PROSIDING
SEMINAR NASIONAL PENGELOLAAN PESISIR &
DAERAH ALIRAN SUNGAI KE-1
9 April 2015
University Club (UC) Hotel & Convention, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Editor:
Muh Aris Marfai Dyah R. HizbaronEstuning Tyas Wulan Mei Ahmad Cahyadi
Faizal Rachman Fiyya K. Shafarani
Badan Penerbit Fakultas Geografi
Universitas Gadjah Mada
ii
PROSIDING SEMINAR NASIONAL PENGELOLAAN PESISIR &
DAERAH ALIRAN SUNGAI KE-1
ISBN: 978-979-8786-55-6
© 2015 Badan Penerbit Fakultas Geografi UGM
Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apapun, secara elektronis maupun mekanis tanpa izin tertulis dari editor. Permohonan perbanyakan dan pencetakan ulang dapat menghubungi Dyah R. Hizbaron, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur, Yogyakarta 55281 atau melalui email ke semnas-mppdas@geo.ugm.ac.id Hak kekayaan intelektual tiap makalah dalam prosiding ini merupakan milik para penulis yang tercantum pada tiap makalahnya.
Dipublikasikan oleh:
Badan Penerbit Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada Sekip Utara, Jalan Kaliurang, Bulaksumur, Yogyakarta 55281 Telp:+62 274 649 2340, +62 274 589 595
Email: geografi@geo.ugm.ac.id Website: www.geo.ugm.ac.id
iii
KATA PENGANTAR
Seminar Nasional Pengelolaan Pesisir dan Daerah Aliran Sungai ke-1 dilaksanakan di University Club (UC) Hotel and Convention, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta pada tanggal 9 April 2015. Seminar ini diselenggarakan oleh Program Magister Perencanaan Pengelolaan Pesisir dan Daerah Aliran Sungai (MPPDAS) yang merupakan minat dari Program Studi S2 Geografi Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada. Salah satu tujuan utama seminar ini adalah untuk mendiskusikan perkembangan dan tren penelitian pengelolaan di wilayah pesisir dan daerah aliran sungai. Sebanyak 60 makalah yang terbagi dalam 7 tema ditampilkan dalam prosiding ini. Tema-tema tersebut antara lain:
Pengelolaan pesisir
Pengelolaan daerah aliran sungai (DAS)
Teknologi Sistem Informasi Geografis (SIG) dan Penginderaan Jauh untuk laut, pesisir, dan daerah aliran sungai
Pendidikan geografi
Manajemen bencana di kawasan pesisir
Manajemen bencana di kawasan daerah aliran sungai
Aspek sosial, politik, ekonomi, budaya, kependudukan, dan kebijakan dalam pengelolaan pesisir dan daerah aliran sungai
Hasil dari seminar ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan mengenai kepadu-padanan pengelolaan pesisir dan DAS yang meliputi aspek fisik, lingkungan, regulasi, tata ruang, pemanfaatan ruang dan sumber daya. Semoga prosiding ini dapat bermanfaat untuk acuan peneliti maupun praktisi pada bidang yang terkait.
Terima Kasih
Ketua Panitia Kegiatan
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI ... iv PEMBICARA UTAMA
Pengelolaan Perbatasan Laut RI dengan Negara Tetangga Menuju Kedaulautan Maritim NKRI - Kolonel Laut (KH) Drs. Haris Djoko N. M.Si ... 1 Teknologi Penginderaan Jauh dan SIG untuk Kajian Laut dan Pesisir - Prof. Dr. Hartono, DEA., DESS. ... 7 Pengelolaan Daerah Aliran Sungai dan Problematikanya di Indonesia - Prof. Dr. Sudarmadji, M. Eng. Sc. ... 32
TEMA 1: PENGELOLAAN PESISIR
Pengelolaan Pesisir Teluk Berdasarkan Indikator Alamiah Morfologi Teluk dan Kehadiran Gumuk Pasir Kepesisiran di Teluk Pacitan, Baron, dan Cilacap - Sunarto ... 45 Pemodelan Spasial Banjir Rob Berdasarkan Skenario Kenaikan Muka Air Laut Akibat
Perubahan Iklim Global dan Analisis Dampaknya terhadap Penggunaan Lahan di Kawasan Pesisir (Studi Kasus: Kecamatan Penjaringan, Jakarta Utara) - Ig.L.Setyawan Purnama, dkk.58 Pengelolaan Dampak Proses Deflasi terhadap Kegiatan Pariwisata di Pantai Parangtritis-Parangkusumo - M. Ngainul Malawani, dkk ... 66 Karakteristik Perairan di Estuari Perancak Jembrana Bali - Adi Wijaya ... 75 Identifikasi dan Inventarisasi Potensi Lahan Tambak di Wilayah Pesisir Kabupaten Lumajang - Agus Purnomo, dkk ... 83 Laguna untuk Pengelolaan Lingkungan Pesisir Pasca Penambangan Pasir Besi - Azhar Firdaus, dkk ... 91 Aplikasi Teknologi Isotop Alam untuk Menentukan Asal Usul Airtanah Pesisir - Erik
Febriarta, dkk ... 100 Pengembangan Paradigma Pengelolaan Pesisir Berdasarkan Berbagai Sudut Pandang
Keilmuan sebagai Rekomendasi Pengelolaan Gumuk Pasir yang Berkelanjutan - Latifatul Khoiriyah, dkk ... 106 Kemampuan Jenis-Jenis Mangrove dalam Menjerat Sedimen Terlarut di Laguna Segara Anakan Cilacap - Gunardjo Tjakrawarsa, dkk ... 114 Akumulasi Logam Berat Timbal (Pb) pada Pohon Mangrove Avicennia marina di Desa Nelayan Sumatera Utara - Prayudi Nastia, dkk ... 123 Pengelolaan Lingkungan Hutan di Pulau-Pulau Kecil Berbasis Kearifan Lokal Masyarakat (Studi Kasus Masyarakat Adat Kepulauan Aru Dalam Mempertahankan Hutan Alam di Pulau-Pulau Kecil) - Mufti F. Barri, dkk ... 130 Karakterisasi Hidrogeokimia Airtanah untuk Analisis Genesis Airtanah Di Pulau Koral Sangat Kecil (Studi Kasus di Pulau Koral Pramuka, Kepulauan Seribu, DKI Jakarta) - Ahmad Cahyadi, dkk ... 143
v
Kajian Pengelolaan Sumberdaya Air untuk Pengembangan Pariwisata (Studi Kasus: Pulau Pari, Kepulauan Seribu, DKI Jakarta) - Roland Sinulingga ... 151 Analisis Perubahan Pola Distribusi Spasial Pencemaran Logam Berat pada Airtanah Sebagai Upaya Pengelolaan Kota Pesisir Jakarta - Cahyadi Setiawan, dkk ... 163 Arahan Spasial Konservasi Mangrove di Wilayah Pesisir Kabupaten Demak - Septiana
Fathurrohmah, dkk ... 172
TEMA 2: PENGELOLAAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
Pengelolaan Sumber Mata Air Wiwet dan Bambang Untuk Suplai Air Bersih Penduduk di Kecamatan Wajak Kabupaten Malang - Nevy Farista Aristin, dkk ... 186 Analisis Debit Andalan Mataair Karst dan Optimalisasi Pemanfaatannya Studi Kasus Mataair Kakap, Giriwoyo, Wonogiri – Nasrudin, dkk ... 197 Pengalaman dan Tantangan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai oleh Sektor Kehutanan - M. Saparis Soedarjanto ... 205 Kalibrasi dan Validasi Hidrologi Model SWAT di Sub DAS Wakung, Kabupaten Pemalang, Provinsi Jawa Tengah - Yaskinul Anwar, dkk ... 217 Dampak Perubahan Tutupan Lahan Terhadap Karakteristik Hidrologi Sub DAS Temon - Gunardjo Tjakrawarsa ... 224 Kajian Derajat Pasokan Air dan Kuantitas Air Sungai di Daerah Aliran Sungai Tuntang - Ugro Hari Murtiono ... 230 Pemetaan Kerentanan Intrinsik dengan Metode EPIK Sebagai Dasar Pengelolaan Daerah Tangkapan Air Mataair Karst Kakap, Giriwoyo, Wonogiri - Gogo Prayogo, dkk ... 235 Optimalisasi Sumberdaya Air DAS Tinalah Berbasis Ketersediaan Air Meteorologis - Fajar Sugiarto, dkk ... 244 Penatagunaan Lahan Kritis Sebagai Upaya Peningkatan Produktivitas Pertanian Pada Sub DAS Lanang di Kecamatan Bumi Aji Kota Batu - Dodik Prasetyo Prabowo, dkk ... 254 Pemilihan Teknik Konservasi Tanah Berdasarkan Kerentanan Lahan di DAS Pemali - Endang Savitri ... 258 Perencanaan Penggunaan Lahan Berbasis Rendah Emisi Karbon di Daerah Aliran Sungai Jeneberang, Sulawesi Selatan - Munajat Nursaputra, dkk ... 264 Estimasi Volume Sedimentasi Sungai Menggunakan Terrestrial Laser Scanner (Studi Kasus: Sungai Cinambo Bandung Jawa Barat) - Irwan Gumilar, dkk ... 276 Degradasi Lahan dan Perencanaan Kegiatan Konservasi Tanah dan Air Di DAS Mentaya Provinsi Kalimantan Tengah - Agung Rusdiyatmoko ... 285
TEMA 3: TEKNOLOGI SIG DAN PENGINDERAAN JAUH UNTUK PESISIR, LAUT DAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
Kontribusi Citra Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis dalam Mendukung Pengelolaan Laut, Pesisir, dan Daerah Aliran Sungai di Indonesia - Totok Gunawan ... 297
Forward Modelling Manejemen Sumberdaya Air Permukaan DAS Ngrancah - Indra Agus
Riyanto, dkk ... 319 Aplikasi Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis untuk Pemetaan Koefisien Limpasan Di DAS Bogowonto - Rizkalia Atika, dkk ... 326
vi
Citra Landsat 8 dan Sistem Informasi Geografi untuk Mengkaji Pengaruh Perubahan Penggunaan Lahan Terhadap Nilai Koefisien Aliran Permukaan (Kasus Sub Daerah Aliran Sungai Opak Daerah Istimewa Yogyakarta) - Novita Ardana Reswari, dkk ... 337 Pemanfaatan Citra SRTM V3 dengan Teknik Analisis Zona untuk Mengkaji Keterkaitan Curah Hujan dengan Topografi di Wilayah Provinsi Jawa Tengah dan Daerah Istimewa Yogyakarta - Hamim Zaky Hadibasyir, dkk ... 345 Pemanfaatan Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografi untuk Estimasi Abundansi Vegetasi pada DAS Perkotaan (Studi di SubDAS Gadjah Wong, DIY) - Dwi Setyo Aji, dkk ... 351 Evaluasi Sumberdaya Lahan Berbasis Invers Modelling sebagai Dasar Land Use Planning Daerah Aliran Sungai Ngrancah Kabupaten Kulonprogo, DI Yogyakarta - Mega Yulisetya Widasmara, dkk ... 358 Pemetaan Habitat Bentik Sebagai Dasar Pengelolaan Wilayah Pesisir dan Pulau-Pulau Kecil (Studi Kasus Pulau Menjangan Besar dan Menjangan Kecil Kepulauan Karimunjawa) - Pramaditya Wicaksono, dkk ... 370 Pemanfaatan Citra Hasil Unduhan Google Earth untuk Monitoring Penutup Lahan Kawasan Gumuk Pasir Parangtritis Menggunakan Object Based Image Analysis - Saddam Hussein, dkk ... 384 Pemodelan Hubungan Hujan dengan Aliran Permukaan Menggunakan Limburg Soil Erosion Model (LISEM) Studi Kasus di DAS Bladak, Jawa Timur - Alzaena Ulya Rusdimi, dkk ... 394
TEMA 4: PENDIDIKAN GEOGRAFI
Peningkatan Pengetahuan dan Sikap Terhadap Lingkungan Melalui Video - Hanna Suryana Hasri, dkk ... 402 Peningkatan Keaktifan dan Spatial Intelligence Siswa pada Materi Pemetaan melalui
Permainan Balap Jawab Tanggap Jawab (BJTJ) di Kelas XII IPS3 SMAN Gondangrejo Tahun Pelajaran 2013/2014 - Suranti Tri Umiatsih ... 410
TEMA 5: MANAJEMEN BENCANA DI KAWASAN PESISIR
Analisis Dinamika Pantai, Persepsi Penduduk dan Upaya Mitigasi Bencana di Wilayah Kepesisisiran Kabupaten Rembang Bagian Timur - Chatarina Muryani, dkk ... 418 Kajian Evakuasi terhadap Bencana Tsunami Kota Pacitan dengan Sistem Informasi Geografis - Ghefra Rizkan Gaffara ... 427 Pengembangan Gerakan Pengurangan Risiko Bencana (PRB) Komunitas Pesisir dalam Manajemen Bencana Kepesisiran di Kabupaten Banyuwangi - Mohamad Mambaus Su’ud, dkk ... 439 Strategi Pengelolaan Garis Pantai di Wilayah Kepesisiran Bantul Berbasis Pengurangan Risiko Bencana - M. Chrisna Satriagasa, dkk ... 451
TEMA 6: MANAJEMEN BENCANA DI KAWASAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
Kebijakan Penataan Ruang Berbasis Mitigasi Bencana Erupsi Gunungapi Merapi (Studi Kasus di Daerah Aliran Sungai Gendol, Kecamatan Cangkringan, Kabupaten Sleman) - Abdur Rahman ... 459 Review Kebijakan Relokasi Terhadap Kepuasan Bermukim Masyarakat Korban Erupsi Gunungapi Merapi - Abdur Rahman ... 467
vii
Kajian Debit Banjir Akibat Perubahan Penggunaan Lahan dan Penerapan Konsep Zero run-off dan Agroforestri di Sub DAS Belik, Daerah Istimewa Yogyakarta - Azura Ulfa, dkk... 476 Banjir Sebagai Hasil Proses Dinamika Alam dan Sosial Ekonomi – Paimin, dkk ... 489 Aplikasi Geomorfologi Kuantitatif Spasial dalam Manajemen Bencana Banjir Terpadu di Daerah Aliran Sungai Cimanuk - Nana Sulaksana, dkk... 495
TEMA 7: ASPEK SOSIAL, POLITIK, EKONOMI, BUDAYA, KEPENDUDUKAN, DAN KEBIJAKAN DALAM PENGELOLAAN PESISIR DAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
Seni, Masyarakat, dan Pesisir - Michael H.B. Raditya ... 502 Dampak Perubahan Lingkungan Terhadap Pendapatan Masyarakat di Kepesisiran Desa Poncosari, Kecamatan Srandakan - Faizal Rachman ... 513 Transportasi Air sebagai Identitas Lokal Kabupaten Indragiri Hilir Propinsi Riau - Ade Permana, dkk ... 522 Kajian Cultural Ecosystem Services Pesisir Parangtritis - Arry Retnowati, dkk ... 532 Eksplorasi Tekanan dari Perubahan Lingkungan terhadap Mata Pencaharian Nelayan
Berdasarkan Penilaian Basis Fisik dan Persepsi Nelayan (Studi Kasus: Nelayan di Kabupaten Indramayu) - Asirin... 540 Kajian Aspek Sosial Ekonomi dalam Pengelolaan Pesisir dan Daerah Aliran Sungai di
Kecamatan Percut Sei Tuan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara - Nasrullah Hidayat, dkk ... 550 Pengembangan Pariwisata Bahari Di Pulau Kecil Berbasis Masyarakat (Studi Kasus
Pariwisata Bahari di Pulau Pari, Kepulauan Seribu, DKI Jakarta) - Anggoro Putranto ... 560 Morfologi Permukiman Pesisir pada Daerah Aliran Sungai di Kota Dumai - Muhammad Rijal, dkk ... 570
217
Seminar Nasional Pengelolaan Pesisir & Daerah Aliran Sungai ke-1
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 9 April 2015
Kalibrasi dan Validasi Hidrologi Model SWAT di Sub DAS Wakung,
Kabupaten Pemalang, Provinsi Jawa Tengah
Yaskinul Anwar
a, Noor Adhi Sakti
b, Muhammad Anggri Setiawan
c, Nugroho
Christanto
c,
aMPPDAS Fak. Geografi UGM, yaskinul@gmail.com
bGeografi Lingkungan Fak. Geografi UGM, nooradhisakti@outlook.com cFakultas Geografi UGM, anggri@ugm.ac.id
Abstrak
Soil and Water Assessment Tool (SWAT) adalah model hidrologi yang dikembangkan untuk memprediksi
pengaruh pengelolaan lahan terhadap aliran permukaan, sedimen, muatan pestisida dan kimia hasil pertanian. Penggunaan model pada suatu DAS harus memperhatikan faktor kalibrasi dan validasi, karena setiap DAS memiliki karakteristik yang berbeda. Model dianggap valid jika simulasi model dapat mendekati keadaan sebenarnya yang dapat diukur dengan standar deviasi rendah dan efisiensi model tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan kalibrasi dan validasi model SWAT pada analisis debit aliran sungai Sub DAS Wakung. Kalibrasi dan validasi model SWAT di Sub DAS Wakung menggunakan algoritma SUFI-2 (Sequential
Uncertainty Fitting - 2) dalam SWAT CUP (Soil and Water Assessment Tool Calibration Uncertainty Prediction).
Tahap kalibrasi model SWAT menggunakan data debit bendungan nambo tahun 2008 – 2009, dan untuk validasi menggunakan data debit bendungan nambo tahun 2012 – 2013. Untuk menentukan baik tidaknya kalibrasi dan validasi menggunakan R2 (koefisien detrminasi) dan E
NS (Nash-Sutcliffe Efficient). Nilai R2 kalibrasi
dan validasi adalah 0,65 dan 0,76 sedangkan nilai ENS adalah 0,42 dan 0,47. Hasil penelitian ini menunjukkan
uji statistik R2 dan E
NS model SWAT di Sub DAS Wakung dapat diterima dengan kategori memuaskan.
Kata kunci
Model SWAT, Kalibrasi, Validasi, Sub DAS Wakung
Pendahuluan
Model hidrologi merupakan penyederhanaan dari proses-proses yang terjadi di alam. Telah banyak model hidrologi yang dikembangkan untuk menjelaskan proses input berupa hujan menjadi aliran sehingga dapat diketahui komponen untuk memodifikasi karakteristik fisik agar hasil proses hidrologi sesuai dengan yang diinginkan. (Harsoyo, 2010). Adanya penyederhanaan proses dalam model hidrologi, membuat beberapa hasil pemodelan mengalami penyimpangan nilai yang sangat besar dari kondisi asli di alam. Penyimpangan tersebut dapat terjadi dikarenakan adanya perbedaan karakteristik fisik dari asal model tersebut dirancang dengan daerah penerapan model. Untuk memperkecil penyimpangan nilai tersebut diperlukan kalibrasi dan validasi agar hasil pemodelan mendekati kondisi alami.
Pemodelan hidrologi di Sub DAS Wakung menggunakan model SWAT, yang nantinya akan dikalibrasi dan divalidasi secara otomatis menggunakan apilkasi SWAT-CUP. Proses kalibrasi dan validasi pada pemodelan SWAT di Sub DAS Wakung menggunakan algoritma SUFI-2. Algoritma SUFI-2 mampu mencari koefisien untuk memodifikasi nilai parameter yang digunakan dalam proses kalibrasi model SWAT. SUFI-2 merupakan algoritma yang mampu mengoptimasi hasil simulasi dengan jumlah parameter yang sangat banyak. (Abbaspour et al., 2004)
Proses kalibrasi dan validasi ini dilakukan dari hasil pemodelan SWAT di Sub DAS Wakung, Kabupaten Pemalang, Jawa Tengah. Sub DAS Wakung merupakan Sub DAS yang berada di lereng utara Gunungapi Slamet. Kalibrasi dan validasi hasil model SWAT dengan algoritma SUFI-2 ditujukan agar hasil pemodelan SWAT di Sub DAS Wakung dapat mendekati dengan kondisi alami dilapangan.
218
Motede
Diskripsi Model
Model SWAT adalah model yang dikembangkan untuk mengevaluasi efek dari alternatif penentuan penggunaan lahan terhadap sumberdaya dan polusi air pada daerah aliran sungai (DAS) yang luas. Model ini dikembangkan mulai dari tahun 1990 sampai sekarang dengan berbagai penyempurnaan. ArcSWAT (Arc GIS Soil and Water
Assesment Tool) adalah salah satu pengembangan dari model SWAT. Software ini
berbasis sistem informasi geografi (SIG) sebagai ekstensi tambahan perangkat lunak ArcGIS yang berbasis GUI (Graphical User Interface) dengan menggunakan model SWAT (Soil and Water Assesment Tool). Program ini dikeluarkan oleh Texas Water Resource Institute, College Station, Texas, USA, Program ArcSWAT ini merupakan perkembangan dari versi sebelumnya, SWAT yang bekerja di ArcView dan software open source lainnya. Interface program Arc SWAT dapat dilihat pada gambar 01.
Gambar 01. Tampilan model SWAT
SWAT dioprasikan secara harian dan didesain untuk memprediksi dampak praktek manajemen lahan pada air, sedimen, dan kimia dari lahan pertanian pada suatu DAS dengan keanekaragaman tanah, penggunaan lahan dan kondisi manajemennya (Neitsch, S.L dkk. 2012). Proses model berdasarkan perhitungan efisiensi dan kemampuan simulasi pada periode waktu yang lama. Untuk menjalankan model SWAT diperlukan informasi tentang iklim, karakteristik dan kandungan tanah, topografi, vegetasi, dan praktek manajemen lahan yang ada di dalam DAS. Untuk mempermudah analisisnya Model SWAT membagi DAS kedalam sub – sub DAS yang kemudian dibagi lagi kedalam Hydrologic response units (HRUs) yang dibentuk dari overlay penggunaan lahan, karakteristik tanah dan topografi.
Water balance dalam model SWAT merupakan faktor penting dalam proses
SWAT, karena akan berpengaruh pada plant growth, dan perpindahan sedimen, nutrien, pestisida dan pathogen. Simulasi dari proses hidrologi diperoleh dari cakupan canopy, aliran permukaan, infiltrasi, evapotranspirasi, lateral flow, return flow, dan rembesan dari genangan air baik bendungan, waduk dll.
Input model
SWAT merupakan model komprehensif yang memerlukan informasi yang beranekaragam dalam proses menjalankannya. Input yang diperlukan sebagai informasi dasar dalam model SWAT adalah penggunaan lahan, digital elevation model (DEM), karakteristik tanah, iklim (presipitasi, suhu, solar radiation, kecepatan angin dan kelembapan relatif), serta manajemen lahan. Input – input ini harus ada untuk menjalankan model SWAT karena jika salah satu input tidak ada maka model tidak akan jalan.
Pembentukan HRUs sebagai unit analisis menggunakan data penggunaan lahan, tanah dan kemiringan lereng seperti pada gambar 02, dengan luasan seperti pada tabel 01. Data penggunaan lahan diperoleh dari peta rupa bumi Indonesia yang disesuiakan dengan penggunaan lahan di Sub DAS Wakung, sedangkan data tanah diperoleh melalui
219
pengambilan sampel dilapangan berdasarkan satuan bentuk lahan dan untuk Kemiringan lereng diperoleh dari data DEM. Input data iklim menggunakan data dari Global Weather
Data untuk data temperatur minimum dan maksimum, solar radiation, kecepatan angin
dan kelembapan relatif, sedangkan untuk curah hujan menggunakan data dari Dinas Pekerjaan Umum (DPU) Kabupaten Pemalang.
Gambar 02. Peta Penggunaan lahan (a), Kemiringan Lereng (b) dan Tanah (c) Sub DAS Wakung.
Tabel 01. Luas dan Prosentase Penggunaan Lahan, Kemiringan Lereng dan Tanah di Sub DAS Wakung
Penggunaan Lahan Luas (Ha) %
1 Urban Low Density 2179.6 8.09
2 Pasture 427.77 1.59 3 Range-Brush 1769.1 6.57 4 Water 100.32 0.37 5 Corn 1624 6.03 6 Rice 4598.6 17.07 7 Cabbge 5429.7 20.16 8 Pine 10811 40.13 Total 26940 100 Kemiringan Lereng 1 0-8% 6911.64 25.65 2 8-15% 4530.51 16.82 3 15-25 4609.01 17.11 4 25-45% 4745.35 17.61 5 45-100% 6145.03 22.81 Total 26941.54 100 Jenis tanah 1 Tanah A 3116.35 11.567 2 Tanah B 1232.74 4.576 3 Tanah C 5578.76 20.707 4 Tanah D 5124.96 19.023 5 Tanah E 5295.94 19.657 6 Tanah F 228.78 0.849 7 Tanah G 784.61 2.912 8 Tanah H 853.34 3.167 9 Tanah I 4726.06 17.542 Total 26941.54 100 a c b
220
Kalibrasi dan Validasi
Simulasi hidrologi Sub DAS Wakung menggunakan model SWAT yang nantinya model dikalibrasi dan divalidasi menggunakan SUFI – 2 (Sequential Uncertainty Fitting -2) pada aplikasi SWAT CUP (Soil and Water Assessment Tool Calibration Uncertainty
Prediction). SUFI-2 akan menunjukkan analisis parameter uncertain, dengan
menenjukkan semua sumber uncertain, baik dari variabelnya, konsep model, parameter dan data yang diukur. SWAT menggunakan lebih dari 500 parameter dalam setiap simulasi, tetapi tidak semua parameter digunakan dalam mensimulasikan model di Sub DAS Wakung, karena keterbatasan waktu dan data pendukung. Prosedur untuk kalibrasi menggunakan dasar water balance dan total aliran (Neitsch et al. 2012).
Hasil simulasi dari SWAT akan dibandingkan secara otomatis dengan data aliran bulanan tahun 2008 dan 2009 untuk kalibrasi serta data aliran bulanan tahun 2012 dan 2013 di Bendungan Nambo untuk validasi dengan SUFI-2, untuk mengevaluasi kemampuan prediksi model. Kalibrasi dan validasi model simulasi menggunakan R2
(koefisien detrminasi) dan ENS (Nash-Sutcliffe Efficient). Nilai R2 menunjukkan kekuatan
dari hubungan linear antara nilai observasi dan simulasi, sedangkan nilai ENS
mengindikasikan seberapa bagus plot nilai observasi dibandingkan simulasi. Secara statistik ENS didefinisikan sebagai berikut:
(Nash dan Sutcliffe 1970) Keterangan:
= debit observasi (m3/s)
= debit hasil simulasi (m3/s)
= debit observasi rata-rata (m3/s)
= debit hasil simulasi rata-rata (m3/s)
Hasil simulasi dapat dinyatakan baik jika nilai ENS ≥ 0,75dan memuaskan jika 0,36
≤ ENS ≤ 0,75 serta kurang memuaskan jika ENS < 0,36 (Van Liew and Garbrecht, 2003).
Hasil dan Pembahasan
Unit Analisis Model SWAT
Model SWAT membagi DAS kedalam sub – sub DAS dan HRUs sebagai unit analisisnya. Berdasarkan hasil analisis SWAT Sub DAS Wakung di bagi menjadi 7 Sub DAS dan 80 HRUs. Pembagian sub DAS didekati berdasarkan orde DAS yaitu semua sub DAS yang memilik orde 4 di jadikan sebagai satu sub DAS sedangkan untuk HRUs merupakan hasil overlay yang dilakukan oleh model SWAT dengan mengoverlay peta penggunaan lahan, tanah dan kemiringan lereng. HRUs yang di peroleh untuk Sub DAS Wakung telah dilakukan generalisasi dengan nilai dominasi penggunaan lahan, tanah dan lereng adalah 20%. Pembagian Sub DAS dan HRUs ini dapat dilihat pada gambar 03 dibawah ini.
221
Gambar 03. Peta Sub – Sub DAS dan HRUs Sub DAS Wakung.
Sensitifitas parameter
Selama simulasi hidrologi Model SWAT, beberapa parameter disempurnakan melalui proses kalibrasi secara otomatis dengan SUFI – 2. Hasil dari algoritma SUFI - 2 digunakan menentukan fit value setiap parameter yang akan digunakan, maka sebelum itu perlu dilihat bagaimanakah sensitifitas setiap parameter dan tingkat signifikansi dari sensitifitas parameter. Sensitifitas parameter digunakan sebagai parameter kunci apakah apakah parameter tersebut cukup berpengaruh terhadap debit jika parameter tersebut diubah. Berdasarkan hasil dari running algoritma SUFI-2 SWAT CUP dapat diperoleh nilai sensitifitas parameter seperti pada tabel 02.
Tabel 02. Sensitifitas Parameter Debit di Sub DAS Wakung.
Parameter t-Stat P-Value
R__CN2.mgt 7.487626083 0.000000006 V__ALPHA_BF.gw 0.391911408 0.697371989 V__GW_DELAY.gw -7.300814516 0.000000011 V__GWQMN.gw 0.972517618 0.337108394 R__GW_REVAP.gw -1.410900493 0.166627161 R__ESCO.hru -0.452928215 0.653245352 R__CH_N2.rte 0.764728212 0.449283576 R__CH_K2.rte 0.074525893 0.940993415 R__ALPHA_BNK.rte -0.418298629 0.678146793 R__SOL_AWC.sol 0.364081576 0.717869493 R__SOL_K.sol 0.066994509 0.94694679 R__SOL_BD.sol 0.782497798 0.438901621
Berdasarkan hasil simulasi SUFI – 2 dapat dilihat bahwa parameter R–CN2.mgt dan V–GW–DELAY.gw adalah parameter yang paling sensitif karena nilai t – Stat paling lebih dari satu dan memiliki nilai signifikansi sensitivitas parameter paling signifikan karena nilai P – Value hampir mendekati nol. Nilai fit value dari 12 parameter yang dikalibrasi dengan nilai rentan yang sudah ditentukan oleh SUFI – 2, dapat diperoleh nilai fit value seperti pada tabel 03.
Tabel 03. Nilai Fit, Min, dan Max Value
Parameter Fitted_Value Min_value Max_value
R__CN2.mgt -0.076 -0.2 0.2 V__ALPHA_BF.gw 0.91 0 1 V__GW_DELAY.gw 34.200001 30 450 V__GWQMN.gw 1.02 0 2 R__GW_REVAP.gw 0.1221 0.01 0.2 R__ESCO.hru 0.39 0 1 R__CH_N2.rte 0.189 0 0.3 R__CH_K2.rte 63.75 5 130 R__ALPHA_BNK.rte 0.87 0 1 R__SOL_AWC.sol 0.306 0.2 0.4 R__SOL_K.sol 0.219 0.1 0.8 R__SOL_BD.sol 0.355 0.1 0.6
222
Evaluasi Performa Kalibrasi dan Validasi
Evaluasi Performa Kalibrasi
Evaluasi performa ini diperlukan untuk memverifikasi model. Evaluasi performa dalam penelitian ini menggunakan metode statistik koefisien determinisme (R2) dan ENS
untuk menilai antara perbandingan observasi dengan simulasi model. Sebelum dilakukan evaluasi perform parameter model diubah menggunakan nilai fit – value dari setiap parameter dan dilakukan running ulang pada model SWAT dengan mengubah nilai ke dua belas parameter yang telah terkalibrasi. Hasil running model SWAT sebelum dan sesudah terkalibrasi yang dibandingkan debit observasi dari bendungan Nambo dapat dilihat pada gambar 01.
Gambar 01. Perbandingan debit simulasi dengan observasi sebelum dan sesudah terkalibrasi Evaluasi performa model dilakukan dengan membandingkan antara simulasi flow
out bulanan dan debit observasi di Sub DAS Wakung dari bendungan Nambo tahun 2008
– 2009 untuk kalibrasi. Hasil evaluasi sebelum dan sesudah terkalibrasi dapat dilihat pada tabel 03.
Tabel 03. Nilai koefisien determinisme R2 dan E NS
R2 ENS Kategori
Sebelum Kalibrasi (Debit 2008 - 2009) 0.58 0.39 Memuaskan Kalibrasi (Debit 2008 - 2009) 0.65 0.42 Memuaskan
Dari hasil evaluasi performa menunjukkan bahwa dengan kalibrasi model SWAT dengan menggunakan SUFI-2 dapat meningkatkan nilai koefisien determinisme (R2) dari
0.58 menjadi 0.65 dan ENS dari 0.39 menjadi 0.42, hal ini menunjukkan bahwa dengan
kalibrasi SUFI – 2 dapat membantu hasil simulasi bisa mendekati dengan hasil observasi.
Evaluasi Performa Validasi
Evaluasi performa validasi sama dengan evaluasi performa kalibrasi hanya saja parameter yang sudah terkalibrasi digunakan untuk running model SWAT menggunakan data tahun 2012 – 2013 dan hasil simulasi flow out dibandingkan dengan debit observasi dari bendungan Nambo tahun 2012 – 2013. Hasil perbandingan simulasi flow out dengan debit observasi bendungan Nambo dapat dilihat pada gambar 02. Sedangkan hasil evaluasi ini menunjukkan bahwa nilai koefisien determinisme (R2) baik yaitu 0,76 dan ENS
juga memuaskan yaitu 0,47. Sebelum Kalibrasi
223
Kesimpulan
Berdasarkan hasil diatas maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Hasil kalibrasi dan validasi untuk aliran menunjukkan bahwa model dapat memprediksi dengan memuaskan untuk stream flow di Sub DAS Wakung yang ditunjukkan oleh nilai R² dan ENS yang nilainya berkisar antara 0.36 – 0.75.
2. Algoritma SUFI-2 memberikan hasil yang memuaskan dalam meminimalkan perbedaan antara debit aliran sungai yang diamati dan disimulasikan.
Ucapan Terima Kasih
Syukur alhamdulillah pertama kali penulis haturkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang dengan karunia-Nya maka penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Selanjutnya penulis juga ingin mengucapkan terima kasih yang mendalam kepada Pasca Sarjana UGM yang telah memberikan hibah dana penelitian dosen Fakultas Geografi 2014, sehingga penelitian ini dapat berjalan dengan baik. Penulis juga kemudian menghaturkan terima kasih kepada Program Beasiswa Unggulan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan sehingga dapat melanjutkan studi master di program Master Perencanaan Pengelolaan Pesisir dan Daerah Aliran Sungai Fakultas Geografi UGM.
Referensi
Abbaspour, Karim C. Johnson C. A. and van Genuchten M. T. 2004. Estimating Uncertain Flow and Transport Parameters Using a Sequential Uncertainty Fitting Procedure. Vadose Zone Journal, Vol 3, Hal 1340– 1352
Abbaspour, Karim C. 2009. SWAT-CUP2: SWAT Calibration and Uncertainty Programs - A User Manual. Department of Systems Analysis, Integrated Assessment and Modelling (SIAM), Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Duebendorf, Switzerland.
Harsoyo, Budi. 2010. REVIEW MODELING HIDROLOGI DAS DI INDONESIA. Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca, Vol. 11, No. 1, Hal: 41-47
Nash, J. E., and J. V. Sutcliffe. 1970. River flow forecasting through conceptual models: Part I. A discussion of principles. J. Hydrology 10(3): 282-290.
Neitsch, S. L., J. G. Arnold, J. R. Kiniry, R. Srinivasan, and J. R. Williams. 2012. Soil and water assessment tool: User’s manual: Version 2012. Temple, Texas: USDA-ARS GSWRL and Blackland Research Center, Texas Agricultural Experiment Station. Available at: www.brc.tamus.edu/swat/downloads/
doc/swatuserman.pdf. Accessed on 14 October 2014.
Van Liew, M.W., and J. Garbrecht. 2003. Hydrologic Simulation of the Little Washita River Experimental Watershed using SWAT. Journal of the American Water Resources Association, Vol 39(2), Hal
