BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Daerah aliran sungai (DAS) merupakan suatu wilayah daratan yang berfungsi
menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari hujan ke danau
atau ke laut secara alami, dimana batas di darat merupakan pemisah topografis
dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas
daratan (Anonim
1, 2009). DAS merupakan sistem alam dengan input air hujan
dan output berupa debit dan atau sedimen, sehingga proses yang sedang dan telah
terjadi dalam sistem DAS tersebut dapat dievaluasi atau dimonitor (Susanto,
2012; Asdak, 2014) dengan memperhatikan output.
Komponen-komponen ekosistem yang terdapat di dalam DAS berupa
komponen biotik dan abiotik, baik yang tidak dapat direkayasa maupun yang
dapat direkayasa oleh manusia. Bentuk interaksi antarkomponen di dalamnya
dapat menentukan kualitas dan fungsi DAS. Oleh karena itu pengelolaan DAS
yang baik sangat diperlukan agar fungsi DAS dapat optimal sebagai area
konservasi.
Permasalahan ekosistem DAS tidak bisa dilepaskan dari pengaruh variasi
hujan dan perubahan penggunaan lahan. Variasi hujan dapat mempengaruhi
kuantitas curah hujan sebagai input yang masuk ke dalam wilayah tangkapan
(
catchment area
). Sedangkan perubahan penggunaan lahan berpengaruh terhadap
proses hidrologi selama air terdistribusi dalam sistem DAS. Kerangka konsep
2
yang ditunjukkan oleh gambar 1.1 menunjukkan pengaruh variasi hujan dan
perubahan penggunanan lahan terhadap output dalam sistem DAS.
Gambar 1.1. Kerangka konsep interaksi antara variasi hujan, perubahan
penggunaan lahan dan debit sungai
Sumber : Wei et al (2013) dengan modifikasi
Permasalahan ekosistem tersebut dapat dianalisis dengan memperhatikan
konsep daur hidrologi yaitu fenomena input, proses dan output. Hujan merupakan
salah satu bentuk presipitasi yang menjadi satu-satunya input dalam daur
hidrologi di sebuah DAS. Hujan yang terjadi di wilayah Jawa memiliki variasi
yang cukup besar karena pengaruh monsun yang ditimbulkan oleh adanya tekanan
udara Asia dan Australia (Asdak, 2014; Qian
et al
, 2010). Qian
et al
(2010)
menyebutkan bahwa pengaruh ENSO (El-Nino Southern Oscillation) di bagian
tengah Jawa Tengah dan pesisir selatan cukup kuat sehingga menyebabkan variasi
hujan terutama pada bulan Desember-Februari. Curah hujan sebagai komponen
input yang alamiah (given) mempunyai peranan yang sangat besar dalam daur
hidrologi karena akan didistribusikan sampai menjadi output.
Proses daur hidrologi yang terjadi dalam ekosistem DAS tidak dapat
dilepaskan dari bentuk dan ukuran (morfometri) DAS, morfologi DAS dan
penggunaan lahan. Morfometri dan morfologi DAS merupakan karakteristik statis
yang bersifat alamiah permanen sehingga tidak dapat direkayasa oleh manusia,
Variasi hujan
Debit sungai
3
sedangkan penggunaan lahan tergantung pada aktivitas dan intervensi manusia
terhadap lahan yang akan mempengaruhi kondisi hidrologi. Perubahan
penggunaan lahan memberikan pengaruh terhadap besar kecilnya output yang
berupa debit dan atau sedimen. Curah hujan sebagai input yang terjadi dalam
DAS, tidak akan berpengaruh signifikan terhadap fluktuasi output jika fungsi
DAS optimal. Namun, perubahan penggunaan lahan memberikan dampak nyata
terhadap output DAS yang ditandai dengan meningkatnya frekuensi kejadian
banjir dan kekeringan (Pawitan, 2004).
Debit sebagai output dalam daur hidrologi merupakan komponen hidrograf
yang sering diperhatikan dalam analisis banjir terutama yang berkaitan dengan
karakteristik DAS (Asdak, 2014). Debit selalu berubah dari waktu ke waktu
sesuai dengan besarnya curah hujan dan karakteristik DAS. Fluktuasi debit
menjadi faktor yang efektif untuk mendiagnosa input dan proses distribusi air
selama berada di daerah tangkapan.
Penelitian ini berusaha mengaitkan permasalahan daur hidrologi mulai input,
proses dan output. Keterkaitan antara input, proses dan output tidak bisa
dipisahkan karena daur hidrologi merupakan kesatuan sistem yang holistik. DAS
Bogowonto merupakan salah satu DAS yang masuk dalam daftar prioritas yang
perlu segera ditangani karena sangat mendesaknya permasalahan pengelolaan
DAS sebagaimana termaktub dalam Keputusan Menteri Kehutanan RI Nomor
SK.328/Menhut-II/2009. Pemilihan objek penelitian di DAS Bogowonto
didasarkan pada karakteristik DAS Bogowonto yang unik yaitu hampir setiap
musim kemarau terjadi kekeringan, sedangkan setiap musim hujan hampir selalu
4
terjadi banjir. Berdasarkan kaidah keseimbangan DAS, kekeringan dan banjir
memang merupakan dua permasalahan hidrologi yang saling berkaitan dan
kedatangannya susul-menyusul (Maryono, 2005; Susanto, 2012). Oleh karena itu
dilakukan penelitian berjudul “Analisis Hubungan Curah Hujan dan Penggunaan
Lahan terhadap Koefisien
Runoff
,
Curve number
dan Indeks Kekeringan” dengan
mengambil wilayah penelitian di sebagian DAS Bogowonto.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini antara lain :
a.
Memodelkan fenomena ENSO terhadap variasi hujan tahun 1990-2015
b.
Mengkaji dampak variasi hujan dan perubahan penggunaan lahan terhadap
curve number
dan koefisien
runoff
c.
Mengkaji potensi kekeringan dengan indeks aliran dasar dan indeks
kekeringan
1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini antara lain :
a.
Dapat menjelaskan hubungan fenomena ENSO terhadap variasi hujan
yang terjadi di sebagian DAS Bogowonto sehingga ada antisipasi sejak
dini mengenai dampak el-Nino dan La-Nina yang menyebabkan
kekeringan maupun banjir
b.
Dapat menjelaskan hubungan variasi hujan dan penggunaan lahan di
sebagian DAS Bogowonto terhadap potensi banjir dan kekeringan melalui
5
koefisien limpasan langsung, nilai CN, indeks aliran dasar dan indeks
kekeringan sebagai bahan pertimbangan penegelolaan DAS Bogowonto
bagian hulu.
1.4. Penelitian Terdahulu
Penelitian mengenai dampak variasi curah hujan dan perubahan penggunaan
lahan terhadap respon hidrologi telah banyak dilakukan, terlebih pada dasawarsa
ini, yang kemudian dirangkum dalam bentuk tabulasi pada Tabel 1.1. Meskipun
belum semua penelitian terdahulu dapat disajikan, namun beberapa penelitian ini
dapat dijadikan gambaran mengenai data yang digunakan, metode penelitian,
lokasi penelitian dan hasil yang didapatkan.
1.5. Batasan Penelitian
Pembatasan dimaksudkan untuk memfokuskan cakupan, sehingga diketahui
masalah yang relevan dalam lingkup penelitian. Batasan tersebut antara lain:
1.
Wilayah penelitian dibatasi oleh batas hidrologis sesuai dengan daerah
tangkapan hujan yang ber-outlet di pos duga air otomatis (PDAO)
Pungangan
2.
Variabel ENSO dibatasi pada anomali Nino 3,4 dan equatorial SOI
3.
Kajian perubahan penggunaan lahan dilakukan sesuai tahun pengambilan
citra landsat, dengan asumsi tidak ada perubahan penggunaan lahan pada
tahun tersebut
Tabel 1.1 Penelitian-penelitian terdahulu
No. Nama Peneliti; Tahun; Judul
Tujuan Data Metode Lokasi Hasil Penelitian
1. Hua Guo et al; 2008; Annual and Seasonal Streamflow Responses to Climate and Land-cover Changes in the Poyang Lake Basin, China
Mengetahui bagaimana hujan, penggunaan lahan dan perubahan tutupan lahan mempengaruhi variasi tahunan dan musiman hidrologi DAS dan debit sungai
DEM, karakteristik tanah,peta tutupan lahan, data hujan dan data debit sungai
Membagi DAS dalam unit respon hidrologi (HRU) kemudian ditumpang tindih dengan karakteristik hidrologi, jenis tanah dan air tanah.
Menghitung limpasan Langsung masing-masing HRU dengan metode SCS-CN Dilakukan simulasi dengan model SWAT
DAS Xinjiang, Tiongkok
Perubahan hujan berpengaruh secara dominan terhadap debit tahunan. Peningkatan lahan hutan dari lahan pertanian dapat mengurangi potensi banjir di musim hujan dan kekeringan di musim kemarau. Sebaliknya,
pengurangan lahan hutan dapat meningkatkan potensi banjir dan kekeringan
2. Mark D. Tomer dan
Keith E. Schilling; 2009; A Simple Approach to
Distinguish Land-use and Climate Change Effects on Watershed Hydrology Menyajikan model konseptual menggunakan gabungan antara neraca air-energi (ekohidrologi) sehingga dapat membedakan dampak relatif dari perubahan hujan dan perubahan penggunaan lahan pada hidrologi DAS
Data debit sungai dan data hujan dari USGS masing-masing 70 tahun. Data penggunaan lahan interval 5 tahun dari 1949-2013
Analisis statistik pada masing-masing parameter hidrologi dengan software SAS. Analisis time series dilakukan untuk perubaan penggunaan lahan DAS Vermillion dan DAS Embarras di Illinois, DAS Raccoon di Iowa, serta DAS Grand River di Missouri dan Iowa selatan,
Debit sungai di DAS Midwest
meningkat sebagai akibat dari perubahan hujan dan perubahan tutupan lahan pertanian. Perubahan hujan berpengaruh dua kali lebih besar, terutama sejak 1970-an ketika perubahan penggunaan lahan di DAS dominan sebagai lahan pertanian.
Perubahan hujan meningkatkan debit di DAS Midwest, juga telah meningkatkan kerentanan nutrisi karena kehilangan tanah sehingga menurunkan kualitas air dan oksigen di Teluk Meksiko
7
Amerika Serikat 3. Zhi Li et al; 2009;
Impact of Land Use Change and Climate Variability on Hydrology in an Agricultural Catchment on the Loess Plateau of China
mengukur dampak perubahan penggunaan lahan dan variabilitas hujan terhadap hidrologi permukaan (runoff, kadar air tanah dan evapotranspirasi) di DAS Heihe di Loess Plateau.
DEM, jenis penggunaan lahan dari model SWAT, jenis tanah, data hujan, dan data debit sungai
Menggunakan model SWAT dengan empat kombinasi time series untuk simulasi DAS Heihe di dataran tinggi Loess, Tiongkok
Variabilitas hujan berpengaruh lebih signifikan terhadap hidrologi permukaan dari pada perubahan penggunaan lahan di DAS Heihe pada 1981-2000.
4. Qiu Guo-yu et al; 2012; Impact of Climate and Land-use Change on Water Security for Agriculture in North China
Mengembangkan model kuantitatif pada kejadian perubahan hujan dan penggunaan lahan, serta menghitung kontribusinya terhadap kekeringan DEM; Citra penggunaan lahan; data meteorology; data hidrologi Simulasi perubahan hujan dengan skenario perubahan penggunaan lahan serta perubahan penggunaan lahan dengan skenario perubahan hujan menggunakan model SWAT. DAS Jinghe, Tiongkok
Kekeringan yang menyebar luas di China utara disebabkan oleh perubahan penggunaan lahan yang meluas dan perubahan hujan yang cepat. Pada studi kasus DAS Jinghe, dampak perubahan hujan terhadap debit sungai dan limpasan menurun sedangkan dampak penggunaan lahan meningkat dalam empat dekade terakhir
8
5. Ida Narulita dan M. Djuwansah; 2012; Korelasi antara Fenomena ENSO, Distribusi Hujan dan Tutupan Lahan dengan Air Larian :Studi Kasus Cekungan Bandung
Memahami pengaruh fenomena ENSO, curah hujan, dan perubahan tutupan lahan yang diduga sebagai penyebab perubahan rezim hidrologi di Cekungan Bandung Data debit harian; data curah hujan bulanan; DEM; citra penggunaan lahan; Indeks Nino 3,4
Analisis statistik pada masing-masing
variabel. Aliran rendah dipisahkan
menggunakan teknik pemisahan kontinyu. Indeks tutupan lahan didapatkan dari
metode CN. Fenomena ENSO didapatkan dari indeks Nino 3,4 Cekungan Bandung, bagian hulu Daerah Aliran Sungai Citarum, Indonesia
Pengaruh fenomena hujan global dengan fluktuasi limpasan langsung ditunjukkan dengan korelasi antara keduanya sebesar –0,63. Pengaruh curah hujan pada fluktuasi limpasan Langsung sebesar 0,84. Korelasi tertinggi terjadi pada bulan Oktober November dan Desember. Sementara fluktuasi air larian berkorelasi dengan indeks tutupan lahan sebesar 0,433.
6. Z. Liu et al; 2012; Land Use and Climate Changes and their Impacts on Runoff in the Yarlung Zangbo River Basin, China
Mengetahui dampak dari penggunaan lahan dan perubahan hujan terhadap limpasan menggunakan
karakteristik hidrologi pada musim dingin dan musim panas.
Data hidrologi; data debit pada 4 stasiun pencatatan; data meteorologi dari 15 stasiun; Citra penggunaan lahan Analisis spasial menggunaan software arcGIS. Analisis statistic terhadap hujan, temperature dan runoff dengan tes nonparametrik
DAS Yarlung Zangbo, Tiongkok
Dampak penggunaan lahan dan perubahan hujan terhadap limpasan memiliki efek yang berbeda tergantung pada daerah dan musim. Pada musim dingin, perubahan hujan jelas
mempengaruhi limpasan terhadap daerah yang mengalami curah hujan. Evapotranspirasi menyumbang sekitar 80 persen dari perubahan limpasan, sedangkan perubahan penggunaan lahan memiliki dampak terbesar terhadap perubahan limpasan pada daerah yang memiliki hubungan tidak konsisten antara limpasan dan perubahan hujan.
9
7. Yanhu He at al; 2013; Effect of Land Use and Climat Change on Runoff in the Dongjiang Basin of South China
Mengidentifikasi peran yang disebabkan oleh perubahan penggunaan lahan dan perubahan hujan pada perubahan limpasan,
Membandingkan antara efek independen penggunaan lahan dan perubahan hujan di empat sub-DAS Data hujan series yang meliputi curah hujan, evaporasi, dan suhu tahun 1956-2008 pada 21 stasiun hujan. Runoff bulanan dari 4 stasiun tahun 1970-2008. Landsat TM tahun 1980 dan 2000, DEM dan peta tipe tanah
Analisis statistik Mann-Kendall test untuk tren data time series. Memodelkan Hujan-Runoff dengan SCS-CN Analisis dampak masing-masing dari perubahan penggunaan lahan dan perubahan hujan terhadap runoff
DAS Dongjiang, Tiongkok
Variabilitas curah hujan selama 50 tahun mengalami peningkatan meskipun tidak signifikan, sedangkan suhu mengalami peningkatan signifikan dan evaporasi mengalami penurunan tren.
Perubahan penggunana lahan secara signifikan terjadi sejak tahun 1980 sehingga menyebabkan peningkatan runoff, meskipun dengan kondisi hujan yang sama/tetap
Perubahan penggunaan lahan (termasuk aktifitas manusia) dan perubahan hujan secara bersamaan berpengaruh terhadap runoff masing-masing sebesar 50%. Sedangkan pengaruh perubahan penggunaan lahan secara independen terhadap runoff sebesar 20%-30%,
8. Dyah Marganingrum,
dkk; 2013; Dampak Variabilitas Hujan dan Konversi Lahan terhadap Sensitivitas Debit Aliran Sungai CItarum
Menentukan sensitivitas aliran sungai Citarum terhadap perubahan hujan dan konversi lahan
Data hujan, debit di pos nanjung dan pos Saguling serta penggunaan lahan
Analisis statistik dan analisis tren time series (kecenderungan) untuk hujan, debit dan perubahan penggunaan lahan. Cekungan Bandung, bagian hulu Daerah Aliran Sungai Citarum, Jawa
Perubahan penggunaan lahan memberikan pengaruh terhadap perubahan hujan serta memberikan dampak terhadap perubahan debit aliran sungai secara langsung
