
3.2.2 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Perlengkapan kerja seperti alat tulis, kalkulator, komputer 2. Software Arc GIS Esri 10.3 untuk menganalisis peta
3. GPS (Global positioning system) untuk memberikan referensi geografis lokasi pengamatan dan pengambilan sampel.
4. Kamera digital digunakan untuk dokumentasi kondisi aktual di lapangan.
5. Alat pengambil sampel air sungai berupa botol sampel, botol plastik dan ember
6. Tali plastik, bambu sebagai alat bantu pengambilan sampel air sungai.
7. Current Meter untuk mengukur kecepatan arus di lapangan.
8. Meteran untuk mengukur lebar sungai dan kedalaman sungai 9. pH Meter untuk mengukur pH air
10. Thermometer untuk mengukur suhu
11. Turbidity meter untuk mengukur kekeruhan air
3.2.3 Metode pengumpulan data.
Data primer yang dibutuhkan dalam penelitian ini diperoleh dengan metode pengumpulan data berupa:
1. Survey lapangan bertujuan untuk melakukan verifikasi dan validasi data lapangan yang diperoleh dari data sekunder yang didapat sebelumnya.
Pengamatan langsung dilakukan untuk menentukan titik koordinat sampling dengan GPS dalam pengambilan sampel air untuk mengukur kualitas air berdasarkan tata guna lahan yang berpengaruh. Adapun titik pengambilan sampel air pada Sungai Percut dari hulu ke hilir adalah :
Tabel 3.1 Titik pengambilan contoh sampel air
Titik koordinat sampling Penggunaan Lahan Titik 1 Jembatan Bukum Sibolangit
(3o14’58,2” LU dan 98o33’54,9”BT)
Daerah hulu merupakan kawasan hutan
Titik 2 Jembatan Sarilabajahe Namorambe – Sibiru-biru
(3o21’47,355” LU dan 98o40’2,58” BT)
Daerah Pertanian, sawah, lahan terbuka dan daerah pariwisata sibiru-biru
Titik 3 Jembatan Amplas
(3o32’20,2218” LU dan 98o42’47,982” BT)
Daerah permukiman, perkotaan dan industri
Titik 4 Jembatan Tembung
(3o35’46,92552”LU dan 98o44’42,258” BT)
Daerah permukiman
Titik 5 Jembatan Paluh Merbau-Tanjung Rejo (3o43’15,213” LU dan 98o44’57,396” BT)
Daerah hilir merupakan kawasan tambak, rawa, sawah, lahan terbuka
Sumber : hasil pengamatan lapangan
2. Pengukuran parameter kualitas air dilakukan dengan 2 cara yaitu mengukur langsung di lapangan (in situ) dan uji laboratorium (ex situ). Adapun analisis sampel air yang telah dilakukan disajikan pada Tabel 3.2
Tabel 3.2 Paramater, Alat dan Metode Pengukuran Kualitas Air
No. Parameter Satuan Alat dan metode yang
digunakan Fisika
1 Kekeruhan NTU Turbiditymeter (analisis in situ)
2 Padatan Tersuspensi Total (TSS)
mg/l analisis laboratorium (metode Gravimetric)
3 Suhu °C Thermometer (analisis in situ)
Kimia
1 pH - pH meter (analisis in situ)
2 COD mg/l analisis laboratorium
3 Oksigen Terlarut (DO) mg/l analisis laboratorium (metode Winkler)
4 BOD5 mg/l analisis laboratorium
5 Nitrat mg/l analisis laboratorium (metode
spektrophotometer)
6. Nitrit mg/l analisis laboratorium metode
spektrophotometer)
7. Phosfat mg/l analisis laboratorium metode
spektrophotometer)
8. Amonia mg/l analisis laboratorium metode
spektrophotometer) Biologi
Total Coliform (MPN/100ml) analisis laboratorium
2.3 Analisis Data
Analisis data yang dilakukan pada penelitian bersifat deskriptif kuantitatif.
Metode deskriptif dengan pendekatan kuantitatif dalam penelitian ini digunakan untuk menggambarkan kondisi kuantitas dengan koefisien limpasan dengan parameter berupa tata guna lahan, topografi, jenis tanah dan kerapatan aliran.
Sedangkan kualitas air Sungai Percut di lima titik sampling dari hulu sampai ke hilir mewakili tata guna lahan dominan berupa hutan, belukar, permukiman, pertanian, perkebunan, sawah dan tambak.
2.3.1 Analisis curah hujan.
Curah hujan kawasan ditentukan dengan metode polygon thiesen dimana cara ini didasarkan atas cara rata-rata timbang (weighted average).
Keterangan :
A = Luas Area (km2, ha)
dn = Tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2 ... 3 (mm) An = Luas daerah pengaruh pos penakar 1, 2 ... 3
= Tinggi curah hujan wilayah (mm)
Perhitungan curah hujan rencana dengan mengurutkan data curah hujan harian maksimum untuk tiap-tiap tahun data (kecil-besar) dianalisis dengan statistik menggunakan microsoft excel untuk menentukan mean, standard deviation, coefisient of variation, coefisient of skewness, coefisient of kurtosis.
Setelah itu, ditentukan jenis distribusi yang sesuai berdasarkan parameter statistik yaitu distribusi log pearson type III. Setelah itu, dilakukan pengujian dengan chi- kuadrat dan Uji Kolmogorov-Smirnov untuk mengetahui apakah distribusi yang dipilih sudah tepat dan dihitung besaran hujan rancangan untuk kala ulang.
2.3.2 Analisis tata guna lahan.
Pengolahan data citra landsat dengan software ArcGIS dan data sekunder penunjang lainnya dilakukan untuk membuat peta tutupan lahan kawasan DAS Percut. Perubahan tutupan lahan berdasarkan peta tutupan lahan tahun 2009, 2013 2017 dan 2018. Nilai C koefisien limpasan dengan analisis spasial (GIS) dimana melakukan tumpangsusun terhadap tiga peta, yaitu peta DAS, peta topografi dan
