Characterization of upper konaweha watershed and testing the effect of land cover and climate change with hydrological model

KARAKTERISASI DAERAH ALIRAN
SUNGAI KONAWEHA HULU DAN PENGUJIAN
DAMPAK PERUBAHAN TUTUPAN LAHAN DAN IKLIM
DENGAN MODEL HIDROLOGI

LISA TANIKA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis berjudul Karakterisasi Daerah
Aliran Sungai Konaweha Hulu dan Pengujian Dampak Perubahan Tutupan Lahan
dan Iklim dengan Model Hidrolog adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Juli 2013
Lisa Tanika
G251110071

RINGKASAN
LISA TANIKA. Karakterisasi Daerah Aliran Sungai Konaweha Hulu dan
Pengujian Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim dengan Model
Hidrologi. Dibimbing oleh HIDAYAT PAWITAN dan MEINE VAN
NOORDWIJK.
Kondisi tutupan lahan dan iklim mempunyai peranan penting dalam
mendukung fungsi hidrologi di Daerah Aliran Sungai (DAS). Pendekatan
pemodelan hidrologi dapat digunakan untuk menganalisis respon fungsi hidrologi
terhadap perubahan tutupan lahan dan iklim.
Kami menggunakan Model Generic River Flow (GenRiver) untuk
mensimulasikan dampak perubahan tutupan lahan dan perubahan iklim sederhana
di DAS Konaweha Hulu (2856 km2) yang terletak di Kabupaten Konawe dan
Kolaka, Sulawesi Tenggara yang nantinya akan bermuara di Bendungan Pelosika.

Tujuan sekaligus tahapan penelitian ini adalah (1) mendeskripsikan
karakter hidrologi dan iklim Das Konaweha Hulu sebagai intup model hidrologi;
(2) mengkalibrasi Model GenRiver dan Model HBV atas dasar data-data
pengamatan dan jika diperlukan melakukan modifikasi terhadap Model
GenRiver; dan (3) mengevaluasi dampak perubahan lahan dan iklim dengan
menggunakan model hidrologi.
Simulasi dampak perubahan tutupan lahan dan iklim saat ini dilakukan
berdasarkan data-data tahun 1990-2010. Sedangkan simulasi masa mendatang
(2010-2030) adalah berdasarkan skenario perubahan tutupan lahan dan iklim
menggunakan 8 kombinasi faktorial dari: (1) Bussiness as usual (BAU)
(ektrapolasi perubahan tutupan lahan yang terjadi 21 tahun terakhir (1990-2010))
dibandingkan dengan tidak adanya perubahan tutupan lahan sejak kondisi tahun
2010; (2) skenario iklim global A1F1 dan B1 yang diubah ke dalam skala lokal
(Skenario IPCC); dan (3) intensitas curah hujan tinggi dan rendah.
DAS Konaweha Hulu memiliki curah hujan wilayah tahunan bervariasi
antara 907.1-2270.2 mm dan rata-rata evapotranspirasi potensial sebesar 115.1
mm. Berdasarkan karateristik jaringan sungai, DAS Konaweha Hulu dapat dibagi
menjadi sembilan sub-DAS. Hasil evaluasi kinerja antara Model GenRiver dan
HBV menunjukan bahwa kedua model mempunyai kinerja yang setara dengan
selisih NSE 0.02. Sedangkan hasil simulasi Model GenRiver menunjukan bahwa

perubahan potensial pada intensitas curah hujan, tanpa mengubah curah hujan
harian akan berdampak pada aliran permukaan dan pola debit musiman.
Sedangkan perubahan tutupan lahan mempunyai dampak yang lebih sederhana
dan perubahan iklim berdasarkan Skenario IPCC tidak memiliki pengaruh yang
signifikan terhadap neraca air di DAS Konaweha Hulu.
Kata kunci: GenRiver, HBV, perubahan iklim, perubahan tutupan lahan, neraca
air

SUMMARY
LISA TANIKA. Characterization of Upper Konaweha Watershed and Testing the
Effect of Land Cover and Climate Change with Hydrological Model. Supervised
by HIDAYAT PAWITAN and MEINE VAN NOORDWIJK.
Land cover and climate conditions have an important role in supporting
the hydrological function in waterhed area. Hydrological modeling approach can
be used to analyze the response of hydrological functions to land cover and
climate change.
In this research, we used the Generic River Flow (GenRiver) Models to
simulate the impact of land cover convertion and simple climate change on the
water balance of the Upper Konaweha Watershed (2856 km2) that is located in
Konawe and Kolaka District, Southeast Sulawesi. Later, the discharge of Upper

Konaweha Watershed will lead to Pelosika Dam.
The objective as well as the steps of this study were: (1) to describe the
characteristics of hydrological and climate of Upper Konaweha watershed as an
input of hydrological model; (2) to calibrate the GenRiver and HBV Models
based on observational data, and if necessary modify the GenRiver Models, and
(3) to simulate the impacts of climate and land cover change using a hydrological
model.
The simulation of the impact of land cover and climate change toward
present hydrological condition was based on 1990-2010 data. While the future
simulation scenarios for the next 21 years (2010-2030), considered 8 factorial
combinations of: (1) Bussiness as usual (BAU) (extrapolatimng land cover
change as occurred in the last 21 years (1990-2010)) versus no change from
2010 condition; (2) local translation of global climate scenarios AIF1 and B1
(IPCC Scenarios); and (3) high and low rainfall intensity.
Upper Konaweha Watershed has annual rainfall variated between 907.12270.2 mm with average of potential evaporation 115.1 mm. Based on the
characteristic of stream network, Upper Konaweha Watershed can be divided
into nine sub-watershed. The performance evaluation results between GenRiver
and HBV model showed that both models have equal performance with the
difference of NSE is 0.02. While the simulation result showed the potential
changes in rainfall intensity, without change in daily rainfall, would have

considerable impact on surface flow and seasonal pattern of discharge. Otherwise,
land cover change will have a more modest impact and climate changed on IPCC
Scenario will not be expected to have a significant influence on water balance in
the Upper Konaweha Watershed.
Key words: climate change, GenRiver, HBV, land cover change, water balance

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

KARAKTERISASI DAERAH ALIRAN
SUNGAI KONAWEHA HULU DAN PENGUJIAN
DAMPAK PERUBAHAN TUTUPAN LAHAN DAN IKLIM
DENGAN MODEL HIDROLOGI

Lisa Tanika

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Klimatologi Terapan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

Penguji Luar Komisi

: Dr Ir Nora H. Pandjaitan, DEA

Judul Tesis : Karakterisasi Daerah Aliran Sungai Konaweha Hulu dan
Pengujian Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim dengan

Model Hidrologi
Nama
: Lisa Tanika
NIM
: G251110071

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Hidayat Pawitan, M.Sc.
Ketua

Meine van Noordwijk M.Sc., Ph.D
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Klimatologi Terapan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Tania June, M.Sc.

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.

Tanggal Ujian: 30 Juli 2013

Tanggal Lulus:

- - -.- -"!'---

Judul Tesis : Karakterisasi Daerah Aliran Sungai Konaweha Hulu dan
Pengujian Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim dengan
Model Hidrologi
: Lisa Tanika
Nama
NIM
: 0251110071

Disetujui oIeh
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Hidayat Pawitan, M.Sc.
Ketua

Meine van Noordwijk M.Sc., Ph.D
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Klimatologi Terapan

Dr. Ir. Tania June, M.Sc.

Tanggal Ujian: 30 Juli 2013

ｾｩ［］

］ﾥｆ

］ｆｲｦｔｩＧ＠

Syah, M.Sc.Agr.

TanggaI Lulus: '-

Joe T 2013

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang berjudul
“Karakterisasi Daerah Aliran Sungai Konaweha Hulu dan Pengujian Dampak
Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim dengan Model Hidrologi” yang dipilih
dalam penelitian atas latar belakang kesukaan penulis terhadap dunia pemodelan
terutama hidrologi dan keinginan untuk mempelajarinya lebih dalam lagi.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Hidayat Pawitan, M.Sc.
dan Bapak Meine van Noordwijk, M.Sc., Ph.D, selaku pembimbing yang terus
memberikan masukan dan motivasi selama pengerjaan penelitian ini. Penulis juga

mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA dan Dr.
Rahmat Hidayat yang telah meluangkan waktunya sebagai penguji luar komisi
dan wakil dari Departemen Klimatologi Terapan.
Di samping itu, penghargaan juga penulis sampaikan kepada Canadian
International Development Agency (CIDA) melalui projeknya Agroforestry and
Forestry (AgFor) dan Balai Wilayah Sungai Sulawesi IV, Sulawesi Tenggara
atas bantuan dana dan materi sehingga penelitian ini dapat terlaksanan.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman Klimatologi
Terapan angkatan 2011 atas kerjasama dan dukungan yang telah diberikan
selama dua tahun ini. Juga kepada temen-teman ICRAF dari Ecological
Modelling Unit (EMU) yang selalu setia memberikan semangat dan sebagai
teman berdiskusi, serta teman-teman dari Spatial Analysis Unit (SAU) yang telah
bersedia meluangkan waktunya untuk mengajarkan pengolahan data spasial.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh
keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2013
Lisa Tanika

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xi

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR LAMPIRAN

xii

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
1
2
2
2
3

TINJAUAN PUSTAKA
Daerah Aliran Sungai (DAS)
Karakteristik Hidrologi dan Iklim
Model Hidrologi
Perubahan Iklim dan Tutupan Lahan

3
3
3
3
9

METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Metode Penelitian

10
10
11

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi DAS Konaweha Hulu
Kalibrasi dan Verifikasi Model
Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim Saat Ini
Dampak Perubahan Tutupan Lahan Masa Mendatang
Dampak Perubahan Iklim Masa Mendatang
Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim Masa Mendatang
Analisis Hasil Simulasi Model GenRiver dan HBV Terhadap
Pembangunan Bendungan Pelosika

17
17
22
30
32
34
36

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

39
39
39

DAFTAR PUSTAKA

40

LAMPIRAN

43

38

DAFTAR TABEL
Tabel 1 Daftar DAS yang pernah diaplikasikan Model GenRiver (Lusiana
et al. 2008a; Lusiana et al. 2008b; Khasanah et al. 2010; Nugroho
2010; Van Noordwijk et al. 2011) ..........................................................4
Tabel 2 Data iklim, hidrologi dan spasial yang digunakan dalam penelitian
ini ...........................................................................................................12
Tabel 3 Kriteria penilaian performa model berdasarkan nilai NSE (Moriasi
2007) ......................................................................................................14
Tabel 4 Skenario perubahan iklim tahun 2025 berdasarkan IPCC (2007b) .......16
Tabel 5 Gabungan skenario perubahan iklim dan tutupan lahan ........................16
Tabel 6 Rata-rata karakteristik iklim DAS Konaweha yang diambil dari
stasiun Andowengga selama 11 tahun ..................................................19
Tabel 7 Karakteristik jaringan sungai dari masing-masing sub-DAS.................20
Tabel 8 Persentase masing-masing tipe tutupan lahan dan perubahannya di
daerah hulu DAS Konaweha ..................................................................21
Tabel 9 Sebaran persentase jenis tanah pada masing-masing sub-DAS .............22
Tabel 10 Nilai-nilai parameter hasil proses kalibrasi Model GenRiver ...............25
Tabel 11 Nilai parameter model HBV hasil proses kalibrasi ...............................26
Tabel 12 Berbandingan komponen neraca air hasil simulasi model
GenRiver dan HBV di sub-DAS Lahumbuti Abuki-Amesiu tahun
2010........................................................................................................28
Tabel 13 Perbandingan komponen neraca air hasil prediksi model GenRiver
dan HBV di DAS Konaweha Hulu tahun 2010 .....................................28
Tabel 14 Persentase perubahan masing-masing komponen neraca air per
tahun pada setiap periode .......................................................................31
Tabel 15 Hasil proyeksi kebutuhan air baku untuk rumah tangga, perkotaan
dan industri.............................................................................................38
Tabel 16 Nilai maksimum, minimum dan rata-rata debit DAS Konaweha
Hulu yang masuk ke dalam bendungan Pelosika hasil prediksi
Dinas Pekerjaan Umum (PU), model GenRiver dan model HBV. ........39

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Gambar 2
Gambar 3
Gambar 4

Neraca air tingkat plot dalam Model GenRiver ..................................6
Inti model GenRiver ............................................................................6
Struktur modul dalam model GenRiver ..............................................7
Tangki penyimpanan dalam model HBV untuk mensimulasikan
besarnya aliran (Aghakouchak dan Habib 2010) ................................9
Gambar 5 Lokasi penelitian di DAS Konaweha Hulu .......................................10
Gambar 6 Diagram alir tahapan penelitian ........................................................11
Gambar 7 Sebaran lokasi stasiun klimatologi, curah hujan dan debit di
DAS Konaweha .................................................................................17

Gambar 8 Hubungan antara elevasi lokasi stasiun curah hujan dengan
total curah hujan tahunan, curah hujan maksimum, jumlah hari
hujan dan curah hujan harian ............................................................ 18
Gambar 9 Rata-rata curah hujan bulanan stasiun Mowewe tahun 20012011 ................................................................................................... 18
Gambar 10 Perbandingan suhu bulanan dengan evapotranspirasi potensial
yang dihidung menggunakan persamaan Thornthwaite.................... 19
Gambar 11 Pembagian sub-DAS di daerah hulu DAS Konaweha ...................... 20
Gambar 12 Perubahan tutupan lahan daerah hulu DAS Konaweha .................... 21
Gambar 13 Lokasi sub-DAS penelitian (DAS Konaweha Hulu) dan subDAS untuk kalibrasi model (DAS Lahumbuti Abuki-Amesiu)
di DAS Konaweha ............................................................................ 23
Gambar 14 Hasil uji konsistensi antara kumulatif curah hujan dan
kumulatif debit di Stasiun Abuki dan Amesiu tahun 2010 (a)
dan 2011 (b) ...................................................................................... 23
Gambar 15 Perubahan tutupan lahan DAS Lahumbuti Abuki-Amesiu,
keterangan: 1=kerapatan tinggi, 2=kerapatan rendah,
AF=agroforestri ................................................................................. 24
Gambar 16 Hidrograf (atas) dan kurva massa ganda (bawah) hasil kalibrasi
dan verifikasi model GenRiver ......................................................... 25
Gambar 17 Hidrograf (atas) dan kurva massa ganda (bawah) hasil kalibrasi
dan verifikasi model HBV ................................................................ 26
Gambar 18 Perbandingan hidrograf (a) dan kurva massa ganda (b) hasil
prediksi Model GenRiver (NSE=0.79) dan model HBV
(NSE=0.77) di DAS Lahumbuti Abuki-Amesiu tahun 2010 ............ 27
Gambar 19 Perbandingan rata-rata debit prediksi bulanan (a) dan total debit
prediksi per tahun (b) antara Model GenRiver dan HBV tahun
1990-2010 di DAS Konaweha Hulu ................................................. 29
Gambar 20 Perbandingan neraca air hasil prediksi Model GenRiver dan
HBV di DAS konaweha Hulu tahun 1990-2010 ............................... 30
Gambar 21 Fraksi masing-masing komponen neraca air per curah hujan
tahunan selama 21 tahun (1990-2010) hasil simulasi model
GenRiver di DAS Konaweha Hulu ................................................... 31
Gambar 22 Perbandingan neraca air DAS Konaweha Hulu antara skenario
A (tutupan lahan tahun 2030=2010) dan skenario BAU tahun
2030 hasil simulasi model GenRiver ................................................ 32
Gambar 23 Perbandingan tren perubahan masing-masing komponen neraca
DAS Konaweha Hulu air selama 21 tahun (2010-2030) antara
skenario A (tutupan lahan 2030-2010) dan skenario BAU ............... 33
Gambar 24 Perbandingan tren perubahan masing-masing aliran terhadap
perubahan debit DAS Konaweha Hulu antara skenario A
(tutupan lahan 2030-2010) dan Skenario BAU................................. 34
Gambar 25 Perbandingan perubahan aliran permukaan (a) dan aliran dasar
(b) terhadap debit, hasil simulasi skenario A1F1 dan B1 ................. 35
Gambar 26 Tren perubahan debit (a) dan perbandingan perubahan aliran
permukaan (b) dan aliran dasar (c) terhadap debit, hasil
simulasi perubahan intensitas curah hujan ........................................ 35

Gambar 27 Perbandingan perubahan aliran permukaan terhadap debit, hasil
simulasi skenario perubahan tutupan lahan dan iklim selama 21
tahun (2010-2030) .............................................................................36
Gambar 28 Debit bulanan tahun 2030 pada skenario perubahan iklim
(a dan b) dan pada skenario perubahan tutupan lahan (c) .................37

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Karakteristik curah hujan dari masing-masing stasiun
pengamatan di DAS Konaweha ........................................................45
Lampiran 2 Rata-rata debit bulanan (m3/s) di DAS Konaweha Hulu hasil
simulasi model GenRiver ..................................................................46
Lampiran 3 Rata-rata debit bulanan (m3/s) di DAS Konaweha Hulu hasil
simulasi model HBV .........................................................................47
Lampiran 4 Rata-rata debit bulanan (m3/s) di DAS Konaweha Hulu hasil
simulasi model yang dikeluarkan oleh Kementrian Pekerjaan
Umum (2010) ....................................................................................48

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kepadatan penduduk di Kabupaten Kolaka dan Konawe yang kurang dari
50 jiwa/km2, dengan laju pertumbuhan sebesar 2% per tahun (Badan Pusat
Statistik 2010) telah mendorong terjadinya peningkatan pada sektor industri dan
pertanian. Masalah yang timbul selanjutnya adalah kurangnya pasokan listrik
untuk sektor industri dan sumber daya air untuk irigasi pertanian. Oleh karena itu,
Pemerintah Sulawesi Tenggara berencana untuk membangun Bendungan
Pelosika untuk mengatasi kedua masalah tersebut (Kementerian Pekerjaan
Umum 2010).
Keberadaan sebuah bendungan di suatu wilayah tidak dapat dipisahkan
dari keberadaan Daerah Aliran Sungai (DAS), khususnya daerah tangkapan air
(DTA) bendungan bersangkutan. Hal ini karena DAS merupakan daerah
tangkapan air yang menjadi salah satu bagian penting dalam mendukung
ketersediaan air dalam bendungan. Berbagai perubahan yang terjadi di DAS
tersebut, baik tutupan lahan maupun iklim, akan mempengaruhi perilaku debit
pada pola musiman maupun tahunan (Wahyu et al. 2010). Lebih jauh lagi, Ma et
al. (2009) menyatakan bahwa perubahan tutupan lahan berpengaruh terhadap
total debit tahunan, sedangkan variasi pola musiman dipengaruhi oleh perubahan
variasi iklim. Oleh karena itu, banyak terdapat penelitian yang dilakukan untuk
memprediksi dampak perubahan tutupan lahan dan iklim terkait dengan respon
hidrologi di suatu DAS.
Terkait dengan rencana pembangunan Bendungan Pelosika, DAS
Konaweha Hulu mempunyai peran penting sebagai penyedia air. Oleh karena itu,
perubahan tutupan lahan dan iklim yang telah dan mungkin akan terjadi di
wilayah tersebut yang mempengaruhi kondisi hidrologi dan debit menjadi salah
satu hal penting yang harus diperhitungkan .
Salah satu cara menilai respon hidrologi suatu DAS terkait perubahan
tutupan lahan dan iklim adalah dengan bantuan model hidrologi. Model hidrologi
merupakan suatu representasi matematik sistem respons DAS sehingga dapat
dipakai untuk mensimulasikan kondisi input-output dari DAS. Melalui model
hidrologi tersebut dapat diprediksi besarnya perubahan debit air yang akan
terjadi akibat adanya perubahan dalam DAS di masa yang akan datang. Selain itu
keberadaaan model juga dapat menghemat biaya, tenaga dan waktu dalam proses
penelitian untuk membantu pengambilan kebijakan yang menunjang rencana
pengelolaan DAS.
Mengingat peran model yang cukup besar dalam perkembangan bidang
hidrologi maka saat ini banyak model-model hidrologi yang telah dikembangkan.
Salah satunya adalah Model Generic River Flow (GenRiver) yang dikembangkan
oleh World Agroforestry Centre (ICRAF) sejak tahun 2005. Model ini
dikembangkan untuk menunjang berbagai penelitian ICRAF yang berkaitan
dengan masalah hidrologi dalam skala bentang lahan. Pengembangan model
terus dilakukan dalam upaya untuk memperoleh hasil simulasi yang
merepresentasikan keadaan yang sebenarnya.

2
Selain Model GenRiver, model hidrologi lain yang sudah banyak dikenal
oleh para ahli hidrologi adalah Model HBV (Hydrologiska Byrans
Vattenbalansavdelning). Seperti Model GenRiver, prinsip kerja Model HBV
adalah menggunakan kesetimbangan air. Model ini banyak digunakan karena
hanya dibangun dari beberapa persamaan aljabar sederhana namun dapat
diaplikasikan pada berbagai luasan DAS (Aghakouchak dan Habib 2010;
Krysanova dan Bronstert 1999).
Perbedaaan Model HBV dengan Model
GenRiver terletak pada variabilitas dari input, proses, karakteristik dan output di
dalam model.
Salah satu usaha dalam mengembangan model yang umum dilakukan
adalah dengan menguji kinerja suatu model hidrologi dengan data pengamatan
atau dengan model hidrologi lain sudah teruji kualitasnya. Tujuannya adalah
untuk melihat apakah model hidrologi tersebut perlu dilakukan modifikasi atau
tidak.
Jadi inti dalam penelitian ini adalah menguji kinerja Model Genriver dan
Model HBV untuk selanjutnya digunakan dalam mengevaluasi dampak
perubahan iklim dan tutupan lahan terhadap kondisi hidrologi suatu daerah aliran
sungai dengan bantuan model hidrologi.
Perumusan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan menjadi tiga pertanyaan,
yaitu:
1. Bagaimana karakteristik iklim dan hidrologi terkait dengan tutupan lahan
DAS Konaweha Hulu?
2. Bagaimana kemampuan Model GenRiver dan Model HBV dalam
memodelkan DAS Konaweha jika dibandingkan dengan data-data
observasi sehingga layak untuk menjadi alat evaluasi dampak perubahan
iklim dan tutupan lahan suatu DAS?
3. Bagaimana hasil evaluasi dampak perubahan tutupan lahan dan iklim
terhadap neraca air DAS Konaweha Hulu dengan kedua model hidrologi
yang diuji?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah (1) mendeskripsikan karakter hidrologi dan
iklim Das Konaweha Hulu terkait dengan tutupan lahan; (2) mengkalibrasi
Model GenRiver dan Model HBV atas dasar data-data pengamatan dan jika
diperlukan melakukan modifikasi terhadap Model GenRiver; dan (3)
mengevaluasi dampak perubahan lahan dan iklim dengan menggunakan model
hidrologi.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan Model GenRiver
sehingga dapat memiliki kinerja lebih baik. Selain itu, penelitian ini dapat
membantu pengambilan kebijakan yang berkaitan dengan perencanaan
pengelolaan DAS Konaweha Hulu di Sulawesi Tenggara dan sebagai bahan
pertimbangan studi kelayakan rencana pembangunan Bendungan Pelosika.

3
Ruang Lingkup Penelitian
Keluaran utama dari Model GenRiver dan HBV yang digunakan dalam
penelitian ini adalah berupa debit sungai dan neraca air DAS. Oleh karena itu,
ruang lingkup penelitian dalam tulisan ini mengacu pada perbandingan hidrograf
dan besaran debit yang dihasilkan kedua model akibat adanya perubahan iklim
dan tutupan lahan di DAS Konaweha Hulu .

TINJAUAN PUSTAKA
Daerah Aliran Sungai (DAS)
Berdasarkan Keputusan Menteri Kehutanan Tentang Pedoman
Penyelenggaraan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Nomor: 52/Kpts-II/2001,
Daerah aliran sungai didefinisikan sebagai: “ Suatu daerah tertentu yang bentuk
dan sifat alamnya sedemikian rupa, sehingga merupakan kesatuan dengan sungai
dan anak-anak sungainya yang melalui daerah tersebut dalam fungsinya untuk
menampung air yang berasal dari curah hujan dan sumber air lainnya dan
kemudian mengalirkannya melalui sungai utamanya (single outlet). Suatu DAS
dipisahkan dari wilayah lain sekitarnya (DAS-DAS Lain) oleh pemisah dan
topografi, seperti punggung perbukitan dan pegunungan.” (Suprayogo et al. 2011).
Definisi lain dari DAS adalah suatu wilayah yang dikelilingi oleh
punggung-punggung bukit yang berfungsi sebagai area tangkapan air, sedimen
dan unsur hara yang kemudian mengalir keluar melalui satu titik (Dunne dan
Leopold 1978).
Karakteristik Hidrologi dan Iklim
Karakteristik hidrologi berupa hubungan antara curah hujan dan besarnya
debit sungai dipengaruhi karakter fisik DAS, tutupan lahan dan jenis tanah
(Anwar 2002). Parameter-parameter tersebut akan memberikan pengaruh pada
besarnya infiltrasi dan kapasitas penyimpanan air di dalam tanah. Karakteristik
hidrologi berupa karakteristik hidrograf dipengaruhi oleh bentuk DAS yang
diwakili olah parameter panjang sungai (Anwar 2011). Bentuk DAS yang
memanjang akan menghasilkan debit yang rendah karena waktu konsentrasi yang
lebih lama. Sebaliknya bentuk DAS yang seperti kipas menyebabkan debit yang
lebih tinggi karena waktu konsentrasi yang lebih capat.
Karakteristik iklim yang berupa variasi musiman curah hujan memberikan
pengaruh terhadap variasi musiman dari hidrograf melalui proses hidrologi (Ma
et al. 2009). Peningkatan curah hujan pada bulan-bulan basah akan cenderung
meningkatkan aliran permukaan. Sebaliknya pada musim kemarau dimana curah
hujan berkurang, debit akan mengalami penurunan.
Model Hidrologi
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, model didefinisikan sebagai
benda tiruan yang kecil yang serupa dengan benda yang sebenarnya. Sedangkan
hidrologi didefinisikan sebagai ilmu tata air, ketersediaan, aliran, sebaran, sifat

4
kimia dan fisika, serta hubungannya dengan lingkungan dan makhluk hidup.
Model hidrologi dapat didefinisikan sebagai tiruan skala kecil dari tata air dan
dan semua yang berkaitan didalamnya. Definisi lain mengenai model hidrologi
yaitu suatu formulasi matematika yang mensimulasikan fenomena hidrologi di
alam sebagai suatu proses atau sistem (Chow 1964).
Terdapat dua jenis model hidrologi. Pertama adalah model hidrologi
‘terkumpul’ (lumped model) dan kedua adalah model hidrologi terdistribusi
(distributed model). Kedua tipe model hidrologi tersebut dibedakan berdasarkan
proses hidrologi yang terdapat pada masing-masing komponen penyusun model
(input, proses, karakteristik sistem, persamaan pengaturan dan output) (Singh
1995).
Model hidrologi ‘terkumpul’ didefinisikan sebagai suatu model hidrologi
yang dibangun hanya menggunakan persamaan-persamaan diferensial biasa serta
aljabar empiris dan tidak memperhitungkan variabilitas spasial dari proses, input,
syarat batas dan karakteristik geometri sistem (Singh 1995). Berkebalikkan
dengan model hidrologi ‘terkumpul’, model hidrologi terdistribusi didefinisikan
sebagai suatu model yang memperhitungkan variabilitas spasial dari proses,
input, syarat batas atau karakteristik geometri sistem (Singh 1995). Model
hidrologi terdistribusi biasa digunakan untuk mensimulasikan dampak yang
disebabkan oleh perubahan tutupan lahan (Haverkamp et al. 2003).
Model GenRiver
Model Generic Riverflow (GenRiver) merupakan suatu model sederhana
yang mensimulasikan aliran sungai pada suatu DAS atas dasar konversi neraca
air dari tingkat plot ke dalam tingkat DAS. Model ini dikembangkan oleh World
Agroforestry Centre (ICRAF) untuk membantu menilai secara cepat kondisi
suatu DAS dengan bantuan model hidrologi. Model GenRiver telah diaplikasikan
pada berbagai kondisi DAS baik di Indonesia maupun di luar Indonesia dengan
luasan antara 6.3-9861.4 km2 (Tabel 1).
Tabel 1 Daftar DAS yang pernah diaplikasikan Model GenRiver (Lusiana et al.
2008a; Lusiana et al. 2008b; Khasanah et al. 2010; Nugroho 2010; Van
Noordwijk et al. 2011)
DAS
Singkarak
Kapuas Hulu
Belu
Wai Besai
Mae Chaem
Krueng Peusangan
Cidanau
Sub-DAS Goseng

Provinsi
Sumatera Barat
Kalimantan Barat
Nusa Tenggara Timur
Lampung
Thailand Utara
Aceh
Banten
Jawa Tengah

Luas DAS (km2)
1134.6
9861.4
696.4
414.4
3891.7
2268.4
241.6
6.3

Inti Model Genriver adalah neraca air yang ada pada tingkat plot (Gambar
1) yang kemudian dikonversi ke dalam tingkat DAS melalui jaringan sungai,
yang bersumber dari hujan tingkat lokal serta dimodifikasi berdasarkan tutupan
lahan dan perubahannya serta karakter jenis tanah. Perhitungan besarnya masing-

5
masing komponen ditunjukan oleh persamaan 1-10. Selanjutnya, hasil dari model
skala plot ini adalah aliran permukaan, aliran cepat dan aliran lambat (Van
Noordwijk et al. 2011).
Neraca air pada permukaan tanah:
IntersepEvap = CanIntercAreaClass*(1-exp(-P/CanIntercAreaClass))
Infiltrasi

Q0

= min(SoilSAtClass-SM,
MaxInfArea*RainTimeAvForInf/24,
P-IntersepEvap)
= P – (IntersepEvap+infiltrasi)

(1)

(2)
(3)

Neraca air pada penyimpanan air tanah atas:
SM
= Infiltrasi – (ActEvapTrans+Qp+Q1)
Qp
= min(MaxInfSubSArea,
SM*Kp,
MaxDynGWArea-GWArea
ActEvapTrans =(PEa-InterceptEffectonTransp*IntersepEvap)*RelWaterAv
Q1
= K1*(SM-L)

(5)
(6)
(7)

Neraca air pada penyimpanan air tanah bawah:
Sl
= Qp-Q2
Q2
= Sl*K2

(8)
(9)

(4)

Q = Q0+Q1+Q2
(10)
dengan:
P
IntersepEvap
CanIntercAreaClass
SoilSatClass
SM
PEa
MaxInfArea
MaxInfSubSArea
RainTimeAvForInf
ActEvapTransp
MaxDynGWArea
Sl
Q
Q0, Q1, Q2
Qperc
K2, K3, Kp

= curah hujan (mm)
= intersepsi dan evaporasi (mm)
= intersepsi per area tutupan lahan (mm)
= selisih antara titik jenuh tanaman dengan kapasitas
lapang (mm)
= kandungan air dalam tanah/kelembaban tanah (mm)
= evapotranspirasi potensial (mm)
= infiltrasi maksimum untuk setiap tutupan lahan (mm)
= perkolasi maksimum untuk setiap tutupan lahan (mm)
= waktu yang diperlukan untuk infiltrasi (jam)
= aktual evapotranspirasi (mm)
= kapasitas maksimum Sl (mm)
= simpanan air di lapisan bawah/level air tangki bawah
(mm)
= debit (mm)
= aliran permukaan, aliran bawah permukaan, aliran
dasar (mm)
= perkolasi (mm)
= fraksi pelepasan Q1. Q2 dan Qperc

6

Gambar 1 Neraca air tingkat plot dalam Model GenRiver
Selanjutnya, prediksi debit sungai diasumsikan sebagai penjumlahan dari
ketiga aliran yang ada di permukaan dan dalam tanah (aliran permukaan, aliran
cepat dan aliran lambat). Debit yang berasal dari masing-masing sub-DAS yang
mempunyai curah hujan harian, tutupan lahan, jenis tanah dan jarak ke outlet
sendiri digabungkan melalui parameter waktu yang diperlukan untuk sampai ke
outlet (persamaan 11) (Gambar 2 )(Van Noordwijk et al. 2011).

dimana t adalah waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari pusat subDAS ke outlet akhir (hari), s adalah jarak tempuh air dari pusat sub-DAS ke
outlet akhir (km) dan v adalah kecepatan aliran (m/s).

Gambar 2 Inti model GenRiver

7
Model GenRiver terdiri dari beberapa modul utama dan pendamping.
Modul-modul utama dalam Model GenRiver meliputi: modul curah hujan (I
Rainfall), parameterisasi sub-DAS (I SubcatchmParam), tutupan lahan (I
Landcover), neraca air (Patch Water balance) dan jaringan sungai (Stream
Network), sedangkan sisanya merupakan modul pendamping (Gambar 3).

Gambar 3 Struktur modul dalam model GenRiver
Model HBV
Model HBV (Hydrologiska Byrans Vattenbalansavdelning) merupakan
model hidrologi yang dikembangkan oleh Institut meteorology dan hidrologi
Swedia (Swedish Meteorological and Hydrological Institute). Prediksi debit oleh
model ini adalah dengan menggunakan pendekatan konseptual, di mana semua
proses hidrologi disederhanakan ke dalam persamaan-persamaan aljabar
(Aghakouchak dan Habib 2010).
Krysanova dan Bronstert (1999) dalam tulisannya menyebutkan bahwa
terdapat tiga keunggulan model HBV, yaitu: (1) Model HBV dapat mencakup
sebagian besar proses penting dalam memprediksi aliran permukaan dengan
struktur yang kokoh dan sederhana; (2) Model HBV dapat memperhitungkan
kondisi topografi dengan mendefinisikan zona elevasi dalam suatu DAS atau
sub-DAS; dan (3) Model HBV telah berhasil diuji pada berbagai kondisi DAS di
lebih dari 40 negara dengan luas DAS terbesar yang pernah diaplikasikan model
HBV adalah DAS Narmada bagian hulu, India dengan luas 16,576 km2.
Model HBV terdiri dari empat modul utama: (1) model perhitungan
pelelehan dan akumulasi dari salju; (2) modul kelembaban tanah dan curah hujan
efektif (persamaan 12); (3) modul evapotranspirasi (persamaan 13-15); dan (4)
modul respon aliran (Aghakouchak dan Habib 2010). Modul pertama dalam

8
HBV hanya digunakan pada wilayah-wilayah tertentu di mana terdapat salju di
dalam daur hidrologinya.

dengan:
P
= curah hujan (mm)
C
= parameter model
Peff
= curah hujan efektif (mm)
SM
= kandungan air dalam tanah/kelembaban tanah (mm)
FC
= kapasitas lapang (mm)
PWP = titik layu permanen (mm)
T,Tm = suhu harian, suhu rata-rata bulanan (oC)
Ea
= evapotranspirasi aktual harian (mm)
PEa = evapotranspirasi potensial harian (mm)
PEm = evapotranspirasi potensial rata-rata bulanan (mm)
Modul ke empat mengenai respon aliran dimodelkan sebagai dua tangki
reservoir (Gambar 4). Respon aliran di sini meliputi aliran permukaan (Q0),
aliran bawah permukaan (Q1), aliran dasar (Q3) dan aliran vertikal atau perkolasi
(Qperc). Persamaan perhitungan besarnya masing-masing aliran ditunjukkan oleh
persamaan 16-21.
Q0
Q0
Q1
Qperc
Q2
Q

= K0 (Su-L) A Jika Su > L
=0
Jika Su < L
= K1 Su A
= Kp Su A
= K2 Sl A
= Q1 + Q2 + Q3

Dengan:
Q
Qo
Q1
Q2
Qperc
K1,K2, K3, Kp
Su, Sl
L
A

= debit (mm)
= aliran permukaan (mm)
= aliran bawah permukaan (mm)
= aliran dasar (mm)
= aliran perkolasi (mm)
= fraksi pelepasan Q0, Q1, Q2 dan Qperc
= level air pada tangki atas, level air pada tangki bawah (mm)
= ambang batas dari level air pada tangki atas (mm)
= luas area DAS (km2)

(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)

9

Su

Sl
Gambar 4 Tangki penyimpanan dalam Model HBV untuk mensimulasikan
besarnya aliran (Aghakouchak dan Habib 2010)
Perubahan Iklim dan Tutupan Lahan
Perubahan Iklim
IPCC (2007a) mendefinisikan perubahan iklim sebagai suatu perubahan
yang terjadi pada tingkat iklim yang dapat diidentifikasi (seperti menggunakan
uji statistika) di mana perubahan tersebut dapat berupa perubahan rata-rata dan
atau variasinya, serta bersifat tetap dalam 10 tahun (dasawarsa) atau lebih lama.
Lebih jauh lagi, IPCC mengacu pada segala bentuk perubahan iklim, baik
perubahan secara alami maupun disebabkan oleh aktivitas manusia. Sedangkan
UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change)
mendefinisikan perubahan iklim sebagai perubahan dari iklim yang merupakan
pelengkap baik secara langsung maupun tidak langsung dari aktivitas manusia
yang telah mengubah komposisi atmosfer secara global yang merupakan
penambahan terhadap variabilitas iklim alami dalam rentang waktu yang sama.
Bates et al. (2008) dalam tulisannya mengemukakan bahwa pemanasan
global dan perubahan curah hujan mempengaruhi daur hidrologi melalui
hubungan kebutuhan dan ketersediaan air. Pemanasan global ini ditandai dengan
meningkatnya suhu udara. Menurut laporan IPCC dalam Fourth Assessment
Report (AR4), suhu permukaan udara secara global rata-rata telah meningkat
0.74 0.18 oC dalam kurun waktu 100 tahun (1906-2005) (IPCC 2007).
Perubahan Tutupan Lahan
Menurut Guo et al. (2008), perubahan tutupan lahan berpengaruh
terhadap total debit tahunan. Pengaruh tersebut selanjutnya menjadi lebih kuat
terhadap debit musiman dan memungkinkan mengubah hidrograf tahunan suatu
DAS. Lebih jauh, pengaruh kombinasi antara perubahan tutupan lahan dan iklim
akan memberikan pengaruh berbeda terhadap debit jika dibandingkan dengan
pengaruh terhadap perubahan tutupan lahan atau iklim saja.
Berdasarkan hasil analisis citra satelit yang dilakukan oleh ICRAF, dalam
21 tahun (1990-2010) tutupan lahan DAS Konaweha telah mengalami perubahan
dari tutupan area hutan menjadi area perkebunan (terutama coklat). Tahun 1990
tutupan lahan DAS Konaweha berupa hutan primer (58%), hutan sekunder (20%),

10
perkebunan coklat (5.7%), sawah (2.3%), pemukiman (0.9%), dan sisanya berupa
perkebunan selain coklat, lahan tebuka, belukar dan padang rumput. Sedangkan
tahun 2010, luas area hutan primer telah mengalami penurunan sebesar 20%,
sedangkan area hutan sekunder mengalami kenaikan sebesar 3%. Area
perkebunan coklat mengalami peningkatan menjadi 14.7%. Hal yang sama juga
terjadi pada tutupan lahan di daerah hulu DAS Konaweha.

METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Daerah yang menjadi kajian dalam penelitian ini adalah DAS Konaweha
Hulu di Provinsi Sulawesi Tenggara yang mempunyai outlet di Desa Auwa Jaya,
Kecamatan Asinua, Kabupaten Konawe. DAS Konaweha Hulu ini termasuk
dalam dua kabupaten, yaitu Kabupaten Kolaka dan Konawe. Luas daerah
tangkapan air DAS tersebut adalah 2788 km2 dan panjang sungai dari daerah
hulu ke outlet adalah 127 km (Kementerian Pekerjaan Umum 2010). Sub DAS
ini mempunyai peran penting di masa yang akan datang yaitu sebagai penyedia
air pada Bendungan Pelosika yang rencananya akan dibangun di wilayah tersebut
(Gambar 5).

Gambar 5 Lokasi penelitian di DAS Konaweha Hulu
(Sumber: hasil deliniasi citra)
Terdapat dua isu utama yang berkaitan dengan DAS Konaweha Hulu
tersebut. Isu yang pertama berkaitan dengan proyek pembangunan Bendungan
Pelosika. Menurut rencana Bendungan Pelosika yang memiliki luas 106.3 km2

11
tersebut akan dibangun dengan menenggelamkan sekitar 14 desa yang ada di tiga
Kecamatan (Kecamatan Asinua, Latoma dan Uluiwoi) pada dua kabupaten
(Konawe dan Kolaka). Tujuan dari pembangunan Bendungan Pelosika tersebut
adalah untuk irigasi, penanggulangan banjir dan PLTA (Kementerian Pekerjaan
Umum 2010).
Metode Penelitian
Tahapan dalam penelitian ini dapat diringkas menjadi tiga tahapan, yaitu:
(1) mengidentifikasi karakteristik iklim dan hidrologi DAS Konaweha Hulu; (2)
mengkalibrasi Model GenRiver dan Model HBV dengan data-data yang ada; dan
(3) mensimulasikan dampak perubahan tutupan lahan dan iklim saat ini dan masa
mendatang dengan model hidrologi. Gambar 6 menyajikan diagram alir
penelitian.

Gambar 6 Diagram alir tahapan penelitian

12
Identifikasi Karakteristik Hidrologi, Iklim dan Perubahan Tutupan Lahan
DAS Konaweha Hulu
Data-data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data sekunder
yang didapat dari citra satelit maupun dikumpulkan dari instansi-instansi yang
terkait dengan area penelitian. Tabel 2 menunjukan informasi mengenai data
iklim, hidrologi dan spasial yang digunakan dalam penelitian ini.
Tujuan dari identifikasi karakteristik hidrologi, iklim dan perubahan
tutupan lahan adalah untuk mempersiapkan data-data sebagai masukan untuk
Model GenRiver dan HBV. Karakter iklim diperoleh dari stasiun-stasiun
klimatologi dan curah hujan yang berada di dalam DAS Konaweha. Identifikasi
karakter hidrologi dan perubahan tutupan lahan diperoleh dari hasil deliniasi citra
satelit.
Tabel 2 Data iklim, hidrologi dan spasial yang digunakan dalam penelitian ini
Data
Curah hujan

Evaporasi
potensial
Debit
DEM
Peta sungai

Sumber
Stasiun Mowewea)
Stasiun Abukia)
Model
pembangkit
curah hujan
Stasiun Andowenggaa)

Periode
harian
harian
harian

Tahun
2001-2006, 2008-2010
2001, 2006-2007, 2009-2010
1990-2000, 2007

bulanan

2000-2004

Stasiun Amesiua)
harian
2010
CSI – CGIAR
Peta Dasar Tematik
Kehutanan (PDTK)
Peta tanah
Repprot
Peta tutupan World
Agroforestry 4 periode 1990, 1000, 2005 dan 2010
lahan
Centre (ICRAF)
tahun
a = diperoleh dari Balai Wilayah Sungai IV, Provinsi Sulawesi Tenggara.
Karakeristik Iklim
Data-data iklim berupa curah hujan, suhu dan evaporasi potensial
diperoleh dari stasiun-stasiun curah hujan dan klimatologi yang terdapat di dalam
DAS Konaweha. Data iklim utama yang dapat menggambarkan karakteristik
iklim dan sebagai input utama model hidrologi antara lain data curah hujan
wilayah, evapotranspirasi potensial dan suhu.
Curah hujan wilayah didefinisikan sebagai besarnya curah hujan yang
jatuh pada suatu wilayah. Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk
mengkonversi besarnya curah hujan dari suatu titik pengamatan menjadi curah
hujan yang terdistribusi secara spasial pada suatu area. Metode penentuan curah
hujan wilayah ini menjadi penting jika besarnya curah hujan dipengaruhi secara
positif oleh ketinggian ketinggian (Davie 2008). Namun jika sebaran curah hujan
tidak dipengaruhi oleh ketinggian maka curah hujan wilayah dalam penelitian ini
diambil dari data curah hujan di satu stasiun penakar curah hujan yang paling
dekat dengan lokasi penelitian.

13
Selain menggunakan data curah hujan yang berasal dari stasiun-stasiun
pengamatan, sebagian data curah hujan harian juga dibangkitkan menggunakan
Model Pembangkit Curah Hujan (Rainfall Simulator Model). Prinsip model
pembangkit curah hujan yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan
menggunakan prinsip rantai Markov (Markov chain), dimana hujan hari ini
ditentukan berdasarkan kondisi hari sebelumnya. Terdapat dua tahapan dalam
model pembangkit curah hujan. Tahap pertama adalah menentukan apakah hari
ini hujan atau tidak berdasarkan kondisi hari sebelumnya. Tahap kedua, jika hari
ini hujan maka akan ditentukan besarnya curah hujan.
Sedangkan data evapotranspirasi potensial dihitung berdasarkan data suhu
dengan menggunakan Metode Thornthwaite (persamaan 22-25).

dengan t = rata-rata suhu perbulan (oC).
Perubahan Tutupan Lahan, Jenis Tanah dan Karakteristik Sungai
Data sebaran tutupan lahan dan jenis tanah yang didapat dari citra, diolah
menjadi matriks perubahan tutupan lahan dan matriks sebaran tanah, dan
dipetakan dengan bantuan Software ArcGIS 9.3. Data yang dihasilkan adalah
berupa matriks luas area jenis-jenis tutupan lahan dan tanah untuk masingmasing sub Das.
Jenis input lain yang harus dipersiapkan adalah matriks jaringan sungai.
Jaringan sungai yang dimaksud pada bagian ini antara lain panjang rute sungai
(routing distance) yang diukur dari pusat sub-DAS ke titik pengukuran akhir
(final outlet). Perhitungan panjang rute sungai ini diperoleh dari proses deliniasi
dari citra dengan menggunakan ArcGIS 9.3.
Mengkalibrasi Model GenRiver dan Model HBV Atas Dasar Data
Pengamatan
Terdapat dua jenis kalibrasi dan verifikasi yang dilakukan dalam
penelitian ini. Kalibrasi pertama adalah kalibrasi yang dilakukan antara Model
GenRiver dengan data-data pengamatan. Sedangkan kalibrasi kedua adalah
perbandingan antara Model GenRiver dengan Model HBV.
Kalibrasi dan verifikasi Model GenRiver dan HBV dangan data-data
pengamatan
Kalibrasi merupakan suatu proses penentuan nilai parameter dari
karakteristik DAS dalam model yang tidak dapat diukur (Kobolt, 2008). Tujuan
dari kalibrasi adalah untuk menentukan nilai sekelompok parameter, sehingga
hasil simulasi debit oleh model mendekati nilai debit yang sebenarnya (Kobold,

14
2008). Salah satu indikator statistik yang umum digunakan untuk mengukur
seberapa dekat debit hasil simulasi dengan debit pengukuran adalah dengan
menggunakan Nilai efisiensi Nash-Sutcliff (NSE) (Moriasi 2007).
Nilai efisiensi Nash-Sutcliffe (NSE) menyatakan seberapa tepat
perbandingan antara debit hasil simulasi dengan debit pengamatan (Moriasi
2007). Persamaan (26) merupakan persamaan perhitungan NSE.

adalah debit pengamatan pada hari ke-i,
adalah debit hasil
dengan,
adalah rata-rata debit pengamatan dan n adalah
simulasi model hari ke-i,
banyaknya hari pengamatan (Moriasi 2007). Sebaran nilai NSE adalah
,
di mana nilai 1 berarti cocok secara sempurna. Tabel 3 menunjukkan kriteria
penilaian kinerja model berdasarkan nilai NSE.
Tabel 3 Kriteria penilaian performa model berdasarkan nilai NSE (Moriasi 2007)
Nilai NSE

Kriteria Penilaian
Sangat baik
Baik
Cukup
Buruk

Indikator lain yang digunakan untuk menilai kemampuan model adalah
berdasarkan persentase relative error (r) antara debit hasil simulasi dan debit
pengukuran (persamaan 27). Semakin kecil bias yang diperoleh maka debit
simulasi semakin mendekati debit hasil pengukurannya.

Perbandingan Kinerja Model GenRiver dan Model HBV
Perbandingan kinerja Model GenRiver dan Model HBV dilakukan untuk
melihat apakah perlu adanya pengembangan GenRiver dalam segi perhitungan
neraca air didalamnya. Model HBV dipilih sebagai pembanding karena dibangun
berdasarkan persamaan-persamaan empiris sederhana namun dapat
menggambarkan neraca air dengan baik.
Indikator yang digunakan perbandingan kinerja antara Model GenRiver
dan Model HBV adalah nilai NSE. Jika dalam proses kalibrasi antara Model
GenRiver dan Model HBV didapat nilai NSE Model HBV lebih besar dari 0.1
(terdapat perbedaan kriteria penilaian menurut Moriasi (2007)) dari pada Model
GenRiver, maka akan dilakukan penyesuaian terhadap Model GenRiver.

15
Mensimulasikan Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim Saat Ini
dan Masa Mendatang dengan Model Hidrologi
Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim Saat Ini
Pengujian Dampak perubahan tutupan lahan dan iklim saat ini dilakukan
atas dasar data-data yang diperoleh dari stasiun-stasiun pengamatan dan citra.
Simulasi model hidrologi dilakukan berdasarkan 21 tahun data (1990-2010)
dengan empat tahun transisi tutupan lahan (1990, 2000, 2005 dan 2010).
Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim Masa Mendatang
Pengujian dampak perubahan tutupan lahan dan iklim dimasa mendatang
dilakukan berdasarkan skenario perubahan tutupan lahan dan iklim selama 21
tahun (2010-2030). Simulasi model hidrologi ini dilakukan dengan asumsi
selama 21 tahun hanya iklim (curah hujan dan suhu) dan tutupan lahan yang
berubah sedangkan faktor-faktor lain dianggap sama seperti keadaan saat ini.
Skenario Perubahan Tutupan Lahan
Hasil simulasi neraca air tahun 1990-2010 dengan Model GenRiver
adalah untuk melihat sejarah ketersediaan air berdasarkan besarnya debit andalan.
Selain hal tersebut, penelitian ini juga mensimulasikan neraca air akibat adanya
perubahan tutupan lahan dua puluh satu tahun ke depan (2010-2030). Hal ini
dilakukan untuk melihat ketersediaan air akibat adanya perubahan tutupan lahan
yang mungkin terjadi selama 21 tahun mendatang.
Terdapat dua skenario perubahan tutupan lahan yang digunakan dalam
penelitian ini. Skenario pertama adalah Skenario A dimana tidak terdapat
perubahan tutupan lahan selama 21 tahun mendatang (tutupan lahan tahun
2030=tutupan lahan tahun 2010). Skenario kedua adalah Skenario BAU
(Business As Usual) yang disusun berdasarkan persentase perubahan tutupan
lahan yang terjadi dari tahun 1990-2010 (persamaan 28).

Dengan. PTL adalah persentase perubahan tutupan lahan, Le adalah luas area tipe
tutupan lahan tahun transisi terakhir (km2) dan La adalah luas area tipe tutupan
lahan tahun transisi awal (km2).
Curah hujan tahun 2011-2030 yang digunakan untuk mensimulasikan
neraca air untuk 21 tahun mendatang dibangkitkan menggunakan Model
Pembangkit Curah Hujan (Rainfall Simulator Model). Data curah hujan harian
hasil bangkitan dari Model Pembangkit Curah Hujan memiliki karakteristik yang
sama dengan data curah hujan tahun 2001, 2002, 2005, 2006, 2009 dan 2010.
Skenario Perubahan Iklim
Terdapat dua jenis skenario perubahan iklim yang digunakan dalam
penelitian ini. Skenario pertama merupakan skenario perubahan iklim SRES
(Special Report on Emissin Scenario) A1F1 dan B1 yang dikeluarkan oleh IPCC
(2007b) untuk wilayah Asia Tenggara (Tabel 4). Skenario kedua merupakan
skenario perubahan iklim dengan perubahan besarnya intensitas curah hujan.

16
Pemilihan Skenario A1F1 karena merupakan skenario dengan emisi
paling tinggi di mana tehnologi menggunakan bahan bakar fosil sangat intensif.
Sebaliknya, Skenario B1 merupakan skenario dengan emisi terendah karena
menggunakan tehnologi yang bersih dan efisien (IPCC 2007b).
Skenario perubahan iklim kedua dibangun berdasarkan perbedaan besarnya
intensitas curah hujan. Dua skenario perubahan iklim berdasarkan intensitasnya
yaitu dengan menggunakan intensitas I1=70 mm/jam dan I2=10 mm/jam dengan
total curah hujan per tahunnya sama. Kedua nilai intensitas tersebut dihitung
dengan menggunakan persamaan 29.
(29)
dengan,

adalah intensitas rata-rata dan

adalah standart deviasi.

Tabel 4 Skenario perubahan iklim tahun 2025 berdasarkan IPCC (2007b)
T (oC)
A1F1
Bi

Bulan
Desember-Januari-Februari
Maret-April-Mei
Juni-Juli-Agustus
September-Oktober-November

0.86
0.92
0.83
0.85

0.72
0.8
0.74
0.75

P(%)
A1F1
-1
0
-1
-2

B1
1
0
0
0

Sumber: IPCC (2007b)

Skenario Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim
Selain mensimulasikan model hidrologi dengan masing-masing skenario
perubahan tutupan lahan dan iklim, dilakukan juga simulasi dengan skenario
gabungan antara perubahan tutupan lahan dan iklim (Tabel 5).
Tabel 5 Gabungan skenario perubahan iklim dan tutupan lahan

Skenario
Perubahan
Iklim

A1F1
B1

I=70
I=10
I=70
I=10

Skenario Perubahan Tutupan Lahan
Aktual
BAU
Aktual-A1F1-(I=70)
BAU - A1F1-(I=70)
Aktual-A1F1-(I=10)
BAU - A1F1-(I=10)
Aktual-B1-(I=70)
BAU - B1-(I=70)
Aktual-B1-(I=10)
BAU - B1-(I=10)

I=intensitas curah hujan (mm/jam)

Parameter Dampak Perubahan Tutupan Lahan dan Iklim
Parameter yang digunakan untuk analisis dampak perubahan tutupan
lahan dan iklim adalah besarnya debit yang masuk ke outlet DAS Konaweha
Hulu (Bendungan Pelosika) berdasarkan neraca air. Komponen-komponen
neraca air tersebut antara lain evapotranspirasi, debit, aliran permukaan (surface
flow), aliran bawah permukaan (sub-surface flow) dan aliran dasar (groundwater
flow).

17

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi DAS Konaweha Hulu
Iklim
Karakteristik curah hujan DAS Konaweha berdasarkan data di lima
stasiun memiliki rata-rata 1437 mm per tahun dengan bulan Maret-Mei sebagai
bulan basah dan Agustus-Oktober sebagai bulan kering (Lampiran 2). Selain itu,
stasiun curah hujan, klimatologi dan debit di DAS Konaweha hanya tersebar di
bagian tengah dan hilir (Gambar 7).

Gambar 7 Sebaran lokasi stasiun klimatologi, curah hujan dan debit di DAS
Konaweha
Berdasarkan dat