Simulasi di Sub DAS Cisadane Hulu
Hubungan Perubahan Luas Hutan terhadap Jumlah Run off
Limpasan permukaan run off merupakan respon DAS terhadap curah hujan akibat perbedaan tutupan lahan. Dalam rangka melihat pengaruh luasan
hutan terhadap run off, maka dari hasil simulasi terlihat bahwa hubungan antara luas hutan dalam suatu DAS terhadap run off bersifat linear negatif, artinya luasan
hutan bertambah maka akan sangat signifikan dalam menurunkan total run off, sebaliknya juga berlaku berkurangnya luasan hutan dalam suatu DAS akan
meningkatkan run off. Hubungan antara luasan hutan dalam Sub DAS Cisadane dengan limpasan permukaan sangat signifikan dengan nilai R
2
= 0,961, seperti ditunjukkan pada Gambar 37 Limpasan maksimum terjadi ketika tidak ada
hutan. Bertambahnya proporsi luasan hutan dalam suatu DAS maka limpasan permukaan semakin menurun. Setiap bertambahnya 1 ha luasan hutan, limpasan
permukaan berkurang 8,07 mmtahunha hutan atau sebesar 8,06 juta m
3
tahun.
Gambar 37. Hubungan luas hutan dengan jumlah run off di Sub DAS Cisadane Hulu
Hubungan luasan hutan dengan tingkat kadar air tanah juga bersifat linier positif, sehingga luasan hutan dalam suatu DAS dapat meningkatkan kadar air
tanah. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 38 di mana luasan hutan menyebabkan SurQ = -8,0687FRST + 1892,9
R² = 0.961, n=11 500
1000 1500
2000 2500
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Jum lah SurQtahun
m m
FRST
kadar air tanah naik dari rata-rata 174,5 mmth menjadi 187,5 mmth dengan R
2
sebesar 0,66 dan hubungan antara luasan hutan dan kadar air tanah disajikan pada Gambar 38.
Gambar 38. Hubungan antara prosentase luas hutan dengan kadar air tanah KAT
Perubahan Luas Hutan terhadap Evapotranspirasi Aktual
Evapotranspirasi hutan sangat berpengaruh dalam mengendalikan air, karena evapotranspirasi hutan dikendalikan oleh luas daun LAI. Umumnya nilai
LAI hutan sangat besar umumnya di atas 3, sehingga hubungan antara laju evapotranspirasi aktual di Sub DAS Cisadane Hulu dengan luasan hutan bersifat
linier positif dengan nilai R
2
= 0,679 seperti yang disajikan pada Gambar 39. Perubahan luasan penutupan lahan berupa semak belukar, sawah, lahan
tegalan, dan sedikit kebunperkebunan, jumlah evapotranspirasi aktualnya per tahun sekitar 679,89 mm 12,32 juta m
3
tahun. Dengan bertambahnya luas hutan, jumlah evapotranspirasi aktualnya semakin meningkat. Setiap
pertambahan 1 ha luas hutan, evapotranspirasi aktual bertambah 0,3393 mmtahun 339,3 m
3
thha, sehingga dengan adanya kenaikan konsumsi air sebesar 0,3393 SW = 0,1322FRST + 174,51
R² = 0,6693, n=11
100 120
140 160
180 200
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Ju ml
ah SW
ta h
u n
mm
FRST
mmthha ternyata hutan mengurangi limpasan sebesar 8,07 mmth, sehingga hutan sangat positif menyimpan air sebesar 7,73 mmthha.
Gambar 39. Hubungan antara persen luas hutan dengan laju evapotarnspirasi aktual
Luas Hutan terhadap Jumlah Aliran Air Tanah ground water flow
Hubungan luasan hutan dengan ground water dalam suatu DAS bersifat linear positif seperti yang ditunjukkan oleh base flow dalam setahun terhadap
proporsi luasan hutan R
2
=0,8502 seperti pada Gambar 40. Pada saat tidak ada
hutan dengan penutupan lahan berupa semak belukar, sawah, lahan tegalan, dan sedikit kebunperkebunan, jumlah base flow per tahun sebesar 130,73 mm.
Dengan bertambahnya luas hutan, jumlah base flow semakin meningkat. Setiap pertambahan 1 ha luas hutan, menambah base flow bertambah 1,24 mmha atau
1.240 m
3
dalam setahun, sehingga grafik ini secara empiris membuktikan bahwa semakin banyak hutan semakin banyak air tanah yang akan memperbanyak mata
air, dan meningkatkan cadangan mata air sehingga dengan demikian hutan adalah induk dari sungai dan menjaga ketersediaan mata air dalam suatu DAS.
ET = 0,3393FRST + 676,89 R² = 0,679, n=11
500 550
600 650
700 750
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Jum lah ETT
ahun m m
FRST
Gambar 40. Hubungan antar persen luas hutan terhadap jumlah base flow Kenaikan jumlah base flow akibat meningkatnya jumlah hutan akan diikuti
dengan menurunnya rasio QmaxQmin rata-rata bulanan dalam suatu DAS. Pada saat hutan tidak ada rasio QmaxQmin sebesar 148,8 dan pada saat hutan 10
rasio QmanQmin akan menurun menjadi 47. Hal ini membuktikan bahwa hutan sangat berperan dalam menurunkan debit masimum dan menjaga debit minimum
pada musim kemarau. Hubungan antara luasan hutan dan perbandingan QmaxQmin mempunyai nilai R
2
= 0,736 sebagaimana disajikan Gambar 41.
Gambar 41. Perbandingan QmaxQmin rata-rata bulan dan luas hutan
GWQ = 1,2392FRST + 130,73 R² = 0,8502
50 100
150 200
250 300
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Jum lah GW
Qtahu n
mm
FRST
QmaxQmin = -1,0128FRST + 148,84 R² = 0,7363
50 100
150 200
250
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Rat a-ra
ta Qmax
Q m
in
FRST
Pada kondisi tutupan hutan maksimum rasio QmaxQmin rataan bulanan adalah 41 dan apabila tidak ada hutan sama sekali, maka rasio QmaxQmin akan
naik menjadi 149, sehingga terjadi hubungan linier negatif antara proporsi luas hutan dengan rasio QmaxQmin dengan nilai R
2
= 0,73. Setiap penebangan hutan pengurangan luas hutan 1 hutan di DAS Cisadane Hulu akan
menyebabkan menaikkan rasio 1,13 rasio QmaxQmin debit rata-rata bulanan, atau setiap penambahan hutan 1 ha menyebabkan pengurangan rasio QmaxQmin
sebesar -1,012. Hubungan antara luasan hutan dan rasio base flow dan pada berbagai skenario disajikan pada Gambar 42. Hutan sangat berperan dalam
mengendalikan limpasan, menaikan base flow karena pada kondisi hutan 100 maka rasio base flow dengan total debit dalam 1 tahun adalah 42,4 dan pada
kondisi hutan 0 merupakan aliran base flow paling rendah dari seluruh skenario yang ada.
5.2.Simulasi Luas Tutupan Hutan di Sub DAS Gumbasa
Skenario simulasi luas tutupan hutan di Sub DAS Gumbasa dilakukan dengan 10 ulangan simulasi perubahan luasan hutan alam FRSE dengan
memperhatikan hasil validasi dan kalibrasi sebelumnya. Skenario perubahan tutupan lahan secara lengkap disajikan pada Tabel 16.
Proses warming up model menggunakan data Tahun 2001-2003 dan kalibrasi menggunakan data Tahun 2004. Hubungan antara luasan hutan dengan
debit di Sub DAS Gumbasa secara lengkap disajikan pada Gambar 43.
S
Gambar 4 S
Skenario 0 l
Skena
42. Perband skenar
Skenario 1 H
luas hutan
ario 2 luas
dingan ras rio luasan hu
Hutan 100
55,6 , exi
hutan 0
sio base flo utan
rasio ba
isting rasio
rasio basef
ow dan dir aseflow 42,
o base flow
flow 26,9
rect run off ,4
30,3
ff pada ber
rbagai
Tabel 16. Luas tutupan hutan pada berbagai simulasi di Sub DAS Gumbasa No Simulasi
Luas Hutan Ha
Rasio Kondisi Existing hutan every green
88.152 71,6
1 Semua lahan menjadi hutan every green kecuali
tubuh air 119.235
96,9 2 Hutan
ever green menjadi semak belukar 0,0
3 Hutan ever green hanya terdapat di lahan
dengan lereng 25 56.675
46,0 4
Hutan ever green hanya terdapat diketinggian 1000 m
76.657 62,3
5 Hutan ever green hanya terdapat diketinggian
2000 m 1.978
1,6 6
Hutan ever green hanya terdapat diketinggian 2000 m
86.164 70,0
7 Hutan ever green hanya terdapat diketinggian
1000 m 11.486
9,3 8
Hutan every green hanya terdapat di lahan dengan lereng 25
31.467 25,6
9 Kebunperkebunan berubah menjadi hutan every
green 111.290 90,4
10 Hutan ever green bertambah dari lahan dengan
lereng 25 98.405
80,0
Gambar 43. Hubungan antara jumlah Qoulflow blue water di Sub DAS Gumbasa
y = -1.1986FRSE2 + 159.25FRSE + 7526.7 R² = 0.883, n=11
300 2300
4300 6300
8300 10300
12300 14300
16300
0.0 20.0
40.0 60.0
80.0 100.0
Ju m
la h
Q Ou
tflo w
Ta h
un m
3 s
Luas FRSE
Distribusi Q outflow blue water akan meningkat seiring dengan meningkatnya water yield WYLD di Sub DAS Gumbasa, hubungan ini sangat
erat dengan nilai R
2
= 0,99 sebagaimana disajikan pada Gambar 44.
Gmbar 44. Hubungan antara water yield dengan Q ouflow di Sub DAS Gumbasa
Gambar 45. Hubungan antara luasan hutan dengan QmaxQmin di Sub DAS Gumbasa
Meningkatnya jumlah water yield akan mengatur keseimbangan dan distribusi debit aliran. Hal ini terlihat pada Gambar 45 dari hasil simulasi
bahwa rasio rata-rata debit maksimum Q mxQ min bulanan pada saat hutan
QOutflow = 13.653WYLD + 115.39 R² = 0.9926, n=11
4000 5000
6000 7000
8000 9000
10000 11000
12000 13000
14000
400 500
600 700
800 900
1000 Jumlah
QOu tflo
wTahu n m3s
Jumlah WYLDTahun mm
QmaxQmin= ‐1.2817FRSE+ 129.27
R² = 0.84, n=11
20 40
60 80
100 120
140 160
180 200
0.0 20.0
40.0 60.0
80.0 100.0
Luas FRSE
sedikit 0 menjadi
korelasi 0, yang ada
dalam me Da
terlihat pa pada Gam
sekitar 2 pada saa
,84. Hubun di Taman
engendalika ampak peru
ada musim h mbar 46.
Skenar
Skenari r 130 dan ak
at seluruh ngan hasil si
Nasional L an limpasan
ubahan tutu hujan. Perb
rio luasan hu
io luasan hu kan turun ra
DAS tutup imulasi mem
Lore Lindu dan fluktua
upan lahan andingan o
utan 96,1
utan 71,6 asionya Qm
pannya be mberikan pe
u menujukk asi debit Su
terhadap v utput simul
rasio base
rasio bas maxQmin
rupa hutan enjelasan ba
kan bahwa ngai di Sub
volume alira lasi antar sk
e flow 45,6
e flow 37,0 menjadi h
n dengan tin ahwa hutan
sangat berp b DAS Gum
an, sangat kenario disa
hanya ngkat
n alam peran
mbasa. nyata
ajikan
Gambar 4
Peru
Da sedimenta
dengan m merupakan
Skenario dan open
16.63 h lahan setia
Un merupakan
CH+25 tahun 20
rata-rata c hujan ini
mana pe Skena
46. Rasio DAS G
ubahan lua
alam rangk asi dan per
menggunaka n kondisi e
2 S1, sek forest beru
hutan alam ap skenario
ntuk peruba n rata-rata
, jumlah c 004. Sken
curah hujan menggunak
eriode simu ario luasan
total base f Gumbasa
s hutan ter
ka melihat rubahan ikl
an 3 skena existing; pe
kitar 23,39 ubah menja
FRSE be ditunjukkan
ahan jumlah curah huj
curah hujan nario 3 CH
kondisi pad kan feature
ulasinya da hutan 0 r
flow pada b
rhadap cur
t perubaha lim input
ario peruba enutupan la
lahan, gr di hutan al
erubah menj n pada Gam
h curah huja jan kondis
n bertambah H-25, jum
da Tahun 20 e weather g
ari Tahun 2 rasio base f
berbagai sk
ah hujan, e
an tutupan curah huj
ahan tutupa ahan dengan
rass land, c lam FRSE
jadi semak mbar 47.
an ada 3 sk si awal T
h 25 dari mlah curah
004. Skena generator y
2002 – 205 flow 34.6
kenario luas
erosi dan se
lahan te an dilaku
an lahan S n total luas
coffee, coco . Skenario
belukar. Pe
kenario. Ske ahun 2004
i rata-rata c hujan berk
ario perubah yang tersed
50 dengan r san hutan d
edimentasi
erhadap ukan perub
Skenario 1 s hutan 71,
onut, agricu o 3 S2, se
eta sebaran t
enario 1 CH 4. Skenar
curah hujan kurang 25
han jumlah ia di SWA
resolusi bul
di Sub
i
erosi, bahan
S0 ,6 .
ulture ekitar
tupan
H0 rio 2
awal dari
curah AT, di
lanan.
Kombinas yang digun
.
Gamb Tabel 17.
Skenario
S1 S
0 S 2
Ket : CH Pa
luas S1 si skenario
nakan dalam
bar 47. Tutu Kombina
Gumbasa FRSE
5.33 71.60
96.90 H= curah hu
ada Gamba menghasil
A
perubahan m simulasi t
A. Skena B. Skena
C. Skena
upan lahan p asi skenario
a CH
S2- S0-C
S1-C ujan FRSE
ar 48 terlih lkan debit
curah hujan tersebut dis
ario S2: F ario S0: F
ario S1: F
pada berbag perubahan
J H-25
CH-25 CH-25
CH-25 E = forest e
hat bahwa p lebih tingg
B
n dan tutup ajikan pada
RSE hutan FRSE hutan
FRSE hutan
gai skenario curah hujan
Jumlah Cura CH0
S2-CH0 S0-CH0
S1-CH0 every green
pada simula gi pada be
pan lahan di a Tabel 17
n alam 55. n alam 71.
n alam 96.
o di Sub DA n dan tutup
ah Hujan S
0 S0 0 S
asi luasan h eberapa har
C
i DAS Gum
33 , 6
9
AS Gumbasa an lahan di
CH+25 S2-CH+25
0-CH+25 1-CH+25
hutan yang ri setelah h
mbasa
a DAS
lebih hujan,
sehingga fungsi regulator air dan penurunan limpasan hutan sangat berperan, dibandingkan dengan luasan hutan yang lebih kecil pada skenario S0 dan S2.
Gambar 48. Perbandingan water yield pada berbagai skenario luasan hutan
Gambar 49. Perbandingan pola evapotranspirasi aktual ETA antar skenario
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
0.0 10.0
20.0 30.0
40.0 50.0
60.0 70.0
80.0 90.0
100.0
319 326
42 49
416 423
430 57
514 Cur
ah hu ja
n m
m
Q m
3 s
Tanggal CH
Existing FRSE 71.96 S0 FRSE 95.35 S1
FRSE 55.33 S2
0.0 0.5
1.0 1.5
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0 4.5
5.0
11 21
31 41
51 61
71 81
91 101 111 121
E v
ap otr
ans p
ira si
m m
Tanggal
ExistingFRSE 71.96 S0 FRSE 95.35 S1
FRSE 55.33 S2
P tinggi pad
evapotrans ETP. Da
tinggi juga dibanding
Jum 267 hari
jumlah ev evapotrans
skenario S aktual ini
dibanding
Da kadar air
Pada Gamba da musim hu
spirasi aktu alam hal ini
a diimbang kan dengan
mlah curah hujan. Has
vapotranspir spirasi dari
S0 903 mm i berdampak
kan S0 dan
Gambar 50 ari Gambar
tanah bera ar 49 terliha
ujan karena ual ETA
i hutan sela gi dengen ke
n jenis tutup hujan selam
sil simulasi rasi aktual a
i S1 947 m dan S2 8
k pada juml S2 seperti y
0. Perbandin 51 terlihat
ada di ten at bahwa laj
faktor kete sama den
ain mempun emampuan
pan lahan lai ma simulasi
i menunjuk akan semaki
mm relat 811 mm. M
lah curah h yang terliha
ngan curah t bahwa pad
ngah, sedan u evapotran
rsediaan ka ngan laju
nyai kemam meresapkan
innya. i sekitar 1.7
kkan semak in tinggi. H
tif lebih tin Meningkatn
hujan netto at pada Gam
h hujan nett da skenario
ngkan pada nspirasi aktu
adar air tana evapotrans
mpuan meng n air yang j
22 mm yan kin luas hu
Hal ini tercer nggi diban
nya jumlah CH-ET ya
mbar 50.
to setiap ske o hutan lebi
skenario ual terjadi p
ah, sehingg spirasi pote
guapkan air jauh lebih t
ng tersebar d utan alami
rmin dari ju dingkan de
evapotransp ang lebih re
enario ih luas distr
S3 akan te
paling a laju
ensial yang
tinggi
dalam maka
umlah engan
pirasi endah
ribusi erjadi
pengurangan kadar air tanah secara signifikan, sehingga pada Bulan September dan Oktober akan mengalami kondisi hampir mendekati titik layu permanen.
Gambar 51. Dinamika kadar air tanah pada berbagai skenario di Sub DAS Gumbasa
Hubungan antara laju erosi dan sedimentasi dengan luasan hutan di Sub DAS Gumbasa sangat jelas, makin luas hutan maka sedimen menurun dan
sedimentasi juga akan menurun. Pada kondisi Tahun 2004 laju sedimentasi 1,5 juta tontahun dan akan mengalami kenaikan menjadi 2,2 juta tontahun apabila
luas lahan hutan berkurang menjadi hanya 55,3 data selengkapnya disajikan pada Gambar 52. Jumlah sedimentasi yang akan terjadi pada berbagai skenario
dapat dilihat pada Tabel 18. Tabel 18. Rekapitulasi output sedimentasi setiap skenario di Sub DAS Gumbasa
Variable Skenario Luas Hutan Alam
S0 S1 S2
Sediment Yield tonhathn 13.904 11.037
18.527 Sediment out
tontahun 1.517.023 1.328.895
2.228.415
250 270
290 310
330 350
370 390
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
Rata- rata KAT mm
S0 S1
S2
Gambar 52. Hubungan antara luasan hutan dengan laju sedimentasi di Sub DAS Gumbasa
Hubungan antara curah hujan simulasi dengan curah hujan hasil pengukuran disajikan pada Gambar 53, dengan nilai korelasi R
2
= 0,96, sehingga data bangkitan hujan dari SWAT cukup memadai dan bisa digunakan untuk
memprediksi curah hujan ke depan.
Gambar 53. Perbandingan curah hujan hasil simulasi dan hasil pengukuran di Sub DAS Gumbasa
S2
S0 S1
Sedimen = -17,903FRSE + 3E+06 R² = 0,8328
0.0 0.5
1.0 1.5
2.0 2.5
60000 70000
80000 90000
100000 110000
120000 Ju
m la
h s
ed im
en Ju
ta to
n ta
hu n
FRSE Ha
50 100
150 200
250 300
50 150
250 Cur
ah Hu
jan Obs
m m
Curah Hujan model mm CH-25
CH0 CH+25
DataCH = 1,0021SimCH R2 = 0,9656
50 100
150 200
250 300
50 150
250 350
Curah Hujan model mm
Skenario perubahan input curah hujan 1.722 mmth dan akan menjadi 2.152 mm apabila terjadi kenaikan hujan 25 dan akan menjadi 1.291 mmth
apabila terjadi perubahan pola hujan yang berkurang 25. Ketersediaan air setiap bulan pada berbagai skenario perubahan curah hujan dan perubahan pola
penutupan lahan secara lengkap disajikan pada Lampiran 8. Sementara kombinasi antara luasan hutan dengan perubahan pola curah hujan sampai dengan tahun
2050 dari hasil simulasi dam keluaran model disajikan pada Lampiran 9 - 12. Dari data tersebut pola pengurangan hutan lebih signifikan dibandingkan dengan
adanya perubahan curah hujan.