APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS
DAN MODEL AGNPS DALAM PENDUGAAN
ALIRAN PERMUKAAN, EROSI, DAN SEDIMENTASI
DI SUB DAS CIHOE KABUPATEN BOGOR
KRISTIANASARI
DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS
DAN MODEL AGNPS DALAM PENDUGAAN
ALIRAN PERMUKAAN, EROSI, DAN SEDIMENTASI
DI SUB DAS CIHOE KABUPATEN BOGOR
KRISTIANASARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada
Departemen Manajemen Hutan
DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
Judul Skripsi : Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor
Nama : Kristianasari NIM : E14101058 Program Studi : Manajemen Hutan
Disetujui, Dosen Pembimbing
Dra. Nining Puspaningsih, MS NIP: 131 918 662
Diketahui,
Dekan Fakultas Kehutanan Istitut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Cecep Kusmana, MS NIP: 131 430 799
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Tugas akhir tersebut merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Manajemen Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Tugas akhir tersebut berjudul ”Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor”.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Keluargaku tercinta (Ibu, bapak, simbah, kakak dan adik-adikku) atas kasih sayang, doa, dan nasehatnya
2. Mbak Mel atas dorongan, dan bantuan baik materil maupun spirituil. 3. Dra. Nining Puspaningsih, MS atas bimbingan, arahan dan nasehatnya 4. Dr. Ir. Lilik Budi Prasetyo, M.Agr dan Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc atas
saran dan nasehatnya
5. Mas Iman, Santi, dan Novi atas bantuan dan saran 6. Didi atas segala bantuan dan kerjasamanya
7. Nunu, Yanie, dan Pe2n atas dukungan dan bantuannya
8. Rekan-rekan Lab. Inventarisasi Hutan (ani, priyo, ajay, ewing, jupri, uki dan badut) tetap semangat
9. Buat rekan-rekan seperjuangan Angkatan ’38 khususnya MNH ’38 atas bantuan dan dorongannya
Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembacanya.
Bogor, Maret 2006
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cilacap pada tanggal 5 Oktober 1982, dari pasangan Edy Purwanto dan Nurhayati Suci Ningsih. Penulis merupakan anak keempat dari enam bersaudara.
Pendidikan formal yang pernah dillakukan penulis yaitu SMAN 11 Yogyakarta lulus tahun 2000. Pada tahun 2001 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor dengan Program Studi Manajemen Hutan, Departemen Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan.
Selama kuliah penulis aktif di organisasi Forest Manajemen Student Club (FMSC) tahun 2002 - 2003 dan organisasi Rimbawan Pecinta Alam (RIMPALA) tahun 2001-2003. Penulis juga pernah melaksanakan Praktek Pengenalan Hutan di KPH Garut, serta Praktek Pengelolaan Hutan di KPH Kuningan pada tahun 2004. Pada tahun 2005 penulis mengikuti Praktek Kerja Lapang (PKL) di IUPHHK PT. Andalas Merapi Timber di Kabupaten Solok Selatan, Propinsi Sumatera Barat.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor” dibawah bimbingan Dra. Nining Puspaningsih, MS.
RINGKASAN
KRISTIANASARI. Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor. Dibimbing oleh NINING PUSPANINGSIH.
Peningkatan jumlah penduduk mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan pangan. Upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan penyediaan pangan diantaranya dengan meningkatkan intensitas pengelolaan sumberdaya lahan untuk menghasilkan pangan, melalui usaha pembangunan sektor pertanian. Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur yang terletak pada Kabupaten Bogor mengalami permasalahan dalam pembangunan sektor pertanian dikarenakan sulitnya pengendalian tata air yaitu kelebihan air pada musim hujan dan kekeringan pada musim kemarau. Dalam rangka pengendalian tata air pada daerah tersebut, Pemerintah Daerah Kabupaten Bogor berencana akan membangun sebuah situ di sekitar daerah tersebut. Daerah Tangkapan Air (DTA) Cihoe Hulu merupakan daerah tangkapan air yang memasok air ke situ yang akan dibuat. Sebelum situ tersebut dibangun perlu dilakukan pendugaan besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi yang terjadi pada DTA Cihoe Hulu, agar pemanfaatan dan pengelolaan situ lebih optimal dan memiliki umur efektif lebih lama. Salah satu analisis pemodelan yang dapat diterapkan yaitu menggunakan model AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) dimana pembangkitan data masukan model AGNPS setiap sel menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG).
Tujuan penelitian tersebut untuk memprediksi besarnya aliran permukaan, laju erosi, dan sedimentasi, mengetahui parameter model AGNPS yang berpengaruh secara langsung terhadap keluaran model, dan menentukan alternatif penggunaan lahan dan tindakan konservasi tanah dan air yang efektif dalam rangka mengurangi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu.
Penelitian dilakukan pada DTA Cihoe Hulu Sub DAS Cihoe, DAS Citarum, yang secara administrasi termasuk kedalam Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Propinsi Jawa Barat. Pengolahan data dilakukan di Laboratorium Remote Sensing dan Sistem Informasi Geografis Departemen Manajemen Hutan Fakultas Kehutanan IPB pada bulan September sampai dengan November 2005. Tahapan penelitian adalah pengumpulan data, pengolahan data, analisis keluaran model, analisis sensitivitas model, analisis skenario dan analisis skenario terbaik. Pengolahan data peta dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ArcView yaitu: transformasi proyeksi peta, pembuatan DTA, pembuatan grid, dan penurunan parameter masukan model Sedangkan pengolahan data curah hujan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Rainbow dengan periode ulang 25 tahun.
Keluaran hidrologi model pada kondisi awal (base) dengan nilai masukan curah hujan sebesar 106.68 mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar 183.91 m.ton.cm.ha-1.jam-1, menghasilkan volume aliran permukaan pada outlet sebesar 60.96 mm dan debit puncak aliran permukaan sebesar 120.3 m3/detik. Sedangkan keluaran sedimen dengan nilai masukan curah hujan sebesar 2 910.43 mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar 3 320.78 m.ton.cm.ha-1.jam-1, menghasilkan keluaran pada DTA Cihoe Hulu berupa: laju erosi sebesar 808.44 ton/ha/tahun, total sedimen sebesar 4 752 225 ton/tahun, dan laju sedimentasi sebesar 503.69 ton/ha/tahun.
Parameter yang berpengaruh terhadap keluaran hidrologi model adalah curah hujan dan bilangan kurva aliran permukaan. Sedangkan parameter yang berpengaruh terhadap keluaran sedimen berurutan dari yang paling besar pengaruhnya adalah: kecuraman lereng, faktor pengelolaan tanaman, energi hujan intensitas 30 menit, faktor erodibilitas tanah, dan faktor tindakan konservasi tanah, faktor panjang lereng, faktor koefisien kekasaran permukaan Manning, curah hujan, dan faktor bilangan kurva aliran permukaan.
Penggunaan lahan pada skenario 4 dan skenario 5 merupakan alternatif penggunaan lahan yang paling efektif dalam rangka mengurangi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu. Skenario 4 dapat menurunkan volume aliran permukaan sebesar 8.33%, debit puncak aliran permukaan sebesar 10.37%, laju erosi sebesar 54.29%, dan laju sedimentasi sebesar 55.92%. Sedangkan skenario 5 menghasilkan penurunan debit puncak aliran permukaan sebesar 2.11%, laju erosi sebesar 64.8%, dan laju sedimentasi sebesar 65.55%.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
Tujuan ... 2
TINJAUAN PUSTAKA Daerah Aliran Sungai ... 3
Penggunaan Lahan ... 3
Aliran Permukaan ... 4
Erosi ... 4
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi ... 5
Pendugaan Erosi ... 6
Tingkat Bahaya Erosi ... 6
Sedimentasi ... 7
Teknik Konservasi Tanah dan Air ... 8
Model AGNPS ... 9
Perhitungan dalam Model AGNPS ... 11
Sistem Informasi Geografis dan Model Hidrologi ... 12
METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian ... 14
Bahan dan Alat ... 14
Metode Penelitian ... 15
Pengolahan Data Curah Hujan ... 15
Transformasi Proyeksi Peta ... 17
Pembuatan Daerah Tangkapan Air ... 17
Pembuatan Sel Model AGNPS ... 17
Pembangkitan Data Setiap Sel ... 19
Analisis Keluaran model AGNPS ... 21
Analisis Sensitivitas ... 21
Analisis Simulasi ... 22
Analisis Simulasi Terbaik ... 23
HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Lokasi Penelitian ... 24
Luas dan Letak ... 24
Topografi dan Iklim ... 24
Tanah... 25
Penutupan Lahan ... 26
Pembangkitan Data DAS ... 27
Luas dan Jumlah Sel ... 27
Curah Hujan dan Energi Intensitas Hujan ... 27
Pembangkitan Data Sel ... 28
Nomor Sel, Sel Penerima, dan Arah Aliran... 28
Kecuraman dan Bentuk Lereng ... 28
Faktor Tindakan Konservasi Tanah (P) ... 30
Faktor Pengelolaan Tanaman (C)... 30
Koefisien Kekasaran Permukaan Manning (N) ... 31
Bilangan Kurva Aliran Permukaan (CN) ... 31
Konstanta Kondisi Permukaan (SCC) dan Faktor Kebutuhan Oksigen Kimia (COD) ... 33
Tekstur Tanah dan Faktor Erodibilitas Tanah (K) ... 33
Indikator Saluran ... 34
Kecuraman Lereng Saluran, Kecuraman Sisi Saluran dan Panjang Saluran ... 35
Analisis Keluaran Model AGNPS ... 35
Keluaran Hidrologi ... 35
Keluaran Sedimen ... 37
Analisis Sensitivitas ... 41
Respon Keluaran Hidrologi ... 41
Respon Keluaran Sedimen ... 43
Analisis Simulasi ... 45 Skenario 1 ... 45 Skenario 2 ... 46 Skenario 3 ... 48 Skenario 4 ... 50 Skenario 5 ... 52
Analisis Simulasi Terbaik ... 53
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 55
Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA ... 57
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Kelas tingkat bahaya erosi ... 7
2. Masukan dan keluaran model AGNPS ... 10
3. Nilai masukan tekstur model AGNPS ... 21
4. Parameter masukan model dalam analisis sensitivitas ... 22
5. Penyebaran kemiringan lereng di DTA Cihoe Hulu ... 29
6. Faktor tindakan konservasi tanah (P) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu ... 30
7. Faktor pengelolaan tanaman (C) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu ... 31
8. Faktor koefisien kekasaran permukaan Manning (N) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu ... 31
9. Bilangan kurva aliran permukaan (CN) pada berbagai penutupan lahandi DTA Cihoe Hulu ... 32
10. Faktor konstanta kondisi permukaan (SCC) dan faktor kebutuhan oksigen kimiawi (COD) di DTA Cihoe Hulu ... 33
11. Tekstur tanah dan faktor erodibilitas tanah (K) di DTA Cihoe Hulu ... 34
12. Keluaran sedimen pada DTA Cihoe Hulu ... 38
13. Penyebaran kelas erosi di DTA Cihoe Hulu ... 38
14. Keluaran sedimen model pada skenario 1 ... 46
15. Keluaran sedimen model pada skenario 2 ... 48
16. Perubahan nilai parameter masukan model pada skenario 3 ... 49
17. Keluaran sedimen model pada skenario 3 ... 50
18. Perubahan nilai parameter masukan model pada skenario 4 ... 51
19. Keluaran sedimen model pada skenario 4 ... 51
20. Perubahan nilai parameter masukan model pada skenario 5 ... 52
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Peta lokasi penelitian ... 14
2. Tahapan penelitian ... 16
3. Tahapan pembuatan sel model AGNPS ... 18
4. Parameter masukan model AGNPS ... 19
5. Arah aliran pada model AGNPS ... 20
6. Peta DTA Cihoe Hulu ... 24
7. Peta elevasi DTA Cihoe Hulu ... 25
8. Peta jenis tanah DTA Cihoe Hulu ... 26
9. Peta penutupan lahan DTA Cihoe Hulu ... 27
10. Penyebaran spasial arah aliran DTA Cihoe Hulu ... 28
11. Peta penyebaran kemiringan lereng DTA Cihoe Hulu ... 29
12. Peta penyebaran bilangan kurva aliran permukaan DTA Cihoe Hulu ... 32
13. Peta penyebaran faktor erodibilitas tanah DTA Cihoe Hulu ... 34
14. Peta penyebaran volume aliran permukaan DTA Cihoe Hulu ... 36
15. Peta penyebaran debit puncak aliran permukaan DTA Cihoe Hulu ... 37
16. Peta penyebaran erosi DTA Cihoe Hulu ... 39
17. Peta penyebaran Total sedimen DTA Cihoe Hulu ... 41
18. Sensitivitas parameter model AGNPS terhadap keluaran hidrologi ... 42
19. Sensitivitas parameter model AGNPS terhadap keluaran sedimen ... 43
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Contoh parameter masukan model AGNPS ... 60 2. Nilai erodibilitas tanah untuk 50 jenis tanah di Pulau Jawa ... 62 3. Nilai bilangan kurva aliran permukaan (CN) dan konstanta
kondisi permukaan (SCC) pada berbagai penggunaan lahan ... 63 4. Nilai faktor pengelolaan tanaman (C) dari berbagai jenis
pertanaman di Indonesia ... 64 5. Nilai faktor tindakan konservasi tanah (P) ... 66 6. Nilai faktor kebutuhan oksigen kimiawi (COD) berbagai
penggunaan lahan ... 67 7. Nilai koefisien kekasaran permukaan Manning (N) ... 68
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sumberdaya lahan adalah lingkungan fisik yang terdiri dari: iklim, relief, tanah, air, dan vegetasi serta benda-benda yang ada diatasnya sepanjang ada pengaruhnya terhadap penggunaan lahan (Sitorus, 2004). Peningkatan jumlah penduduk mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan pangan. Upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan penyediaan pangan diantaranya dengan meningkatkan pengelolaan sumberdaya lahan untuk menghasilkan pangan, melalui usaha pembangunan sektor pertanian.
Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur yang terletak pada Kabupaten Bogor mengalami permasalahan dalam pembangunan sektor pertanian khususnya dalam upaya peningkatan produksi pangan, dikarenakan masih terbatasnya lahan yang beririgasi baik. Hal tersebut dapat dilihat dari masih tingginya luas sawah tadah hujan yang tersebar diseluruh wilayah dan penyebaran sawah irigasi terbatas pada daerah sekitar sungai. Masalah utama yang dihadapi dalam perkembangan sawah tadah hujan dan sawah irigasi adalah sulitnya pengendalian tata air yaitu kelebihan air pada musim hujan dan kekeringan pada musim kemarau.
Dalam rangka pengendalian tata air pada daerah tersebut, Pemerintah Daerah Kabupaten Bogor berencana akan membangun sebuah situ di sekitar daerah tersebut. Situ dirancang sebagai kolam penampung air hujan dan air limpasan, air sungai atau air rembesan. Tujuan pembangunan situ adalah menjamin tersedianya air pada akhir musim penghujan sampai musim kemarau, sehingga petani dapat meningkatkan intensitas penggunaan lahan sawah dan pendapatan usaha taninya.
Daerah Tangkapan Air (DTA) adalah suatu wilayah daratan yang menerima air hujan, menampung dan mengalirkannya melalui satu outlet atau tempat peruntukannya (Departemen Kehutanan, 1998). DTA Cihoe Hulu merupakan daerah tangkapan air yang memasok air ke situ yang akan dibuat. Sebelum situ tersebut dibangun perlu dilakukan pendugaan besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi yang terjadi pada DTA Cihoe Hulu, agar pemanfaatan dan pengelolaan situ lebih optimal dan memiliki umur efektif lebih lama.
Analisis aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi dapat dilakukan diantaranya dengan pendekatan laboratorium, lapangan, gabungan, dan pemodelan. Salah satu analisis pemodelan yang dapat diterapkan yaitu menggunakan model AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) Model AGNPS merupakan model terdistribusi dengan kejadian hujan tunggal dan homogen untuk seluruh Daerah Aliran Sungai (DAS). Berdasarkan konsep model ini diharapkan setiap parameter benar-benar mewakili kondisi biofisik DAS pada setiap satu-satuan luasnya.
Pembangkitan data masukan model AGNPS setiap sel menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG). Penggunaan SIG dapat mengatasi keterbatasan dari model-model erosi dengan pengumpulan data masukan manual yang tidak efektif baik dari segi waktu maupun biaya (Olivieri, 1992 dalam Muchlis, 1999). Dengan menggunakan kemampuan SIG dapat dilakukan analisa data spasial dan membangun parameter-parameter masukan yang digunakan dalam model hidrologi, sehingga dapat menghemat waktu dalam pembangkitan parameter-parameter masukan model. Kombinasi antara model AGNPS dan SIG dapat memberikan informasi tentang aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi pada DTA situ tersebut secara keruangan (spasial), sehingga pemanfaatan dan pengelolaan situ lebih optimal.
Tujuan Tujuan dari penelitian tersebut adalah:
1. Memprediksi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu.
2. Mengetahui parameter model AGNPS yang berpengaruh secara langsung terhadap keluaran model yang berupa aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu.
3. Menentukan alternatif penggunaan lahan dan tindakan konservasi tanah dan air yang efektif mengurangi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu.
TINJAUAN
PUSTAKA
Daerah Aliran Sungai
Menurut Asdak (1995) DAS adalah suatu wilayah daratan yang secara topografik dibatasi oleh punggung-punggung gunung yang menampung dan menyimpan air hujan untuk kemudian menyalurkannya ke laut melalui sungai utama. Wilayah daratan tersebut dinamakan daerah tangkapan air (DTA atau catchment area) yang merupakan suatu ekosistem dengan unsur utamanya terdiri atas sumber daya alam (tanah, vegetasi, dan air) dan sumber daya manusia sebagai pemanfaat sumber daya alam. Sedangkan sub DAS menurut Departemen Kehutanan (1998) didefinisikan sebagai bagian DAS yang menerima air hujan dan mengalirkannya melalui anak sungai ke sungai utama, dimana setiap DAS terbagi habis kedalam sub DAS-sub DAS.
Pengelolaan DAS didefinisikan sebagai proses formulasi dan implementasi atau program yang bersifat manipulasi sumber daya alam dan manusia yang terdapat di DAS untuk memperoleh manfaat produksi dan jasa tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan sumber daya air dan tanah (Asdak, 1995).
Penggunaan Lahan
Menurut Aldrich (1981) dalam Lo (1995) lahan diartikan sebagai material dasar dari suatu lingkungan (situs) yang diartikan berkaitan dengan sejumlah karakteristik alami yaitu: iklim, geologi, tanah, topografi, hidrologi, dan biologi. Sedangkan menurut FAO (1976) dalam Arsyad (2000) lahan diartikan sebagai lingkungan fisik yang terdiri atas: iklim, relief, tanah, air, dan vegetasi serta benda yang berada diatasnya sepanjang ada pengaruhnya terhadap penggunaan lahan. Termasuk didalamnya juga hasil kegiatan manusia baik dimasa lalu maupun sekarang.
Penggunaan lahan (land use) menurut Aldrich (1981) dalam Lo (1995) diartikan sebagai aktifitas manusia dalam kaitannya dengan lahan. Sedangkan Arsyad (2000) berpendapat bahwa penggunan lahan diartikan sebagai setiap bentuk interfensi (campur tangan) manusia terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik materil maupun spiritual. Penggunaan lahan dikelompokan menjadi dua golongan besar, yaitu; penggunaan lahan pertanian dan penggunaan lahan bukan pertanian.
Aliran Permukaan
Menurut Linsley et al. (1986) aliran permukaan adalah air yang mengalir diatas permukaan tanah menuju saluran. Seyhan (1990) berpendapat bahwa aliran permukaan didefinisikan sebagai bagian limpasan yang melintas diatas permukaan tanah menuju saluran sungai, hal itu dapat terjadi jika intensitas curah hujan melebihi laju infiltrasinya. Sedangkan menurut Asdak (1995) aliran permukaan adalah bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju ke sungai, danau, dan lautan.
Pada waktu hujan terjadi butir-butir air dengan gaya kinetik yang dimiliki akibat gaya grafitasi akan menimpa tanah (terutama tanah gundul) dan memecahkan bongkah-bongkah tanah atau agregat tanah menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Partikel tersebut mengikuti infiltrasi lalu menyumbat pori-pori tanah. Akibatnya apabila hujan semakin lebat atau berlangsung lebih lama maka akan terbentuklah aliran permukaan dengan jumlah dan kecepatan tertentu.
Faktor-faktor yang mempengaruhi aliran permukaan adalah faktor yang berhubungan dengan iklim dan faktor yang berhubungan dengan karakteristik DAS. Lama waktu hujan, intensitas dan penyebaran hujan mempengaruhi laju dan volume limpasan permukaan. Hujan dengan intensitas tinggi akan memiliki kapasitas infiltrasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan hujan yang kurang intensif walaupun curah hujan dari dua kejadian tadi sama besar (Asdak, 1995). Sedangkan menurut Chow (1964) dalam Seyhan (1990) aliran permukaan dipengaruhi oleh: jumlah hujan, laju dan distribusi hujan, temperatur lapisan bawah dan tipe tanah, kemiringan lereng, luas daerah aliran, vegetasi, dan sistem pengelolaan tanah.
Menurut Seyhan (1990) berdasarkan pengamatan hidrologi hutan selama bertahun-tahun menunjukan bahwa aliran perrmukaan pada DAS yang berhutan adalah jarang sekali sebab hutan memiliki fungsi meningkatkan penahan permukaan, meningkatkan laju infiltrasi (kapasitas serap serasah tinggi) dan aliran maksimum diharapkan lebih kecil. Laju maksimum aliran permukaan merupakan proporsional terhadap intensitas curah hujan maksimum.
Erosi
Erosi didefinisikan sebagai peristiwa hilang atau terkikisnya tanah atau bagian tanah dari suatu tempat yang terangkut ke tempat lain, baik disebabkan
oleh pergerakan air, angin, dan atau es (Rahim, 2000). Sedangkan menurut Arsyad (2000) erosi merupakan suatu proses pindah atau terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain oleh sebab-sebab alami, yaitu air dan angin. Menurut Rahim (2000) di daerah tropis seperti Indonesia erosi terutama disebabkan oleh air hujan. Erosi timbul apabila aksi dispersi dan tenaga pengangkut oleh air hujan yang mengalir ada di permukaan dan atau di dalam tanah. Pukulan air hujan yang mempunyai energi lebih besar dari pada daya tahan tanah akan menyebabkan terjadinya penghancuran agregat-agregat tanah yang kemudian akan terbawa oleh aliran permukaan.
Arsyad (1989) menyatakan bahwa erosi digolongkan menjadi dua golongan utama yaitu erosi normal dan erosi dipercepat. Erosi normal atau erosi geologi atau yang biasa di sebut erosi alami terjadi dengan laju yang lambat yang memungkinkan terbentuknya tanah yang tebal. Proses erosi ini menyebabkan bentuk permukaan bumi. Erosi dipercepat menimbulkan kerusakan tanah akibat perbuatan manusia mengganggu proses pembentukan dan pengangkutan tanah.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi
Menurut Arsyad (2000) erosi dinyatakan sebagai akibat interaksi kerja antara faktor-faktor: iklim, topografi, tumbuh-tumbuhan, dan manusia terhadap tanah yang dinyatakan dalam persamaan:
(
i r v t m)
fE = , , , ,
Dimana,
Sedangkan menurut Rahim (2000), Erosi dipengaruhi oleh tiga faktor utama yaitu: 1) energi, yaitu: hujan, air, limpasan, angin, kemiringan, dan panjang lereng, 2) ketahanan; erodibilitas tanah, dan 3) proteksi, yaitu: penutup tanah dan ada atau tidaknya tindakan konservasi.
Pada daerah iklim basah faktor iklim yang mempengaruhi erosi adalah hujan. Sifat hujan yang sangat penting dalam mempengaruhi erosi adalah energi kinetik hujan, karena merupakan penyebab pokok dalam penghancuran agregat-agregat tanah (Arsyad, 1989). Besarnya energi kinetik hujan bergantung pada jumlah hujan, intensitas dan kecepatan jatuhnya butir-butir hujan. Sedangkan
E : erosi i : iklim r : topografi v : vegetasi t : tanah m : manusia
kecepatan jatuhnya butir-butir hujan ditentukan oleh ukuran butir-butir hujan dan angin (Rahim, 2000).
Unsur topografi yang mempengaruhi erosi dan aliran permukaan ada 2 yaitu kemiringan lereng dan panjang lereng. Erosi semakin meningkat apabila lereng semakin curam atau semakin panjang (Hardjowigeno, 1995). Sedangkan menurut Schwab et al. (1981) faktor topografi mempengaruhi erosi melalui derajat kemiringan dan panjang lereng, serta ukuran dan bentuk aliran sungai. Ketahanan tanah memiliki fungsí ganda yaitu ketahanan terhadap daya dari luar dan kemampuan tanah untuk menyerap hujan. Sifat-sifat tanah yang mempengaruhi erosi antara lain: tekstur tanah, struktur, bahan organik, sifat lapisan bawah, dan tingkat kesuburan tanah (Arsyad, 1989)
Proteksi berkaitan dengan faktor-faktor yang berhubungan dengan penutup tanah. Vegetasi penutup tanah yang baik seperti rumput yang tebal atau rimba yang lebat akan menghilangkan pengaruh hujan dan topografi terhadap erosi (Arsyad, 2000). Sedangkan manusia merupakan faktor penentu utama besarnya erosi, sebab manusia sebagai penentu pengusahaan tanah (Rahim, 2000).
Pendugaan Erosi
Pendugaan erosi merupakan alat bantu untuk mengambil keputusan dalam perencanaan konservasi tanah pada suatu areal sekaligus alat untuk menilai apakah suatu program atau tindakan konservasi yang diterapkan berhasil menurunkan laju erosi dari suatu bidang tanah atau DAS (Arsyad, 2000). Metode yang umum digunakan adalah metode USLE (Universal Soil Loss Equation) yang dikembangkan oleh Wishmeir dan Smith tahun 1978 (Asdak, 1995). Persamaan USLE dikembangkan di daerah pertanian Amerika Utara dengan karakteristik iklim sedang (intensitas hujan umumnya rendah) dan topografi tidak terlalu bergunung-gunung. Faktor pembatas persamaan USLE adalah: faktor topografi (geologi), vegetasi, dan meteorologi. Penggunaan persamaan USLE pada tempat dengan karakteristik iklim dan kondisi biofisik yang berbeda dengan tempat persamaan dikembangkan perlu dilakukan modifikasi (Asdak, 1995).
Tingkat Bahaya Erosi
Erosi dan sedimentasi adalah respon dari DAS terhadap hujan yang jatuh diatasnya. Erosi yang terjadi terus menerus akan menyebabkan terjadinya
kerusakan tanah, untuk menghindarinya perlu ditetapkan batasan erosi yang ditoleransi pada suatu bidang tanah. Penetapan batas tertinggi laju erosi yang masih dapat dibiarkan atau ditoleransi perlu ditetapkan dan tidak mungkin menekan laju erosi menjadi nol (Arsyad, 1989).
Tingkat bahaya erosi adalah perkiraan kehilangan tanah maksimum dibandingkan dengan tebal solum tanahnya pada setiap unit lahan bila teknik pengelolaan tanaman dan konservasi tanah tidak mengalami perubahan. Penentuan tingkat bahaya erosi menggunakan pendekatan tebal solum tanah yang telah ada dan besarnya erosi sebagai dasarnya. Semakin dangkal solum tanahnya berarti semakin sedikit tanah yang boleh tererosi, sehingga tingkat bahaya erosinya sudah cukup besar meskipun tanah yang hilang belum terlalu besar. Kelas tingkat bahaya erosi disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Kelas tingkat bahaya erosi
Kedalaman Tanah (cm) Kelas Erosi I II III IV V Erosi (ton/ha/tahun) < 15 15 - 60 60 - 180 180 - 480 > 480 Dalam > 90 SR R S B SB 0 I II III IV Sedang 60-90 R S B SB SB I II III IV IV Dangkal 30-60 S B SB SB SB II III IV IV IV Sangat Dangkal < 30 B SB SB SB SB III IV IV IV IV
Sumber: Departemen Kehutanan, Direktorat Jenderal Rehabilitasi Lahan (1998) Keterangan: 0 - SR = Sangat Ringan III - B = Berat
I - R = Ringan IV - SB = Sangat Berat II - S = Sedang
Sedimentasi
Tanah dan bagian-bagian tanah yang terangkut dari suatu tempat yang tererosi disebut sebagai sedimen (Arsyad,1989). Sedangkan menurut Asdak (1995) sedimen adalah hasil proses erosi. Sedimen umumnya mengendap di bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air, saluran sungai, dan waduk. Sedimen tersebut terbawa oleh suatu aliran yang kemudian diendapkan
di suatu tempat yang kecepatan airnya melambat atau terhenti. Proses tersebut disebut sedimentasi atau pengendapan (Arsyad, 2000).
Hasil sedimen (sediment yield) yang menyatakan besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu yang biasanya diukur sebagai sedimen terlarut di sungai atau pengukuran langsung di waduk. Proses sedimentasi memberikan dampak menguntungkan dan merugikan. Pada tingkat tertentu adanya aliran sedimentasi ke daerah hilir dapat menambah kesuburan tanah serta terbentuknya tanah garapan baru di daerah hilir. Tetapi aliran sedimen juga dapat menurunkan kualitas perairan dan pendangkalan badan perairan (Asdak,1995).
Hasil sedimentasi dapat diukur di sungai tetapi tidak semua sedimen yang terbawa aliran permukaan akan mencapai outlet. Nisbah Pelepasan Sedimen (NPS) merupakan salah satu metode prediksi hasil sedimen yang merupakan nisbah jumlah sedimen yang betul-betul terbawa oleh sungai dari suatu daerah terhadap jumlah tanah yang tererosi dari daerah tersebut. Dimana persamaannya adalah sebagai berikut:
Keterangan: NPS = Nisbah Pelepasan Sedimen, SEDY = jumlah sedimen total yang melewati suatu titik tertentu di sungai dan EROSI = jumlah tanah yang tererosi.
Teknik Konservasi Tanah dan Air
Usaha-usaha yang dapat dilakukan untuk mengendalikan dan mencegah erosi, dalam rangka meningkatkan kapasitas infiltrasi tanah, serta mengatur limpasan permukaan dan menurunkan hasil sedimen dilakukan dengan pengawetan tanah dan air. Hal itu dapat dilakukan dengan 3 teknik, yaitu: teknik vegetatif, teknik mekanik, dan teknik kimia (Asdak, 1995).
Teknik vegetatif adalah kegiatan pencegahan erosi dengan penanaman
vegetasi. Menurut Rahim (2000) vegetasi memiliki kemampuan untuk: 1) menurunkan erosivitas karena adanya intersepsi tajuk dan absorpsi energi air
hujan, 2) mempengaruhi limpasan permukaan, 3) meningkatkan aktifitas biologi dalam tanah, dan 4) meningkatkan kecepatan kehilangan air karena transpirasi. Menurut Asdak (1995) disebutkan bahwa vegetasi penutup tanah dengan struktur tajuk berlapis dapat menurunkan kecepatan air hujan dan menurunkan
EROSI SEDY NPS =
debit tetesan air hujan, sehingga erosivitas hujan menurun dan erosi dan sedimentasi dapat diturunkan.
Menurut Asdak (1995) teknik mekanik dinyatakan sebagai cara pencegahan erosi dengan pembuatan bangunan pencegahan erosi (structural design). Tujuannya adalah untuk mengurangi kecepatan limpasan permukaan dan volume limpasan permukaan serta kehilangan tanah (erosi) dengan cara menahan air tetap pada tempatnya atau minimal mengurangi kecepatan alirannya. Menurut Sitorus (2004) teknik mekanik dalam konservasi tanah dan air diantaranya: 1) pengolahan tanah (tillage), 2) pengolahan tanah menurut kontur, 3) pembuatan galengan dan saluran menurut kontur, 4) pembuatan teras seperti teras tangga atau teras bangku dan teras berdasarkan lebar, 5) perbaikan drainase dan pembangunan irigasi, dan 6) pembuatan waduk, dam penghambat (chek dam), tanggul dan sebagainya.
Teknik kimia adalah cara pencegahan dengan menggunakan bahan-bahan kimia pada tanah dalam rangka untuk meningkatkan kemantapan agregat tanah dan struktur tanah yang stabil agar tidak mudah terdispersi. Menurut Sitorus (2004) Senyawa kimia tersebut secara umum disebut soil conditioner. Beberapa jenis soil conditioner yang digunakan adalah: 1) Krilium, yaitu merupakan garam natrium dari poly acrylonitrile, 2) Polymer tidak terionisasi: Polyvinyl alkohol (PVA), 3) Polyanion: polyvinyl acetate, 4) polycation: DAEMA- Dimethyl amino ethyl meta crylate, dan 5) Emulsi Bitumen.
Model AGNPS
AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) merupakan sebuah program simulasi komputer untur menganalisa limpasan, erosi, sedimen, perpindahan hara dari pemupukan (Nitrogen dan Pospor) dan COD (Chemical Oxygen Demand) pada suatu areal pertanian. AGNPS dikembangkan oleh Robert A. Young, Chares A. Onsad, David D. Bosch, dan Wayne P. Anderson tahun 1987. Model AGNPS merupakan model terdistribusi dengan kejadian hujan tunggal dan homogen untuk seluruh DAS. Model ini dikembangkan dengan membagi DAS menjadi bujursangkar yang seragam, sehingga analisa untuk setiap sel dapat dilakukan. Dimana setiap sel memiliki parameter masukan dan keluaran seperti tersaji dalam Tabel 2.
Tabel 2. Masukan dan keluaran model AGNPS
No. Parameter DAS Keseluruhan DAS
1 Nama dan keterangan DAS Nama dan keterangan DAS
2 Luas tiap sel Luas DAS
3 Jumlah sel Luas setiap sel
4 Curah Hujan Curah hujan
5 Energi intensitas Hujan Energi intensitas hujan
No. Parameter Sel Keluaran pada Pelepasan DAS
1 Nomor sel Volume aliran permukaan
2 Nomor sel penerima Laju puncak aliran permukaan
3 Arah aliran Aliran permukaan tiap sel
4 Bilangan kurva aliran permukaan Sedimentasi (total dan tiap sel)
5 Kemiringan lereng Hasil sedimentasi
6 Faktor bentuk lereng Distribusi sedimentasi tiap partikel
7 Panjang lereng Erosi permukaan
8 Kelerengan saluran rata-rata Erosi saluran
9 Koefisien kekasaran manning Jumlah deposisi
10 Faktor erodibilitas tanah Sedimentasi tiap sel
11 Faktor pengelolaan tanah USLE Nisbah pengayaan
12 Teknik konservasi tanah Nisbah pelepasan
13 Konstanta kondisi permukaan Kandungan N dalam sedimentasi
14 Tekstur tanah Konsentrasi N
15 Indikator penggunaan pupuk Jumlah N dalam aliran permukaan 16 Ketersedian pupuk pada permukaan tanah Kandungan P dalam sedimentasi
17 Point source indikator Konsentrasi P
18 Sumber erosi tambahan Jumlah P dalam aliran permukaan
19 Faktor kebutuhan oksigen kimiawi Konsentrasi COD
20 Indikator impoundment Jumlah COD
21 Indikator saluran
Menurut Pawitan (1998) dalam Salwati (2004) model AGNPS merupakan gabungan antara model terdistribusi (distributed) dan model sequensial. Sebagai model terdistribusi penyelesaian persamaan keseimbangan massa dilakukan secara serempak untuk semua sel. Sedangkan model sequensial, air dan cemaran ditelusuri dalam rangkaian aliran di permukaan lahan dan di saluran secara berurutan.
Kelebihan dari model AGNPS ini adalah: 1) memberikan hasil berupa aliran permukaan, erosi, sedimentasi, dan unsur-unsur hara yang terbawa dalam
aliran permukaan; 2) membuat skenario perubahan penggunaan lahan; 3) menganalisis parameter yang digunakan untuk memberikan skenario yang
akurat terhadap sifat-sifat DAS. Adapun kelemahan dari model AGNPS ini adalah: 1) pendugaan aliran permukaan model tidak mengeluarkan output dalam bentuk hidrograf, sehingga perbandingan antara hidrograf hasil prediksi dengan hidrograf hasil pengukuran tidak bisa diperlihatkan; 2) waktu respon yang merupakan indikator untuk menentukan kondisi biofisik DAS tidak dinyatakan dalam keluaran model.
Perhitungan dalam Model AGNPS
Beberapa persamaan yang digunakan dalam membangun model dalam Young et al. (1990) adalah:
a. Erosi tanah
Persamaan yang digunakan adalah persamaan Wischmeier dan Scmith (1978), yaitu:
Dimana : E = erosi (ton/acre) L = faktor panjang lereng EI = energi intensitas hujan (feet.ton.inci/acre) S = faktor kemiringan lereng K = erodibilitas tanah (ton.acre/feet.ton.inci) C = faktor tanaman
SSF = faktor bentuk permukaan tanah P = faktor pengelolaan tanah
b. Volume aliran permukaan
Volume aliran permukaan dihitung dengan menggunakan persamaan USDA SCS (1972), yaitu:
Dimana: RF = run off (inci) RL = hujan (inci)
S = faktor penahan tanah ;(CN = Curve Number)
c. Kecepatan aliran permukaan (Sx ) SSC x
V
0=
10
0.5 log10 1 100−Dimana: V0 = kecepatan aliran permukaan (feet/detik) S1 = kemiringan lereng
SSC = kondisi penutupan permukaan tanah SSF x P x C x S x L x K x EI E=
(
)
xs RL xs RL RF 8 . 0 2 . 0 2 + − = 10 1 − = CNd. Kecepatan aliran dalam saluran 667 . 0 5 . 0 49 . 1 h c c xS xR n V ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =
Dimana: Vc = kecepatan aliran dalam saluran (feet/detik) Rh = radius hidrolik
Sc = kemiringan saluran
e. Debit aliran pada saluran
c
c xV
A Q=
Dimana: Q = debit (cfs)
Ac = potongan melintang saluran (square feet)
Vc = kecepatan aliran dalam saluran (feet)
f. Puncak aliran permukaan
(
2)
0.187 824 . 0 159 . 0 7 . 0 43560 484 . 8 0.0166 − = xA xS xRF L Ax QP c A cDimana: QP = puncak limpasan (cfs) RF = volume limpasan A = luas areal (acre) Lc = panjang saluran (feet)
Sc = kemiringan saluran
Sistem Informasi Geografis dan Model Hidrologi
Sistem Informasi Geografis (SIG) adalah sekumpulan yang terorganisir dari perangkat keras komputer (hardware), perangkat lunak (software), data geografis (geographic data), dan personal (personnel) yang dirancang untuk secara efisien merekam (capture), menyimpan (store), memperbarui (update), memanipulasi (manipulate), menganalisis (analize), dan mendisplai atau menyajikan (display) semua bentuk informasi yang bereferensi geografis (ESRI, 1995 dalam Jaya, 2003). Menurut Aronoff (1989) dalam Jaya (2003), SIG terdiri atas 4 kemampuan yaitu: pemasukan data, manajemen data, analisis dan manipulasi, serta menghasilkan data (output).
Bentuk data dalam SIG terbagi dua yaitu data raster dan data vektor. Kedua struktur data tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan data vektor adalah: jumlah memori yang digunakaan lebih sedikit, penampilan grafik baik, akurasi geometri tinggi, dan obyek digambarkan secara eksplisit (persis bentuk aslinya). Kekurangan data vektor adalah: pengumpulan data lambat, analisis keruangan sedang, dan struktur data sangat komplek. Sedangkan data raster mempunyai ciri yang baik berupa: pengumpulan data cepat, struktur data sederhana, dan analisis keruangan sangat baik. Kelemahan
raster adalah: memerlukan memori yang sangat besar, akurasi geometri yang rendah, dan obyek digambarkan secara implisit (Dimyati dan Dimyati, 1998 dalam Zulfikar, 1999).
SIG dapat diaplikasikan dengan model lingkungan misalnya untuk menganalisis sumber daya alam. Apalagi dewasa ini perkembangan teknologi komputer semakin pesat, sehingga SIG semakin banyak dimanfaatkan. Pemanfaatan paket SIG dalam model hidrologi diantaranya untuk menganalisis DAS sebagai sistem terdistribusi (distributed system), misalnya untuk menghubungkan (link) antara tabel dan peta. Untuk mengembangkan integrasi antara SIG dengan model hidrologi terutama model terdistribusi, SIG digunakan untuk membangun parameter masukan model. Dimana masukan data model dapat berasal dari perangkat lunak SIG yang berupa peta integer dimana setiap sel raster digambarkan oleh angka (Amara dan Van Asch, 1995 dalam Muchlis, 1999).
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada DTA Cihoe Hulu Sub DAS Cihoe, DAS Citarum, yang secara administrasi termasuk kedalam Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Propinsi Jawa Barat. Pengolahan data dilakukan di Laboratorium Remote Sensing dan Sistem Informasi Geografis Departemen Manajemen Hutan Fakultas Kehutanan IPB pada bulan September sampai dengan November 2005. Peta lokasi penelitian secara spasial disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Peta lokasi penelitian
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian yaitu:
1. Peta Digital Penutupan Lahan Kabupaten Bogor (Hasil klasifikasi citra satelit SPOT 5 tahun 2003)
2. Peta Digital Kontur Kabupaten Bogor skala 1 : 25 000 (Bakosurtanal, Bogor) 3. Peta Digital Jenis Tanah Kabupaten Bogor (Puslittanak, Bogor)
4. Peta Tanah Semi Detail Bekasi dan Sekitarnya skala 1 : 50 000 (Puslittanak, Bogor)
5. Peta Digital Jaringan Sungai Kabupaten Bogor (Dinas Pengairan Kabupaten Bogor)
6. Curah hujan harian selama 7 tahun (1998-2004) stasiun pengukuran hujan Kecamatan Cariu
Sedangkan alat-alat yang digunakan adalah seperangkat komputer dengan program ArcView versi 3.3, AGNPS versi 3.65.3, Rainbow for Window, dan Microsoft Excel 2003.
Metode Penelitian
Tahapan penelitian yang dilaksanakan dalam penelitian ini adalah: pengumpulan data, pengamatan lapangan, pengolahan data, analisis keluaran model, analisis sensitivitas model, analisis simulasi, dan analisis simulasi terbaik. Tahapan awal penelitian ini adalah pengumpulan data berupa peta dasar dan data curah hujan. Setelah data terkumpul dilakukan pengamatan dan identifikasi keadaan lapang untuk mengamati dan mengidentifikasi tutupan lahan, tindakan konservasi, dan pengelolaan tanaman yang sebenarnya dilapangan. Sedangkan tahapan dalam pengolahan data berupa: pengolahan data curah hujan, proyeksi peta, pembuatan Daerah Tangkapan Air (DTA), pembuatan sel model AGNPS, dan pembangkitan data setiap sel. Tahapan Penelitian selengkapnya disajikan pada Gambar 2.
Tahapan pengolahan data selengkapnya sebagai berikut: Pengolahan Data Curah Hujan
Data curah hujan maksimum harian digunakan untuk memprediksi besarnya aliran permukaan. Pengolahan data curah hujan harian maksimum selama 7 tahun menggunakan program Rainbow dengan periode ulang 25 tahun. Hasil keluaran program Rainbow tersebut selanjutnya dirata-rata, sehingga diperoleh nilai curah hujan harian maksimum rata-rata. Nilai curah hujan harian maksimum rata-rata tersebut digunakan untuk menghitung nilai energi hujan intensitas 30 menit (EI30) dengan menggunakan persamaan Bols (1978) yaitu:
( )
725 . 0 0727 . 0 467 . 2 2 30 = + R R EIDimana: EI30 = energi hujan intensitas 30 menit (m.ton.cm.ha
-1
.jam-1) R = curah hujan harian (cm)
Gambar 2. Tahapan penelitian Data Peta Digital
Kontur Penutupan Lahan Jenis Tanah Jaringan Sungai Pengamatan Lapangan Pembuatan DTA Pembangkitan Data Setiap Sel Pembuatan Sel Model AGNPS
Data Curah Hujan Transformasi Proyeksi Peta Pembangkitan Data Setiap Sel Analisis Keluaran Model AGNPS Analisis Sensitivitas Analisis Simulasi
Dalam memprediksi besarnya erosi dan sedimentasi tahunan, digunakan data curah hujan bulanan untuk menghitung besarnya curah hujan rata-rata tahunan. Sedangkan nilai energi hujan intensitas 30 menit dihitung dengan menggunakan data curah hujan bulanan dengan menggunakan persamaan Bols (1978) yaitu:
(
) (
1.21) (
0.47)
0.53 30 6.199 RAIN DAYS MAXPEI = −
Dimana: EI30 = energi hujan intensitas 30 menit (m.ton.cm.ha
-1
.jam-1) RAIN = curah hujan bulanan (cm)
DAYS = banyaknya hari hujan bulanan (hari) MAXP = hujan harian maksimum bulanan (cm)
Transformasi Proyeksi Peta
Penyeragaman proyeksi peta perlu dilakukan agar peta dapat di-overlay dan dianalisa secara spasial. Penyeragaman proyeksi peta menggunakan Program ArcView dengan extension Projection Utility Wizard. Proyeksi yang digunakan adalah UTM (Universal Transver Mercator) dengan datum WGS 84 dan Zone 48S.
Pembuatan Daerah Tangkapan Air
Pembuatan daerah tangkapan air menggunakan program ArcView. Tahapan pembuatan DTA yaitu:
1). Pemotongan peta kontur pada daerah yang diperkirakan sebagai DTA dengan didasarkan pada peta jaringan sungai. Pemotongan (clipping) peta kontur ini dimaksudkan agar proses pengolahan data selanjutnya lebih cepat dilakukan. Proses pemotongan peta kontur dilakukan dengan menggunakan extension Geoprocessing Wizard.
2). Pembuatan TIN (Triangulated Irregular Network). Peta kontur yang telah dipotong selanjutnya dibuat TIN.
3). Pembuatan DEM (Digital Elevation Model). TIN kemudian dibuat grid, sehingga diperoleh model ketinggian digital (DEM).
4). Pembutan DTA. DEM tersebut kemudian diolah lebih lanjut dengan mengggunakan extension AV-SWAT 2000, sehingga menghasilkan DTA (Gambar 3.a)
Pembuatan Sel Model AGNPS
Pembuatan sel dilakukan dengan memanfaatkan Sistem Informasii Geografis (SIG) dengan program ArcView. Tahapan pembuatan sel AGNPS adalah:
1) Pembuatan Grid. DTA yang telah terbentuk (Gambar 3.a) dibuat grid (gridding). Luas daerah penelitian berdasarkan hasil pembuatan DTA seluas 3 863.75 ha, oleh karena itu ukuran grid yang digunakan sebesar 300x300 m (9 ha). Ukuran grid yang dibuat sesuai dengan ketentuan AGNPS bahwa DAS yang luasannya lebih dari 2 000 acre (809.36 ha), ukuran sel yang digunakan maksimum berukuran 40 acre atau16.19 ha (Young et al.,1990). 2) Pembuatan DTA Point. DTA dibuat point dengan menggunakan script
grid2pt.ave, sehingga diperoleh DTA berbentuk point (Gambar 3.b).
3) Pembuatan Sel. DTA yang berbentuk point, selanjutnya dibuat grid kembali dengan ukuran yang sama dengan proses sebelumnya dan disimpan kedalam format shapefile, sehingga diperoleh DTA yang berbentuk sel (Gambar 3.c).
4) Penghapusan. Hasil pembuatan DTA sel terdapat beberapa sel yang tidak berbentuk persegi, oleh karena itu dilakukan penghapusan atau penghilangan terhadap sel yang tidak berbentuk persegi, sehingga diperoleh hasil akhir sel DTA (Gambar 3.d).
5) Penomoran Sel. Penomoran dilakukan sesuai dengan ketentuan model AGNPS, dimana penomoran dimulai dari ujung sel sebelah kiri atas menuju sel sebelah kanan, kemudian dilanjutkan pada baris selanjutnya dengan arah yang sama sampai dengan baris terakhir.
a b
c d
Pembangkitan Data Setiap Sel
Sebelum dilakukan pembangkitan data setiap sel dilakukan pemotongan (clipping) semua peta digital dengan batas DTA. Setelah itu ditambahkan data atribut berupa nilai parameter-parameter masukan model sesuai dengan distribusi spasial petanya. Penurunan parameter-parameter masukan model dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ArcView. Penurunan parameter masukan model dari peta dasar disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Parameter masukan model AGNPS
Keterangan:
DEM = Digital Elevation Model P = Faktor teknik konservasi tanah S = Kemiringan lereng SCC = Konstanta kondisi permukaan L = Panjang lereng N = Koefisien kekasaran Manning FD = Arah aliran COD = Kebutuhan oksigen kimiawi
T = Tekstur CI = Indikator saluran
K = Faktor erodibilitas tanah CS = Kemiringan saluran CN = Bilangan kurva aliran permukaan CL = Panjang saluran C = Faktor pengelolaan tanaman
Peta Penutupan
lahan Peta
Kontur JenisTanaPeta h
DEM FD S L Gridding T K Gridding CN N C SCC Overlay Peta Grid
Sel Overlay Jaringan Sungai Peta
CI CS
CL
COD P
Data turunan peta kontur. Parameter panjang lereng diperoleh dari pengukuran peta kontur yang di-overlay dengan peta grid sel, sedangkan parameter kemiringan lereng dan arah aliran diperoleh dari data DEM (Digital Elevation Model). DEM merupakan suatu model yang mempresentasikan ketinggian muka bumi dengan format raster. Pembuatan DEM dilakukan dengan membuat TIN dari peta kontur dan dilanjutkan dengan gridding terhadap TIN dengan ukuran sel sebesar 300 x 300 m. Turunan dari data DEM yaitu:
1) Kemiringan lereng. Parameter kemiringan lereng diperoleh dari data DEM dengan menggunakan extension DEMAT, dengan satuan persen. Untuk mendapatkan data kemiringan lereng setiap sel maka data hasil penghitungan Demat diubah menjadi bentuk point dengan menggunakan script grid2.ave,
2) Arah aliran. Parameter arah aliran diperoleh dari data DEM dengan menggunakan extension Hydrologic Modelling v.1.1. Dari hasil keluaran Hydrologic Modelling v.1.1 kemudian dilakukan penyesuaian kode arah aliran sesuai dengan ketentuan model AGNPS, yaitu sebagai berikut:
Gambar 5. Arah aliran pada model AGNPS
Data turunan peta jenis tanah. Dari peta jenis tanah dapat diturunkan parameter tekstur dan faktor erodibilitas tanah. Pada peta jenis tanah dilakukan penambahan data atribut nilai tekstur dan nilai erodibilitas tanah. Nilai tekstur tanah diperoleh dari peta tanah semi detail skala 1 : 50 000, sedangkan nilai faktor erodibilitas tanah diperoleh dari hasil penelitian Puslitbang Pengairan (1996). Nilai masukan tekstur pada model AGNPS disajikan pada Tabel 3.
1 2 3 4 5 6 7 8
Tabel 3. Nilai masukan tekstur model AGNPS
Tekstur Nilai Masukan Model
Air 0 Pasir 1 Lempung 2 Liat 3 Gambut 4 Sumber: Young et al. (1990)
Data turunan peta penutupan lahan. Dari peta penutupan lahan dapat diturunkan parameter: faktor pengelolaan tanaman, tindakan konservasi tanah, koefisien kekasaran Manning, dan bilangan kurva aliran permukaan. Pemasukan nilai parameter tersebut disesuaikan dengan hasil pengamatan dan identifiikasi lapangan. Untuk memperoleh nilai parameter masukan setiap sel, dilakukan proses gridding terhadap peta tutupan lahan tersebut.
Data turunan peta jaringan sungai. Dari peta jaringan sungai dapat diturunkan parameter: indikator saluran, kemiringan lereng saluran, kemiringan sisi saluran, dan panjang saluran. Nilai kemiringan lereng saluran, kemiringan sisi saluran, dan panjang saluran diperoleh dari hasil penghitungan maupun dengan asumsi sesuai dengan ketentuan model AGNPS.
Selain parameter yang diperoleh dari hasil turunan peta dasar tersebut terdapat beberapa parameter masukan AGNPS yang diasumsikan konstan. Parameter tersebut yaitu: 1) indikator penggunaan pupuk, 2) ketersedian pupuk pada permukaan tanah, 3) point source indicator, 4) sumber erosi tambahan, dan 5) indikator impoundment.
Analisis Keluaran Model AGNPS
Analisis keluaran model dilakukan terhadap keluaran model pada pelepasan DTA (outlet) maupun pada setiap sel. Keluaran model berupa keluaran hidrologi dan keluaran sedimen. Analisis dilakukan pada keluaran Hidrologi yaitu volume aliran permukaan dan debit puncak aliran permukaan. Dan analisis hasil keluaran sedimen yaitu: laju erosi, laju sedimentasi, dan total sedimen.
Analisis Sensitivitas
Analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui pengaruh langsung setiap parameter terhadap keluaran model. Analisis sensitivitas dilakukan terhadap sepuluh parameter. Parameter-parameter tersebut diubah dengan
meningkatkan dan menurunkan sebesar 50% dari nilai awalnya, kemudian model dijalankan dengan parameter lainnya dibiarkan tetap. Hasil keluaran model setiap parameter dibandingkan dengan nilai dasar (base) untuk mengetahui sensitivitas setiap parameter yang terpilih. Parameter masukan model dalam analisis sensitivitas disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Parameter masukan model dalam analisis sensitivitas
Parameter Masukan Model
Curah Hujan (CH) Panjang Lereng (L)
Energi Intensitas Hujan (EI30) Kemiringan Lereng (S)
Koefisien Kekasaran Manning (N) Faktor Erodibilitas (K)
Faktor Pengelolaan Tanaman (C) Koefisien Kondisi Permukaan (SCC) Faktor Tindakan Konservasi Lahan (P) Bilangan Kurva Aliran Permukaan (CN)
Analisis Simulasi
Simulasi dilakukan dengan melakukan perubahan penutupan lahan dan melakukan tindakan konservasi tanah dan air. Hal tersebut dilakukan untuk menentukan alternatif penggunaan lahan yang efektif menurunkan aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi pada DTA Cihoe Hulu. Simulasi tersebut dilakukan dengan beberapa skenario yaitu:
Skenario 1, melakukan peningkatan kerapatan tanaman pada kebun campuran dengan penambahan vegetasi.
Skenario 2, melakukan tindakan konservasi tanah dan air berupa teras bangku dengan konstruksi baik pada kebun campuran.
Skenario 3, merubah tanah kosong dan semak belukar menjadi hutan tanaman kerapatan tinggi dengan sistem silvikultur tebang habis dan tindakan konservasi berupa penanaman berbaris menurut kontur, serta meningkatkan kerapatan tanaman pada kebun campuran.
Skenario 4, merubah tanah kosong dan semak belukar menjadi hutan tanaman dengan sistem silvikultur tebang pilih dan melakukan tindakan konservasi berupa penanaman berbaris menurut kontur, serta meningkatkan kerapatan tanaman pada kebun campuran.
Skenario 5, merubah tanah kosong dan semak belukar menjadi kebun campuran dengan sistem agroforestry dan meningkatkan kerapatan tanaman pada kebun campuran.
Analisis Simulasi Terbaik
Melakukan analisis keluaran model pada setiap skenario dan membandingkan setiap keluaran skenario model terhadap keluaran model pada kondis awalnya, serta menentukan alternatif penggunaan lahan dan tindakan konservasi tanah dan air yang efektif menurunkan aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi dari beberapa skenario yang dibuat.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Lokasi Penelitian Luas dan Letak
DTA Cihoe Hulu termasuk ke dalam Sub DAS Cihoe DAS Citarum, dengan luas sebesar 3 856.16 ha. Secara administrasi DTA Cihoe Hulu termasuk ke dalam Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor. Sedangkan secara geografis DTA Cihoe Hulu terletak pada 6°31’48’’ - 6°39’00’’ LS dan 107°01’12’’ - 107°05’24’’BT. DTA Cihoe Hulu terdapat dua aliran sungai yaitu Sungai Ciomas dan Sungai Cijurey. DTA Cihoe Hulu secara spasial disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Peta DTA Cihoe Hulu
Topografi dan Iklim
Berdasarkan perhitungan peta digital kontur, DTA Cihoe Hulu memiliki topografi bervariasi dari datar hingga sangat curam dengan kelerengan antara 1 - 41.27%. Dengan kondisi topografi lahan didominasi oleh lahan dengan topografi landai dengan kelas kemiringan lereng 8 - 15% seluas 1 710 ha (44.71%) dan agak curam dengan kelas kemiringan lereng 15 - 25% seluas
1 071 ha (28%). Wilayah DTA Cihoe Hulu terletak pada ketinggian 162.5 – 1 250 meter di atas permukaan laut. Penyebaran ketinggian DTA Cihoe Hulu disajikan pada Gambar 7. Berdasarkan data curah hujan selama 7 tahun dari stasiun pengukuran hujan Kecamatan Cariu, DTA Cihoe Hulu termasuk kedalam tipe iklim B (klasifikasi Scmidth-Ferguson) dengan curah hujan rata-rata sebesar 2 910.43 mm/tahun. Kisaran suhu dari 25.58 – 26.85°C dengan kelembaban udara berkisar antara 74.18 - 84.51%.
Gambar 7. Peta elevasi DTA Cihoe Hulu
Tanah
Berdasarkan peta digital tanah Kabupaten Bogor, jenis tanah yang terdapat di DTA Cihoe Hulu berupa: Komplek Podsolik Merah Kekuningan, Podsolik Kuning dan Regosol seluas 376.85 ha (9.75%), Asosiasi Latosol Merah, Latosol Coklat Kemerahan dan Laterit air Tanah seluas 2322.76 ha (60.12%), Asosiasi Latosol Coklat Kemerahan dan Latosol Coklat seluas 566.94 ha (14.67%), dan Komplek Grumosol, Regosol dan Mediteran seluas 597.19 ha (15.46%). Penyebaran jenis tanah pada DTA Cihoe Hulu secara spasial disajikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Peta jenis tanah DTA Cihoe Hulu
Penutupan Lahan
Berdasarkan peta penutupan lahan Kabupaten Bogor tahun 2003, penutupan lahan pada DTA Cihoe Hulu berupa: kebun campuran seluas 2 090.26 ha (53.18%), semak belukar seluas 724.29 ha (18.43%), tanah kosong
seluas 465.34 ha (11.84%), sawah irigasi seluas 166.78 ha (4.24%), pemukiman seluas 187.90 ha (4.78%), sawah tadah hujan seluas 133.40 ha (3.39%), hutan (vegetasi lebat) seluas 160.91 ha (4.09%), dan yang terkecil berupa air (badan air) seluas 1.45 ha (0.04%).
Vegetasi hutan tropis didominasi oleh rasamala (Altingia excelsa), mahoni (Switenia macrophylla) dan semak belukar. Vegetasi pada kebun campuran berupa tanaman: manggis (Garcinia mangostana), nangka (Arthocarpus heterophyllus), rambutan (Nephelium lappaceum), sengon (Paraseriantes falcataria), dan pisang (Musa spp.). Serta pada kawasan budidaya terdapat sawah dan tegalan. Penyebaran penutupan lahan pada DTA Cihoe Hulu secara spasial disajikan pada Gambar 9.
Gambar 9. Peta penutupan lahan DTA Cihoe Hulu
Pembangkitan Data DAS Luas dan Jumlah Sel
Luas DTA Cihoe Hulu hasil pembuatan DTA dengan menggunakan SIG sebesar 3 856.16 ha. Sedangkan jumlah sel DTA setelah dilakukan gridding dengan ukuran 3 x 3 ha (9 ha) sebanyak 429 sel. Dari 429 sel tersebut, sebanyak 4 sel dihilangkan karena memiliki bentuk yang tidak persegi. Sehingga jumlah sel akhir DTA Cihoe Hulu sebanyak 425 sel dengan luas keseluruhan sebesar 3 825 ha atau berkurang sebesar 40.16 ha (1.04 %) dari luas DTA Cihoe Hulu sebenarnya.
Curah Hujan dan Energi Intensitas Hujan
Dalam memprediksi besarnya aliran permukaan pada DTA Cihoe Hulu digunakan data masukan curah hujan harian maksimum dengan periode ulang 25 tahun. Berdasarkan hasil perhitungan program Rainbow dengan masukan data curah hujan harian maksimum selama 7 tahun (1998 - 2004), diperoleh curah hujan harian dengan periode ulang 25 tahun sebesar 106.68 mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar 183.91 m.ton.cm.ha-1.jam-1. Hasil perhitungan dengan menggunakan curah hujan bulanan, diperoleh curah hujan tahunan rata-rata pada DTA Cihoe Hulu sebesar 2 910.43 mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar 3 320.78 m.ton.cm.ha-1.jam-1.
Pembangkitan Data Sel Nomor Sel, Sel Penerima, dan Arah Aliran
Penomoran dilakukan sesuai dengan ketentuan model AGNPS, dimana penomoran dimulai dari ujung sel sebelah kiri atas menuju sel sebelah kanan, kemudian dilanjutkan pada baris selanjutnya dengan arah yang sama sampai dengan baris terakhir. Sel penerima adalah sel yang menerima aliran dari sel diatasnya sesuai dengan arah aliran. Sedangkan arah aliran adalah arah aliran yang utama atau dominan dalam sel. Arah aliran masukan model AGNPS berupa angka 1 sampai 8 yang menggambarkan arah aliran sesuai dengan arah angin. Nomor sel, arah aliran, dan sel penerima harus cocok, sehingga model dapat teridentifikasi dan dijalankan. Arah aliran pada DTA Cihoe Hulu dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Penyebaran spasial arah aliran DTA Cihoe Hulu
Kemiringan dan Bentuk Lereng
Berdasarkan hasil identifikasi peta kontur dapat diketahui bahwa DTA Cihoe Hulu memiliki topografi yang bervariasi dari datar hingga sangat curam dengan bentuk lereng seragam, cekung, dan cembung. Kemiringan lereng pada DTA Cihoe Hulu didominasi oleh wilayah dengan lereng landai seluas 1 710 ha (44.71%) dan agak curam seluas 1 071 ha (28%). Sedangkan wilayah DTA Cihoe Hulu yang berlereng curam dan sangat curam masing-masing seluas 225
Hulu
ha (5.88%) dan 18 ha (0.47%). Pembagian luas dan jumlah sel pada masing-masing kelas lereng disajikan pada Tabel 5, sedangkan penyebaran kemiringan lereng secara spasial disajikan pada Gambar 11.
Tabel 5. Penyebaran kemiringan lereng di DTA Cihoe Hulu
Kelas Kemiringan
Lereng (%) Topografi
Jumlah Luas Persentase
Sel (Ha) (%) < 8 Datar 89 801 20.94 8 - 15 Landai 190 1 710 44.71 15 - 25 Agak Curam 119 1 071 28.00 25 - 40 Curam 25 225 5.88 > 40 Sangat Curam 2 18 0.47 Total 425 3 825 100.00
Gambar 11. Penyebaran kemiringan lereng DTA Cihoe Hulu
Panjang Lereng
Panjang lereng adalah jarak dari titik dimulainya aliran ke titik dimana aliran menjadi terakumulasi atau aliran memasuki saluran. Panjang lereng diukur dan diidentifikasi secara langsung dari peta topografi. Panjang lereng pada DTA Cihoe Hulu bervariasi dari 42.37 - 414.08 meter. Dalam pemasukan parameter panjang lereng kedalam model dilakukan penyesuaian dengan nilai masukan
maksimum panjang lereng model AGNPS. Nilai masukan maksimum panjang lereng model sebesar 999 feet (304.5 meter), oleh karena itu untuk sel yang mempunyai panjang lereng yang bernilai lebih besar dari 999 feet, maka nilai masukan modelnya diasumsikan sebesar 999 feet.
Faktor Tindakan Konservasi Tanah (P)
Faktor tindakan konservasi tanah (P) merupakan nisbah besarnya erosi dari lahan dengan tindakan konservasi tertentu terhadap besarnya erosi dari lahan standar dengan penanaman tegak lurus kontur. Faktor tindakan konservasi tanah ditentukan berdasarkan penggunaan lahan yang dominan pada setiap sel. Nilai masukan faktor tindakan konservasi tanah disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Faktor tindakan konservasi tanah (P) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu
Penutupan Lahan P
Hutan (Vegetasi Lebat) 1
Kebun Campuran pada;
Lereng 0 - 8% 0.5
Lereng 8 - 20% 0.75
Lereng > 20% 0.9
Pemukiman 1
Sawah Irigasi 0.013
Sawah Tadah Hujan 0.013
Semak Belukar 0.0214
Tanah Kosong 1
Sumber: Hammer (1980) dalam Hardjowigeno (1995)
Faktor Pengelolaan Tanaman (C)
Faktor pengelolaan tanaman (C) menggambarkan nisbah besarnya erosi dari tanah yang ditanami dengan pengelolaan tertentu dengan lahan standar yang tidak ditanami. Faktor pengelolaan tanaman ditentukan berdasarkan penggunaan lahan yang dominan pada setiap sel. Nilai masukan faktor pengelolaan tanaman disajikan selengkapnya pada Tabel 7.
Tabel 7. Faktor pengelolaan tanaman (C) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu
Penutupan Lahan C
Hutan (Vegetasi Lebat) 0.001
Kebun Campuran 0.3
Pemukiman 0.01
Sawah Irigasi 0.01
Sawah Tadah Hujan 0.05
Semak Belukar 0.3
Tanah Kosong 1
Sumber: Hammer (1980) dalam Hardjowigeno (1995)
Koefisien Kekasaran Permukaan Manning (N)
Koefisien kekasaran permukaan Manning (N) atau nilai hambatan aliran adalah koefisien kekasaran dari kondisi permukaan yang dominan dalam sel saat terjadi hujan. Nilai N ditetapkan berdasarkan penutupan lahan pada setiap sel. Nilai masukan koefisien kekasaran permukaan Manning disajikan pada Tabel 8.
Tabel 8. Faktor koefisien kekasaran permukaan Manning (N) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu
Penutupan Lahan N
Hutan (Vegetasi Lebat) 0.1
Kebun Campuran 0.035
Pemukiman 0.02
Sawah Irigasi 0.035
Sawah Tadah Hujan 0.035
Semak Belukar 0.04
Tanah Kosong 0.03
Sumber: Chow (1959) dalam Seyhan (1990) , US Army corps of Engineers (1981) dalam Nugroho (2000), dan Young et al. (1990)
Bilangan Kurva Aliran Permukaan (CN)
Nilai bilangan kurva aliran permukaan ditentukan oleh tipe tanah hidrologi, kandungan air tanah sebelumnya dan tipe penggunaaan lahan. Berdasarkan identifikasi pada peta jenis tanah, DTA Cihoe Hulu memiliki 4 jenis tanah yang semuanya tergolong kedalam kelompok tanah hidrologi C. Menurut Arsyad (2000), kelompok tanah C terdiri atas kelas tekstur lempung berliat, lempung berpasir dangkal, tanah berkadar bahan organik rendah dan tanah berkadar liat tinggi. Kelompok tanah C memiliki kadar liat tinggi sehingga dapat menyebabkan
terjadinya aliran permukaan dan erosi yang hebat. Nilai masukan model bilangan kurva aliran permukaan dapat dilihat pada Tabel 9 dan penyebaran bilangan kurva aliran permukaan secara spasial disajikan pada Gambar 12.
Tabel 9. Bilangan kurva aliran permukaan (CN) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu
Penutupan Lahan CN
Hutan (Vegetasi Lebat) 70
Kebun Campuran 82
Pemukiman 85
Sawah Irigasi 82
Sawah Tadah Hujan 82
Semak Belukar 79
Tanah Kosong 91
Sumber: Young et. al. (1990)
Gambar 12. Peta Penyebaran bilangan kurva aliran permukaan DTA Cihoe Hulu
Menurut Nugroho (2000), bilangan kurva aliran permukaan sangat berpengaruh terhadap volume aliran permukaan, karena perhitungan volume aliran permukaan menggunakan metode yang dikembangkan oleh Soil Conservation Services (SCS), selanjutnya akan berpengaruh pada debit puncak aliran permukaan, hasil sedimen dan kehilangan hara N, P dan COD.
Konstanta Kondisi Permukaan (SCC) dan Faktor Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD)
Konstanta kondisi permukaan (SCC) merupakan nilai yang menyebabkan kondisi kekasaran permukaan lahan di lapangan yang mempengaruhi aliran permukaan. Sedangkan faktor kebutuhan oksigen kimiawi (COD) menyatakan konsentrasi COD dalam aliran permukaan. COD menyatakan banyaknya oksigen dalam ppm atau miligram per liter yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk menguraikan benda organik secara kimiawi dan memegang peranan penting dalam menentukan kualitas perairan (Sugiharto, 1987 dalam Nugroho, 2000). Penetapan nilai parameter SCC dan COD didasarkan pada penutupan lahan yang dominan dalam setiap sel, dan disesuaikan dengan tabel yang disusun oleh Young et. al. (1990). Nilai masukan faktor konstanta kondisi permukaan dan faktor kebutuhan oksigen kimiawi disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10. Faktor konstanta kondisi permukaan (SCC) dan faktor kebutuhan oksigen kimiawi (COD) di DTA Cihoe Hulu
Penutupan Lahan SCC COD
Hutan (Vegetasi Lebat) 0.59 65
Kebun Campuran 0.29 170
Pemukiman 0.01 80
Sawah Irigasi 0.29 80
Sawah Tadah Hujan 0.29 80
Semak Belukar 0.15 20
Tanah Kosong 0.20 115
Sumber: Young et. al. (1990)
Tekstur dan Faktor Erodibilitas Tanah (K)
Tekstur tanah adalah perbandingan antara persen debu, liat, dan pasir. Sedangkan erodibilitas tanah adalah faktor yang menunjukan kepekaan tanah untuk tererosi atau retensi partikel tanah terhadap pengelupasan dan transportasi (perpindahan) partikel tanah akibat energi kinetik hujan. Testur dan erodibilitas tanah didasarkan pada jenis tanah yang dominan dalam sel. Tekstur tanah diperoleh dari hasil identifikasi peta tanah semi detail. Tanah pada DTA Cihoe Hulu memiliki tekstur lempung berliat dan liat. Sedangkan nilai erodibilitas tanah ditentukan mengacu pada hasil penelitian Puslitbang Pengairan (1996). Nilai tekstur dan faktor erodibilitas tanah disajikan pada Tabel 11 dan penyebaran nilai faktor erodibilitas tanah secara spasial disajikan pada Gambar 13.
Tabel 11. Tekstur tanah dan faktor erodibilitas tanah (K) di DTA Cihoe Hulu
Jenis Tanah Tekstur Nilai Tekstur K
Komplek Podsolik Merah Kekuningan, Podsolik Kuning dan Regosol
Lempung
Berliat 3 0.175
Asosiasi Latosol Coklat Kemerahan dan
Latosol Coklat Liat 3 0.067
Komplek Grumosol, Regosol dan
Mediteran Liat 3 0.201
Asosiasi Latosol Merah, Latosol Coklat
Kemerahan dan Laterit air Tanah Liat 3 0.061
Sumber: Young et. al. (1990) dan Puslitbang Pengairan Bandung (1996) dalam Triandayani (2004)
Gambar 13. Peta penyebaran faktor erodibilitas tanah DTA Cihoe Hulu
Indikator Saluran
Indikator saluran adalah nilai yang mengindikasikan ada atau tidaknya saluran dalam sebuah sel. Berdasarkan hasil identifikasi peta jaringan sungai dan pengamatan lapangan DTA Cihoe Hulu memiliki saluran perenial pada sungai utama dan saluran intermitten pada anak-anak sungainya. Sel dengan saluran perenial dalam model memiliki nilai 7, saluran intermitten memiliki nilai 6, sedangkan sel tanpa saluran nilai masukan modelnya adalah 1.
Kemiringan Lereng Saluran, Kemiringan Sisi Saluran dan Panjang Saluran Dalam model nilai parameter kemiringan lereng saluran diasumsikan sebesar 10% dari kemiringan lereng sel, sedangkan kemiringan sisi saluran diasumsikan sebesar 10% (Young et al., 1990). Penetapan nilai tersebut sesuai dengan ketentuan model AGNPS. Nilai panjang saluran diperoleh dengan pengukuran peta jaringan sungai. Berdasarkan hasil pengukuran, besarnya panjang saluran sungai pada DTA Cihoe Hulu sebesar 6.8 - 1 962.38 meter.
Analisis Keluaran Model AGNPS
Berdasarkan hasil perhitungan model AGNPS diperoleh keluaran berupa keluaran hidrologi dan keluaran sedimen. Keluaran hidrologi berupa volume aliran permukaan dan debit puncak aliran permukaan, sedangkan keluaran sedimen berupa: laju erosi, laju sedimentasi, dan total sedimen.
Keluaran Hidrologi
Berdasarkan keluaran model dengan masukan curah hujan sebesar 106.68 mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar 183.91 m.ton.cm.ha
-1
.jam-1, diperoleh besarnya volume aliran permukaan pada outlet atau pelepasan DTA sebesar 60.96 mm. Dari hasil keluaran model dapat diketahui bahwa pada DTA Cihoe Hulu memiliki volume aliran permukaan yang tinggi. Volume curah hujan yang menjadi aliran permukaan sebesar 42.86%, sedangkan sisanya terinfiltrasi ke dalam tanah. Besarnya volume aliran permukaan disebabkan tanah pada DTA Cihoe Hulu memiliki kadar liat yang tinggi, sehingga infiltrasi tanah menjadi rendah.
Volume aliran permukaan setiap sel pada DTA Cihoe Hulu sebesar 37.08 – 81.53 mm. Penyebaran volume aliran permukaan pada setiap sel secara spasial dapat dilihat pada Gambar 14. Berdasarkan Gambar 14 dapat diketahui bahwa sebaran aliran permukaan sejalan dengan sebaran bilangan kurva aliran permukaan. Sebaran volume aliran permukaan terbesar terdapat pada penutupan lahan berupa tanah kosong dan pemukiman. Tanah kosong memiliki volume aliran permukaan tinggi, hal tersebut disebabkan tidak adanya vegetasi, sehingga infiltrasi tanah menjadi rendah, serta tidak terjadinya transpirasi dan intersepsi oleh vegetasi. Sedangkan penutupan lahan berupa pemukiman menghasilkan volume aliran permukaan tinggi, disebabkan sebagian besar tanah yang seharusnya merupakan resapan air telah berubah menjadi areal yang
