11
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan di PT Krakatau Tirta Industri dan DAS Cipasauran selama 3 bulan yaitu dari Maret hingga Mei 2012. Kawasan DAS Cipasauran secara geografis terletak
pada 06° 13’ 51” - 06° 17’ 33” LS dan 105° 49’ 50” - 105° 56’ 40” BT. Secara administratif terletak di Provinsi Banten dengan luas 44 km
2
Gambar 4.
Sumber: Dinas Sumber Daya Air dan Pemukiman Provinsi Banten 2010
Gambar 4.
Peta lokasi DAS Cipasauran
3.2 Alat dan Bahan
Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah peta tanah tinjau dengan skala 1:250,000, peta DEM Digital Elevation Model dengan resolusi 30 meter, dan citra landsat TM.
Data penunjang lainnya adalah debit sungai, data aliran sungai, data curah hujan, serta data fisik tanah dan bilangan kurva.
Alat yang diperlukan diantaranya adalah perangkat komputer dengan kebutuhan minimum sebagai berikut:
1. Komputer desktop atau laptop dengan prosesor Intel Pentium I dengan clock 166 MHz.
2. RAM dengan kapasitas 64 MB.
3. Sistem operasi Microsoft Windows 95, 98, NT 4.0, XP, 7 atau Win2000 dengan kernel patch
terbaru. 4.
Adapter VGA dan monitor. 5.
Kapasitas harddisk minimum untuk instalasi sebesar 300 MB 6.
Software yang terinstal, diantaranya adalah Microsoft Office 2010, MapWindows 4.6.6 dengan plug-in MWSWAT 1.7, ArcView 3.2, ERDAS Imagine 9.1, SWAT Plot and Graph,
dan SWAT-CUP.
12
3.3. Metode Pelaksanaan
Penelitian dilakukan melalui 2 tahapan, yaitu tahap pengumpulan data dan tahap analisis. Pengumpulan data dilakukan dengan mengumpulkan data-data terkait yang akan
digunakan pada proses analisis. Data yang diperlukan pada penelitian ini di antara lain: 1.
Data Debit Sungai Cipasauran tahun 2007-2010 dari PT Krakatau Tirta Industri. 2.
Data Digital Elevation Model DEM dari ASTER Global DEM V2 untuk wilayah Cipasauran dengan resolusi 30 x 30 m.
3. Data klimatologi Stasiun Iklim Serang 1996-2009.
4. Data landuse DAS Cipasauran skala 1:25,000 dari Citra Landsat 7 ETM+ tahun 2010.
5. Peta tanah tinjau Provinsi Jawa Barat tahun 1966 dengan skala 1:250,000 dari Lembaga
Penelitian Tanah. 6.
Kebutuhan air penduduk dan industri dari PT Krakatau Tirta Industri. Analisis debit aliran sungai DAS Cipasauran dilakukan dengan menggunakan model
SWAT. Data input berupa karakteristik tanah, iklim, tata guna lahan, dan hidrologi yang telah disiapkan pada proses pengumpulan data dimasukkan ke dalam data input file. Tahapan kegiatan
analisis yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1.
Delineasi Daerah Observasi Proses delineasi menggunakan data DEM SRTM dengan resolusi 30 meter yang
diolah menggunakan perangkat lunak MapWindows. Daerah observasi akan didelineasi berdasarkan batas topografi alami DAS. Metode yang digunakan dalam proses delineasi
adalah metode threshold, di mana besar kecil nilai threshold yang digunakan akan menentukan jumlah jaringan sungai yang terbentuk.
2. Pembentukan HRU Hydrological Response Unit
HRU adalah unit satuan lahan dengan unsur karakteristik sub DAS yang berpengaruh terhadap terjadinya erosi. Setiap HRU akan memiliki informasi sub DAS,
nomor HRU, jenis penutupan lahan, jenis tanah, dan luas HRU. HRU didapatkan dari overlay peta tanah dan peta penggunaan lahan.
Pembuatan HRU terdiri dari interval slope, peta raster landuse dan peta raster tanah format sistem koordinat proyeksi UTM, dan threshold dari presentase total luasan landuse
10, jenis tanah sebesar 5, dan slope sebesar 5. 3.
Penggabungan HRU dengan Data Iklim Proses penggabungan HRU dan data iklim dilakukan setelah satuan analisis
terbentuk. Pada tahap ini ditentukan periode simulasi terlebih dahulu untuk kemudian dilakukan pemasukan data iklim.
4. Simulasi
Proses simulasi dilakukan setelah proses penggabungan HRU dengan data iklim. Persamaan yang digunakan di dalam simulasi SWAT untuk melakukan prediksi aliran
13 permukaan adalah metode SCS Curve Number. Analisis SCS curve number dilakukan
dengan menggunakan persamaan 2 dan 3.
Tabel 1 . File data input pada SWAT untuk analisis hidrologi
Nama file Fungsi
CIO File untuk mengontrol data input dan output
COD Mengontrol file input dan output
FIG Mengidentifikasi jaringan hidrologi sungai
BSN Mengontrol keragaman parameter di tingkat DAS
SUB Mengontrol keragaman parameter di tingkat Sub DAS
HRU Mengontrol keragaman parameter di tingkat HRU
GW File air bawah tanah
RTE File pergerakan air, sedimen, hara, dan pestisida
CROP File parameter tumbuh tanaman
URBAN File data lahan terbangun atau urban area
PCP File data curah hujan harian
TMP File temperatur udara maksimum dan minimum harian
SLR File radiasi matahari harian
HMD File kelembaban udara harian
WGN File data generator iklim
SOL File data tanah
MGT File pengelolaan dan penutupan lahan
Sumber: Neitsch et al 2004
5. Kalibrasi
Dalam input model SWAT, terdapat 500 parameter yang digunakan dalam simulasi. Tetapi parameter tersebut tidak seluruhnya dapat digunakan karena adanya
keterbatasan waktu dan data. Pemilihan parameter yang dominan dilakukan hingga didapatkan hasil yang mendekati kondisi sebenarnya.
Metode statistik yang digunakan dalam melakukan kalibrasi dan validasi adalah model koefisien determinasi R
2
dan model efisiensi Nash-Sutcliffe NS yang direkomendasikan oleh The American of Civil Engineers Ahl et al 2008. Persamaan model
yang digunakan adalah persamaan 6 dan persamaan 7.
[
∑ ̅
̅ √∑
̅ ∑
̅
]
..... 6
[
∑ ̅
∑ ̅
]
..... 7 adalah debit observasi m
3
dt, adalah debit hasil simulasi m
3
dt, ̅
adalah debit simulasi rata-rata m
3
dt, sedangkan ̅
adalah debit observasi rata-
14 rata m
3
dt. Dalam kriterianya, simulasi dianggap baik jika nilai NS 0.75, memuaskan jika 0.36 NS 0.75, serta kurang baik jika NS 0.36.
6. Parameterisasi Input Simulasi
Parameterisasi yang dilakukan dalam simulasi menggunakan SWAT-CUP. Langkah-langkah dalam pengoperasian SWAT-CUP adalah sebagai berikut:
1. Setelah program telah dilakukan instalasi, masukan SWAT TxInOut directory dipilih
sebagai sumber data untuk proyek baru. 2.
Kemudian dipilih satu program kalibrasi yang tersedia SUFI2, GLUE, ParaSol, MCMC. 3.
Setelah proyek diberi nama, lokasi penyimpanan file proyek ditentukan. 4.
Pada tampilan project explorer window terdapat menu masukan kalibrasi yang berisi data parameter yang akan dikalibrasi. Menu kalibrasi tersebut merupakan parameter yang akan
diteliti. 5.
Setelah nilai parameter diubah, proses kalibrasi dijalankan dengan tombol execute pada tool bar.
Nilai parameter dalam bentuk range dimasukkan pada proses kalibrasi. Nilai parameter tersebut akan disimulasikan oleh SWAT-CUP dengan melakukan simulasi pada
tiap nilai parameter yang terdapat pada nilai absolut dalam SWAT-CUP. Kemudian hasil tersebut dibandingkan dengan data observasi, serta dilihat pula besar nilai perpotongan antara
hasil simulasi dengan data di lapangan. Model dianggap valid jika data hasil observasi berpotongan dengan luasan grafik 95PPU sebesar 80 p-factor 0.8 Abbaspour 2008.
7. Simulasi dengan SWAT Terkalibrasi
Setelah model SWAT terkalibrasi sesuai dengan data aktual DAS, dilakukan analisis kesesuaian antara ketersediaan air terhadap kebutuhan air baku. Analisis yang dilakukan
adalah dengan melakukan perbandingan antara debit hasil prediksi model SWAT terkalibrasi dengan kebutuhan air PT Krakatau Industri dari DAS Cipasauran.
15
Gambar 5 . Diagram alir pelaksanaan penelitian
Mulai
Pengumpulan dan persiapan data data karakteristik tanah,
iklim, tata guna lahan, dan hidrologi DAS
Analisis spasial
Simulasi SWAT Kondisi
penggunaan lahan
Output Debit ya
Kebutuhan air baku
tidak
Simulasi SWAT terkalibrasi
Evaluasi klasifikasi penggunaan lahan
overall accuracy dan kappa accuracy
85
Kalibrasi dan
Validasi
NS 0.75 baik atau 0.36
NS 0.75 memuaskan
ya tidak
16
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN