5.4 Analisis Evapotranspirasi
Data evapotranspirasi ET merupakan salah satu parameter yang digunakan sebagai input data Tank Model. Dalam input Tank Model tidak ada
yang penjelasan mengenai evapotraspirasi potensial Etp atau evapotraspirasi aktual Eta. Perhitungan evapotranspirasi yang digunakan adalah metode
Penman-Monteith dengan hasil berupa Etp. Cara perhitungan menggunakan metode ini telah dijelaskan pada persamaan 1 dalam metode pengolahan data.
Berdasarkan hasil pengoperasian data evapotranspirasi diperoleh total Etp tahun 2009 sebesar 1986,25 mmtahun, dengan Etp harian rata-rata sebesar 5,44
mmhari. Pada tahun 2010 jumlah evapotranspirasi yang terjadi sebesar 1922,3 mmtahun, rata-rata evapotranspirasi harian rata-rata sebesar 5,26 mmhari. Data
Etp yang
dihasilkan merupakan
hasil perhitungan,
sehingga untuk
mengoptimalisasikan hasil pada aplikasi Tank Model digunakan beberapa kemungkinan 10 hingga 100. Hasil optimasi menunjukan bahwa nilai ET
yang dapat menghasilkan nilai koefisien korelasi Tank Model paling tinggi adalah 75 dari Etp.
5.5 Analisis Tank Model
Data masukan yang digunakan dalam software Tank Model adalah data curah hujan harian dalam satuan mili meter mm, data debit aliran harian dalam
satuan mm, dan data evapotranspirasi harian dalam satuan mili meter mm. Hasil keluaran output dari Tank Model berupa debit aliran digunakan untuk
menghitung laju sedimen di MDM Curah Clumprit, SPAS Jedong, DAS Brantas bagian hulu.
Optimasi Tank Model dalam penelitian ini dilakukan mulai dari musim kemarau, sehingga tidak berpengaruh besar pada bagian atas permukaan tanah
yang digambarkan dengan Tank A surface flow dan Tank B intermediate flow. Hal ini dilakukan guna memperoleh hasil kofisien determinasi yang optimal
dibandingkan musim hujan. Berdasarkan hasil optimasi Tank Model dihasilkan 12 parameter yang menggambarkan pergerakan distribusi aliran air baik vertikal
maupun horizontal, dengan kondisi biofisik hutan yang memiliki kelas kelerengan curam dan formasi geologi vulkanik muda. Parameter Tank Model di MDM Curah
Clumprit disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5 Parameter hasil optimasi Tank Model di SPAS Jedong
Sumber : Hasil optimasi Tank Model di SPAS Jedong
Parameter-parameter Tank Model dapat dikelompokan menjadi 3 jenis yaitu:
1. Koefisien laju aliran run-off coefficient, menunjukkan besarnya laju aliran,
a1= 0,520, a2= 0,4158, b1= 0,2674, c1= 0,0015, dan d1= 0,0008. Parameter yang menunjukkan laju aliran terbesar adalah pada tank pertama.
2. Koefisian Infiltrasi infiltration coefficient, menunjukkan besarnya laju
infiltrasi a0= 0,1328, b0= 0,6685, dan c0= 0,0003. Parameter menunjukkan laju infiltrasi terbesar adalah pada lubang outlet vertikal tank kedua.
3. Parameter simpanan storage parameter, menunjukkan tinggi lubang outlet
horizontal masing-masing tank, Ha= 5,9950, Ha2= 133,8770, Hb1= 15,1891, dan Hc1= 28,1024. Parameter menunjukkan bahwa lubang outlet horizontal
tank yang pertama adalah yang tertinggi. Parameter keandalan dalam optimasi Tank Model yang utama dapat dilihat
dari nilai R dan R
2
yang mendekati 1. Tank Model yang telah divalidasi dan diuji keabsahannya dengan tolak ukur koefisien determinasi R
2
dapat dilanjutkan untuk analisis hidrologi salah satunya adalah simulasi perubahan tata guna lahan
dan kaitannya terhadap ketersediaan air atau debit sungai Harmailis et al. 2001 dalam Wulandari 2008. Hasil optimasi Tank Model diperoleh koefisien korelasi
sebesar 0,60, angka tersebut dinyatakan kuat untuk menggambarkan kondisi distribusi aliran di lapangan yang seringkali sulit diduga karena banyak
No. Parameter Tank Model
Solusi 1.
a0 0,1328
2. a1
0,0520 3.
a2 0,4158
4. Ha1
5,9950 5.
Ha2 113,8770
6. b0
0,6685 7.
b1 0,2674
8. Hb1
15,1891 9.
c0 0,0003
10. c1
0,0015 11.
Hc1 28,1024
12. d1
0,0008
dipengaruhi faktor alam Sugiono 2005. Nilai 60 yang diperoleh dalam penelitian ini lebih kecil dibandingkan dengan penelitian-penelitian sebelumnya,
sehingga perlu dilakukan kajian atau penelitian lebih lanjut mengenai faktor biofisik yang terdapat pada area kajian seperti tutupan lahan, topografi, jenis tanah
ataupun batuan. Hal ini karena Tank Model belum mampu untuk menganalisis lebih jauh keadaan tersebut. Tingkat hubungan koefisien korelasi dapat dilihat
pada Tabel 6 dan Hubungan debit aliran observasi dengan debit aliran hasil optimasi Tank Model dapat dilihat pada Gambar 12.
Tabel 6 Tingkat hubungan koefisien korelasi hasil Tank Model
Interval Koefisien Tingkat hubungan
0,00 – 0,199
0,20 – 0,299
0,40 – 0.599
0,60 – 0,799
0,80 – 1,000
Sangat rendah Rendah
Sedang Kuat
Sangat kuat
Sumber: Sugiono 2005
Gambar 12 Hubungan debit observasi dengan debit hasil Tank Model.
Berdasarkanhasil optimasi Tank Model menghasilkan beberapa komponen berupa keseimbangan air, tinggi muka air, dan total aliran
. Hasil kalkulasi
keseimbangan aliran Sub DAS Melamon satu tahun terhitung Juni 2009 – Mei
2010, terdapat curah hujan sebesar 2.317 mm dan evapotranspirasi sebesar 1.166
Observed Calculated
Time
May1 Apr1
Mar1 Feb1
Jan1 Dec1
Nov1 Oct1
Sep1 Aug1
Jul1 Jun1
40 35
30
25 20
15 10
5 100
80 60
40 20
mm, diduga total aliran air yang mengalir baik vertikal dan horizontal sebesar 651 mm, total aliran dari keempat tank yakni dibagi dalam surface flow Ya2
sebesar 119 mm 18, intermediate flow Yb1 sebesar 247 mm 38, sub-base flow Yc1 sebesar 208 mm 32, dan base flow Yd1 yakni sebesar 77 mm
12. Sisanya tersimpan pada setiap segmen tank sebesar 499 mm dan dapat menjadi simpanan air tanah. Komponen Tank Model dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7 Komponen Tank Model hasil optimasi
Sumber : Hasil optimasi Tank Model di SPAS Jedong
Berdasarkan Tabel 7, dapat terlihat bahwa simpanan air terbesar terdapat pada Tank C. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi ketinggian muka air pada
setiap tank atau reservoir seperti topografi area, tutupan lahan, jenis tanah dan batuan, serta iklim sehingga terkait pada jumlah air yang mengalir baik di
permukaan maupun di dalam tanah. Pada MDM Curah Clumprit, sebagian besar tutupan lahannya adalah hutan, lahan pertanian, dan perkebunan campuran.
Kondisi hutan yang mendominasi berpengaruh pada kemampuan menyimpan air pada tanah, kerapatan tajuk dapat memperkecil evapotranspirasi, perakaran yang
banyak mampu menyerap air lebih banyak, dan serasah serta akar-akar pada permukaan tanah dapat memperkecil laju koefisien limpasan. Kondisi ini
menunjukan hutan berfungsi sebagai sistem penyangga kehidupan.
Komponen Satuan
Nilai Persen
Keseimbangan air Inflow R
mm 2317,15
Outflow Observation mm
653,38 Outflow Calculation
mm 650,86
ETP Calculation mm
1166,30 Stored
mm 499,25
Tinggi Muka Air Ha
mm 0,476
Hb mm
30,765 Hc
mm 824,423
Hd mm
590,862 Total Aliran
Surface flow mm
118,567 18,216
Intermediate flow mm
247,238 37,986
Sub-base flow mm
207,746 31,918
Base flow mm
77,309 11,878
Ketinggian Air di Tank A Ketinggian Air di Tank B
Ketinggian Air di Tank C Ketinggian Air di Tank D
Gambar 13 Ketinggian Air di Tank A, B, C dan D.
Gambar 13 menyajikan ketinggian air pada masing-masing tank. Tank A merupakan reservoir paling atas surface flow dan subsurface flow, bagian ini
bersentuhan langsung dengan hujan dan terdapat pada zona perakaran sehingga pergerakan air di Tank A sangat dipengaruhi oleh curah hujan, laju infiltrasi, dan
tutupan lahan lahan. Ketinggian air di Tank A sangat dipengaruhi oleh curah hujan. Peningkatan dan penurunan curah hujan akan berpengaruh cepat terhadap
tinggi aliran air di Tank A dapat terlihat pada musim kemarau atau pada saat curah hujan relativ rendah terdapat keadaan dimana terjadi defisit air. Disamping itu,
sebesar 18 air hujan menjadi limpasan, diduga nilai limpasan ini dapat dipengaruhi oleh faktor topografi area kajian yang memiliki kelerengan dominan
curam. Dalam Tank A tutupan lahan dominan berupa hutan dan formasi batuan
vuklanik muda dengan jenis tanah andosol serta batuan pasir menyebabkan infiltrasi yang cukup besar atau mampu meloloskan air dalam jumlah besar.
Ketinggian air di Tank B intermediate flow terdapat di zona bawah perakaran dan diduga masih dipengaruhi faktor topografi. MDM Curah Clumprit
berada pada kelas lereng III hingga IV atau termasuk dalam kategori kecuraman sedang hingga sangat curam, sehingga dapat mampu mengalirkan air dalam
jumlah besar. Pada Tank B terjadi infiltrasi yang besar sehingga menyebabkan ketinggian air di Tank C meningkat tinggi hal tersebut diduga karena sifat tanah
dan faktor geologi pada area kajian yang berupa vulkanik muda, debu dan pasir sehingga bersifat meloloskan air.
Air di Tank C sub-base flow tidak langsung dipengaruhi oleh curah hujan, hal ini dapat dilihat pada saat terjadi hujan maksimum tidak berpengaruh
langsung pada tinggi aliran air di Tank C. Pada Tank C faktor tutupan lahan area kajian yang didominasi hutan diduga penyebab ketinggian air sangat mencolok di
Tank C dibandingkan reservoir lain serta didukung oleh faktor tanah dan geologi yang bersifat dapat meloloskan air dari reservoir sebelumnya. Untuk itu perlu
dilakukan kajian lebih lanjut di area kajian dikarenakan Tank Model belum mampu menduga sejauh itu.
Ketinggian air di Tank D base flow letaknya paling dasar dan berada pada ground water. Air yang sampai pada ground water biasanya membutuhkan
waktu yang lama dan proses yang cukup panjang untuk nantinya dapat keluar sebagai mata air di beberapa tempat yang memungkinkan. Ketinggian air di Tank
D mengalami keadaan yang cendrung tidak berfluktuatif konstan, karena tidak dipengaruhi oleh fluktuasi curah hujan dan posisinya berada di dasar.
Berdasarkan hasil optimasi Tank Model di MDM Curah Clumprit yang dimulai pada musim kemarau tanggal Juni 2009
– Mei 2010, pada curah hujan tertinggi tahun 2010 tanggal 16 April yakni 97 mm, nilai Qobserved lapangan
sebesar 26,63 mmhari dan evapotranspirasi dengan nilai 75 sebesar 2,94 mmhari sebagai data masukan input menghasilkan keluaran output berupa
Qcalculated prediksi hasil model sebesar 27,161 mmhari yang terbagi dalam surface flow sebesar 119 mm, intermediate flow sebesar 247 mm, sub-base
sebesar 208 mm, dan base flow sebesar 77 mm dengan ketinggian air pada
masing-masing tank adalah Tank A= 0,476 mm, Tank B= 30,765 mm, Tank C= 824,423 mm, dan Tank D= 590,862 mm. Hal tersebut menunjukkan adanya proses
optimasi penyebaran debit pada setiap lapisan formasi geologi.
5.6 Analisis Hubungan Laju Sedimen dengan Debit Aliran
Kategori