Analisis Kapasitas Simpan Air di Wilayah Kampus IPB Dramaga, Bogor

ANALYSIS OF WATER STORAGE CAPACITY AT
IPB CAMPUS DRAMAGA, BOGOR
SD Rizki, NH Pandjaitan, and Prastowo
Departement of Civil and Environmental Engineering, Faculty of Agricultural Technology,
Bogor Agricultural Univercity, IPB Dramaga Campus, PO BOX 220, Bogor, West Java, Indonesia
E-mail: sekardrizki@yahoo.com

ABSTRACT
Bogor Agricultural University (IPB) stage III physical development is being implemented
since 2011. Water balance analysis provided an actual description of water storage capacity and its
impact on the environmental carrying capacity. The objectives of the study were (1) to analyze status
of environmental carrying capacity based on agroclimate zone and to analyze water supply potential,
(2) to analyze water storage capacity and (3) land use planning. The research was started since
Febuary until June 2012. The research was conducted using climate data and land cover map that
processed with Microsoft Excel, CROPWAT 8.0 and ARCGIS 9.3 software. The ratio of water
availability and water demand was 0.9 hence the environmental carrying capacity based on water
balance was overshoot. IPB Campus agroclimate zone was A1 based on Oldeman classification. The
water footprint was 7,9 x 106 m3/year. The region was divided into 14 catchment area (CA). The
biggest storage capacity was 235.78 mm/year on CA 11 and the smallest storage capacity was on CA
9a with only 109.51 mm/year. The objectives of land-use planning was to increase water storage
capacity. IPB campus as green campus was recommended to improve groundwater recharge and to
reach ratio of ground water recharge and surface run-off of 65:35. According to this result it was to
recommended to increase vegetation area on CA 4, CA 7, CA 9a, CA 9b, CA 9c and CA 12.
Key words: Catchment area, environmental carrying capacity, land use planning, water balance,
water storage capacity

ii

SEKAR DWI RIZKI. F44080019. Analisis Kapasitas Simpan Air di Wilayah
Kampus IPB Dramaga, Bogor. Di bawah bimbingan Nora H. Pandjaitan dan
Prastowo. 2012

RINGKASAN
Pembangunan Kampus Institut Pertanian Bogor (IPB) tahap III sedang dilaksanakan sejak
tahun 2011. Pembangunan ini dilaksanakan karena jumlah civitas akademika IPB yang semakin
meningkat dari tahun ke tahun. Sejak tahun 1997 sampai 2010 jumlah mahasiswa meningkat sebesar
200 - 400 orang setiap tahunnya (TPB IPB, 2011). Kondisi ini mengakibatkan sarana dan prasarana
yang dibutuhkan semakin bertambah. Sejalan dengan perubahan penggunaan lahan untuk
pembangunan struktur dan infrastruktur di wilayah kampus. Penelitian ini bertujuan untuk
menganalisis daya dukung lingkungan (menentukan status daya dukung lingkungan, menentukan zona
agroklimat, dan menganalisis potensi suplai air), menganalisis kapasitas simpan air dan merencanakan
tata guna lahan.
Penelitian dilakukan di Kampus IPB Dramaga sejak bulan Febuari – Juni 2012. Beberapa alat
dan bahan yang digunakanan yaitu seperangkat komputer dengan program Microsoft Excel, Arc GIS
9.3 dan Cropwat 8.0, GPS, alat tulis, kamera, dan data-data sekunder yang meliputi: Peta Kampus IPB
berupa land-use (tata guna lahan), data iklim meliputi suhu, kelembaban, lama penyinaran matahari, ,
kecepatan angin dan data curah hujan bulanan.
Rasio perbandingan antara ketersediaan dan kebutuhan air untuk wilayah kampus IPB
Dramaga adalah 0.9. Nilai ini menunjukkan status daya dukung lingkungan untuk wilayah Kampus
IPB adalah overshoot (daya dukung lingkungan telah terlampaui) dan nilai water footprint sebesar 7,9
x 106 m3/kap/tahun. Kampus IPB Dramaga termasuk kedalam zona agroklimat A1 klasifikasi
Oldeman dan memiliki potensi CHlebih rata-rata sebesar 1604.2 mm/tahun.
Berdasarkan analisis kapasitas simpan air maka DTA 11 yang 94% wilayahnya berupa hutan
memiliki kapasitas simpan air paling besar sebesar 235.78 mm/tahun, sedangkan DTA 9 yang
memiliki 42% wilayahnya berupa hutan memiliki kapasitas simpan air paling kecil sebesar 109.51
mm/tahun.
Hasil neraca air menunjukan wilayah DTA 9a memiliki persentase perbandingan simpanan
air dan limpasan paling kecil yaitu 53:47 dan DTA 11 memiliki persentase perbandingan simpanan air
dan limpasan paling besar yaitu 79:21. Untuk kampus IPB Dramaga kondisinya dapat dikatakan ideal
bila luas hutan minimum 30% dan luas lahan terbangun 40%. Kampus IPB Dramaga sebagai kampus
hijau diarahkan untuk meningkatkan simpanan air sehingga komposisi perbandingan simpanan air dan
limpasan sebesar 65:35. Untuk itu diperlukan penambahan wilayah vegetasi yaitu pada DTA 4 (0.42
ha), DTA 7 (0.90 ha), DTA 9a (0.16 ha), DTA 9b (0.18 ha), DTA 9c (0.72 ha), dan DTA 12 (0.24 ha).

iii

I.

1.1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan
dengan sungai dan anak-anak sungainya, dan berfungsi untuk menampung, menyimpan dan
mengalirkan air hujan ke danau atau laut secara alami (DJRLPS, 2009). Sub DAS adalah bagian DAS
yang menerima air hujan dan mengalirkannya melalui anak sungai ke sungai utama.
Menurut Dephut (2008) pengelolaan DAS adalah upaya dalam mengelola hubungan timbal
balik antar sumberdaya alam terutama vegetasi, tanah dan air dengan sumberdaya manusia di DAS
dan segala aktivitasnya untuk mendapatkan manfaat ekonomi dan jasa lingkungan bagi kepentingan
pembangunan dan kelestarian ekosistem DAS. Kondisi DAS dipengaruhi oleh cuaca dan hidrogeologi
setempat, sehingga mengakibatkan adanya perbedaan ketersediaan air. Pembangunan yang terjadi
menyebabkan adanya perubahan penggunaan lahan, dari lahan yang tertutup tanaman hijau menjadi
gedung-gedung. Perubahan penggunaan lahan ini dapat mengakibatkan terjadinya perubahan daya
serap tanah terhadap hujan dan air yang seharusnya dapat diserap oleh tanah berubah menjadi
limpasan permukaan.
Pendayagunaan sumberdaya air adalah upaya penatagunaan, penyediaan, pengembangan dan
pengusahaan sumberdaya air secara optimal, berhasil guna dan berdaya guna. Upaya ini ditujukan
untuk memanfaatkan sumberdaya air secara berkelanjutan dengan mengutamakan kebutuhan pokok
kehidupan masyarakat secara adil (Sjarief, 2002). Pemanfaatan sumber-sumber air yang tidak
terkendali menyebabkan pasokan air cenderung berkurang akibat interfisiensi pemakaian air baik
untuk pertanian, domestik, industri, dan lain-lain (Rustiadi et al, 2010).
Neraca air menyatakan keseimbangan antara masukan (inflow) dengan keluaran air (outflow)
pada suatu daerah dalam suatu periode tertentu. Hal ini dapat dikatakan bahwa neraca air menjelaskan
tentang hubungan antara presipitasi dan limpasan yang akan mempengaruhi cadangan air. Salah satu
metode yang digunakan dalam perhitungan neraca air adalah metoda Thornthwaite. Metode ini
digunakan untuk mendapatkan besarnya kadar air tanah, kehilangan air, surplus air, dan defisit air.
Pembangunan Kampus Institut Pertanian Bogor (IPB) tahap III sedang dilaksanakan sejak
tahun 2011. Pembangunan ini dilaksanakan karena jumlah civitas akademika IPB yang semakin
meningkat dari tahun ke tahun. Sejak tahun 1997 sampai 2010 jumlah mahasiswa baru meningkat
sebesar 200 - 400 orang setiap tahunnya (TPB IPB, 2011). Kondisi ini mengakibatkan sarana dan
prasarana yang dibutuhkan semakin bertambah. Sejalan dengan perubahan penggunaan lahan untuk
pembangunan struktur dan infrastruktur di wilayah kampus, aktivitas yang sama juga terjadi di daerah
sekitar kampus.
Akan tetapi pembangunan ini dinilai kurang memperhatikan kaidah lingkungan. Hal ini
berdampak pada perubahan lingkungan, termasuk salah satunya adalah perubahan kapasitas simpan
air. Analisis neraca air dapat memberikan gambaran aktual terhadap perubahan kapasitas simpan air
dan dampaknya pada daya dukung lingkungan. Hasil analisis ini dapat menjadi pertimbangan
rekomendasi yang tepat guna memperbaiki kondisi wilayah kampus IPB Dramaga, Bogor.

1.2

Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan analisis kapasitas simpan air di wilayah
kampus IPB Dramaga, Bogor adalah:
1. Menganalisis status daya dukung lingkungan, zona agroklimat dan potensi suplai air
1

2.
3.

Menganalisis kapasitas simpan air
Merencanakan tata guna lahan untuk meningkatkan kapasitas simpan air.

2

II.

2.1

TINJAUAN PUSTAKA

Daerah Aliran Sungai

Menurut Manan (1976) Daerah Aliran Sungai (DAS) dapat didefinisikan sebagai areal yang
dibatasi oleh pemisah topografis yang menampung, menyimpan dan mengalirkan air hujan yang jatuh
di atasnya, baik dalam bentuk aliran permukaan, aliran bawah tanah dan aliran bumi ke sungai yang
akhirnya bermuara ke danau atau laut.
Menurut Seyhan (1990) faktor utama di dalam DAS yang sangat mempengaruhi kapasitas
sumberdaya air adalah :
1. Vegetasi
Vegetasi merupakan pelindung bagi permukaan bumi terhadap hempasan air hujan, hembusan
angin dan teriknya matahari. Fungsi utama dari vegetasi adalah melindungi tanah. Perlindungan ini
berlangsung dengan cara :
a. Melindungi tanah terhadap daya perusak butir-butir hujan yang jatuh.
b. Melindungi tanah terhadap daya merusak aliran air di atas permukaan tanah.
c. Memperbaiki kapasitas infiltrasi dan struktur tanah serta daya absorbsi/daya simpan air.
2. Tanah
Tanah selain berfungsi sebagai media tempat tumbuhnya vegetasi juga berfungsi sebagai
pengatur tata air. Peranan tanah dalam mengatur tata air tergantung pada tingkat kemampuan tanah
untuk meresapkan air yang dipengaruhi oleh kapasitas infiltrasi dan permeabilitas tanah, makin
banyak air yang dapat diserap dan masuk ke dalam profil tanah persatuan waktu, sehingga dengan
demikian jumlah air yang tersimpan pada DAS menjadi lebih banyak.
Menurut Internasional Glossary of Hidrology (1974) dalam Seyhan (1990) hidrologi adalah
ilmu yang berkaitan dengan air bumi, terjadinya peredaran dan agihannya, sifat-sifat kimia dan
fisikanya, dan reaksi dengan lingkungannya, termasuk hubungannya dengan mahluk-mahluk hidup.
Di bumi air tersedia di atmosfer, di lautan, di darat dan di dalam tanah serta molekul air yang
berada di batuan kerak bumi, melalui perpindahan dan perubahan dari satu tempat ke tempat lain
didorong oleh energi surya. Uap air beredar dari bumi ke udara melalui penguapan dan kemudian
kembali ke bumi sebagai presipitasi, proses inilah yang disebut siklus hidrologi (IIT Kharagpur,
2008). Air yang jatuh tidak semua akan mencapai permukaan tanah. Air yang jatuh ke permukaan
vegetasi disebut sebagai intersepsi. Sebagian air akan menguap dalam perjalanan di atmosfer sebelum
mencapai permukaan bumi dan sebagian pada permukaan tanah. Air yang masuk kedalam tanah akan
terinfiltrasi dan membentuk cadangan lengas tanah (soil water storage). Selanjutnya sebagian air
mengalami proses perkolasi yaitu air terserap ke lapisan tanah yang lebih dalam akibat gaya gravitasi.
Menurut Asdak (2007), paramater hidrologis yang dapat dimanfaatkan untuk menelaah kondisi
suatu DAS adalah data klimatologi seperti curah hujan dan suhu, limpasan (run off), debit sungai,
sedimentasi, potensi air tanah, koefisien regim sungai, koefisien limpasan, nisbah debit maksimumminimum serta frekuensi dan periode banjir. Kondisi DAS dianggap normal apabila:
1. Koefisien limpasan berfluktuasi secara normal (nilai C dari sungai utama di DAS yang
bersangkutan dari tahun ke tahun cenderung kurang lebih sama besarnya)
2. Angka koefisien varians (CV) debit aliran kecil (lebih kecil dari 10%)
3. Angka koefisien regim sungai (nisbah Qmax/Qmin) juga normal (tidak terus naik dari tahun ke
tahun)

3

Menurut Falkenmark dan Rockström (2004), kondisi yang biasa terjadi pada faktor curah hujan
dan komponennya termasuk limpasan, pengisian air tanah dan evapotranspirasi tergantung pada tipe
daerah iklim dan zona penutupan lahan. Pembagian hujan menjadi limpasan, air tanah dan
evapotranspirasi menurut daerah dan zona iklim di dunia disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Pembagian hujan menjadi limpasan, air tanah dan evapotranspirasi menurut daerah dan zona
iklim di dunia.
Curah
Total
Limpasan
Air tanah
hujan
Evapotranspirasi
Daerah iklim
Zona
(mm/tahun)
(mm/tahun)
(mm/
(mm/tahun)
tahun)
Subtropical
Desert Savanna
and tropical
(padang rumput
300
18
2
280
(subtopis dan
panas)
tropis)
Dry sub-humid
savanna (padang
1000
100
30
870
rumput lembab)
Wet savanna
1850
360
240
1200
(padang rumput
basah)
Subartic
Tundra
temperate
(daerah
(Subartik,
tanpa pohon)
370
70
40
260
iklim didaerah Taiga
kutub)
(hutan satu
700
160
140
400
spesies)
Mixed Forest
Wooded (hutan
750
150
100
500
campuran)
Steppes (stepa)
650
90
30
530
Equatorial
Wet evergreen
(daerah
equatorial forest
2000
600
600
800
katulistiwa)
(hutan tropis)
Sumber : L’vovich dalam Falkenmark dan Rockström (2004)

2.2

Kapasitas Simpan Air

2.2.1

Neraca Air

Menurut Seyhan (1990) neraca air merupakan penafsiran kuantitatif dari daur hidrologi yang
berupa persamaan yang menggambarkan prinsip bahwa pada selang waktu tertentu, masukkan air total
pada suatu ruang tertentu harus sama dengan keluaran total ditambah perubahan bersih dalam
cadangan. Perhitungan neraca air pada suatu daerah tangkapan (Thornwaite dan Mather, 1957) dapat
dihitung dengan persamaan (1).
P = ET + ΔSt ........................................................................................................................................ (1)
dengan:
P
: presipitasi (mm/bulan)
ET
: evapotranspirasi (mm/bulan)
ΔSt
: perubahan cadangan air (mm/bulan)

4

2.2.2

Presipitasi

Presipitasi terjadi apabila uap air atmosfer memiliki kelembaban yang tinggi. Air yang
mencapai bumi dari atmosfer berbentuk hujan, hujan salju, hujan es, atau embun. Setelah mencapai
permukaan bumi, air hujan tersebut dapat menjadi air limpasan permukaan, permukaan penyimpanan
air, es glacial, air untuk tanaman, air tanah, atau mungkin menguap kembali ke atmosfer. Penguapan
laut adalah sumber terbesar (sekitar 90%) presipitasi (IIT, 2008). Presipitasi dalam segala bentuk
(seperti salju, hujan batu es, dan hujan), jatuh ke atas vegetasi, batuan, permukaan tanah, permukaan
air, dan saluran-saluran sungai (Seyhan, 1990).
Untuk mempelajari keadaan suatu daerah tangkapan sehubungan dengan curah hujannya.
Analisis curah hujan dengan peluang tertentu dapat menggunakan persamaan Weibull. Metode
Weibull merupakan suatu metode dalam memperkirakan nilai probalitas berdasarkan data yang ada.
...................................................................................................................................... (2)
dengan:
P
m
n

2.2.3

: peluang
: urutan kejadian berdasarkan besarnya
: jumlah tahun data pengukuran

Evapotranspirasi

Evapotranspirasi adalah proses yang mengembalikan air ke atmosfer sehingga melengkapi
siklus hidrologi (IIT, 2008) Evapotranspirasi merupakan gabungan dari dua proses, yaitu evaporasi
dan transpirasi. Evaporasi merupakan proses kembalinya uap air ke atmosfer, dimana dalam proses ini
air yang ada di permukaan bumi baik di tanah, sungai, atau laut akan kembali ke atmosfer apabila
disinar matahari hingga titik dimana berubah menjadi uap air atau gas. Transpirasi adalah proses
hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan tanaman.
Evapotranspirasi yang digunakan ada dua macam, yaitu evapotranspirasi potensial dan
evapotranspirasi aktual. Evapotranspirasi potensial adalah kemungkinan jumlah air yang dapat
menguap dalam kondisi optimal diantara persediaan air. Sedangkan evapotranspirasi aktual
merupakan evapotranspirasi yang terjadi pada keadaan sebenarnya.
Pendugaan nilai evapotranspirasi potensial dilakukan dengan menggunakan data iklim.
Beberapa contoh pendugaan yang telah dikembangkan adalah metode Blaney Cridle, metode
Thonthwaite, dan metode Penman.
Pendugaan nilai evapotranspirasi menggunakan software CROPWAT 8.0 yang pada tahun
1990 oleh FAO dimodifikasi dan dikembangkan menjadi rumus FAO Penman-Monteith (Alen et
al,1998). Rumus FAO Penman-Monteith diuraikan dalam persamaan (3).
ET0 =

............................................................................. (3)

dengan :
ET0
: evapotransirasi acuan (mm/hari)
Rn
: lama penyinaran matahari setara dengan evaporasi (MJ m-2 hari-1)
G
: kerapatan flux panas tanah (MJ m-2 hari-1)
T
: temperatur harian rata-rata pada ketinggian 2 m (oC)
u2
: kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m det-1)
es
: tekanan uap air jenuh (kPa)
ea
: tekanan uap air actual (kPa)
es - ea : perbedaan antara tekanan jenuh dan aktual rata-rata (kPa)

5

: kemiringan kurva tekanan uap air (kPa oC-1)
: konstanta psikrometrik (kPa oC-1)
Perhitungan nilai ETP dapat dilihat pada persamaan (4).
ETP = Kc
ET0 ........................................................................................................................... (4)
dengan :
ETP
: evapotranspirasi potensial (mm/hari)
Kc
: koefisien tanaman
Nilai evapotranspirasi potensial (ETP atau ET crop) tergantung pada nilai evapotranspirasi acuan (ET 0)
dan koefisien tanaman.
Tabel 2. Koefisien tanaman (Kc)
Keterangan

Kc

Kebun campuran

0.80

Tegalan/ladang

0.90

Pemukiman

0

Sawah Irigasi

1.15

Semak belukar

0.80

Sawah tadah hujan

0.80

Rumput

0.80

Sumber : Doorenbos and Pruitt (1977)

2.2.4

Simpanan Air

Simpanan atau cadangan air merupakan besaran yang menunjukkan jumlah air tersedia di
dalam suatu batasan ruang tertentu, yang merupakan hasil interaksi antara aliran masuk dan aliran
keluar pada ruang tersebut.
Menurut Thornthwaite dan Mather (1957), kapasitas cadangan lengas tanah bergantung pada
dua faktor yaitu jenis dan struktur tanah serta jenis tanaman yang terdapat pada permukaan tanah
tersebut. Menurut Zelfi dalam Parapat (1997), besarnya cadangan lengas tanah pada suatu daerah
perakaran dapat berubah-ubah dan dipengaruhi oleh kapasitas infiltrasi serta daya menahan air oleh
tanah. Perubahan ini diidentifikasikan dengan adanya perubahan kelembaban pada zona perakaran.
Menurut Thonthwaite dan Mather (1957), kapasitas simpanan air tanah (STo) dihitung dengan
persamaan (5)
STo = (KLfc – KLwp)x dZ ……………………………………………………………………........ (5)
dengan :
KLfc
: kadar lengas tanah kapasitas lapang (mm)
KLwp
: kadar lengas tanah titik layu permanen (mm)
dZ
: kedalaman jeluk tanah (mm)
Analisa perubahan cadangan lengas tanah pada suatu daerah, dapat dilakukan dengan
menggunakan persamaan (6):
ΔST = STi – ST(i-1) .......................................................................................................................... (6)
dengan:
ΔST
: perubahan cadangan lengas tanah
STi
: cadangan lengas tanah pada bulan ke-i (mm/bulan)
Thornthwaite dan Mather (1957) telah memberikan pedoman untuk menentukan nilai kapasitas
cadangan lengas tanah di daerah seperti terlihat pada Tabel 3.
6

Tabel 3. Nilai kapasitas cadangan lengas tanah berdasarkan tekstur tanah dan kelompok tanaman
Klasifikasi tanaman
Tanaman berakar
dangkal

Tekstur tanah

Pasir halus
Lempung berpasir halus
Lempung berdebu
Lempung berliat
Liat
Tanaman berakar
Pasir halus
sedang
Lempung berpasir halus
Lempung berdebu
Lempung berliat
Liat
Tanaman berakar
Pasir halus
dalam
Lempung berpasir halus
Lempung berdebu
Lempung berliat
Liat
Tanaman buahPasir halus
buahan
Lempung berpasir halus
Lempung berdebu
Lempung berliat
Liat
Tanaman hutan
Pasir halus
Lempung berpasir halus
Lempung berdebu
Lempung berliat
Liat
Sumber : Thornthwaite dan Mather, 1957

2.2.5

Air tersedia
(mm/ m)
100
150
200
250
300
100
150
200
250
300
100
150
200
250
300
100
150
200
250
300
100
150
200
250
300

Daerah
perakaran
(m)
0.50
0.50
0.62
0.40
0.25
0.75
1.00
1.00
0.80
0.50
1.00
1.00
1.25
1.00
0.67
1.50
1.67
1.50
1.00
0.67
2.50
2.00
2.00
1.60
1.17

Cadangan
lengas tanah
(mm)
50
75
100
100
75
75
150
200
200
150
100
150
250
250
200
150
250
300
250
200
250
300
400
400
350

Limpasan

Limpasan merupakan bagian dari presipitasi (juga kontribusi-kontribusi permukaan dan
bawah permukaan) yang terdiri dari gerakan gravitasi air dan Nampak pada saluran permukaan dari
bentuk permanen maupun terputus-putus (Seyhan, 1990). Jika evapotranspirasi potensial lebih kecil
dibandingkan dengan evapotranspirasi aktual, maka akan terjadi defisit air. Hal ini ditunjukan dalam
persamaan (7):
D = ETP – ETa .............................................................................................................................. (7)
dengan:
D
: defisit (mm/bulan)
ETa
: evapotranspirasi aktual (mm/bulan)
Setelah simpan air telah mencapai kapasitas cadangan lengas tanah (water holding capacity),
kelebihan curah hujan akan dihitung sebagai CHlebih. Air ini merupakan kelebihan setelah air tanah
terisi kembali. Dengan demikian CHlebih dihitung sebagai nilai curah hujan dikurangi dengan nilai
evapotranspirasi. Selanjutnya, CHlebih akan menjadi limpasan dan pengisian air tanah. CHlebih
ditentukan dengan persamaan:
S = P – ETP - ΔST .............................................................................................................................. (8)
dengan:
S
: CHlebih (mm/bulan)

7

Curah hujan lebih kemudian akan diturunkan dalam bentuk limpasan dan pengisian air tanah.
Besarnya limpasan sebanding dengan proporsi koefisien limpasan pada wilayah tersebut. Sedangkan
besarnya pengisian air tanah merupakan sisa nilai curah hujan lebih yang tidak menjadi limpasan.
Total limpasan dan pengisian air tanah dapat dikelola dan dijadikan suplai air. Untuk menduga
besaran limpasan yang terjadi di suatu wilayah, perlu diketahui nilai koefisien aliran permukaan.
Schwab et al (1981) menyatakan bahwa koefisien aliran permukaan (C) didefinisikan sebagai nisbah
laju puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor utama yang mempengaruhi C adalah
laju infiltrasi tanah, tanaman penutup dan intensitas hujan. Nilai C untuk DAS pertanian bagi tanah
kelompok hidrologi B tertera pada Tabel 4. Frekuensi terjadinya hujan mempengaruhi debit air dalam
DAS.
Tabel 4. Koefisien limpasan (C) untuk daerah tangkapan air lahan pertanian (kelompok tanah B)
Koefisien C untuk Laju Hujan
Tanaman Penutup Tanah dan
No
Kondisi Hidrologi
25 mm/jam
100 mm/jam
200 mm/ jam
1
Tanaman dalam baris, buruk
0.63
0.65
0.66
2
Tanaman dalam baris, baik
0.47
0.56
0.62
3
Padian, buruk
0.38
0.38
0.38
4
Padian, baik
0.18
0.21
0.22
5
Padang rumput potong, pergiliran
0.29
0.36
0.39
tanaman, baik
6
Padang rumput potong,
0.02
0.17
0.23
penggembalaan tetap, baik
7
Hutan dewasa, baik
0.02
0.10
0.15
Sumber : Schwab, et al, (1981)

2.3

Daya Dukung Lingkungan

Daya dukung lingkungan berbasis neraca air suatu wilayah dapat diketahui dengan
menghitung kapasitas ketersediaan air pada wilayah tersebut. Kapasitas ketersediaan air ini sangat
tergantung pada kemampuan menjaga dan mempertahankan dinamika siklus hidrologi pada daerah
hulu Daerah Aliran Sungai (DAS). Dinamika mempertahankan siklus hidrologi buatan sangat
ditentukan oleh kemampuan meningkatkan kapasitas simpan air, baik penyimpanan secara “alami”
dengan upaya melakukan rehabilitasi dan konservasi pada wilayah hulu DAS, ataupun secara
“struktur buatan” seperti waduk (Rustiadi et al, 2010). Analisis daya dukung lingkungan berbasis
neraca air menunjukan perbandingan kondisi suplai air pada suatu wilayah dengan kebutuhan yang
ada, dari perbandingan keduanya akan diperoleh status kondisi ketersediaan air pada wilayah tersebut.

2.3.1

Penetapan Status Daya Dukung Lingkungan

Konsep ini membandingkan antara ketersediaan air hujan (nilai CH andalan) dengan water
footprint untuk menilai status daya dukung lingkungan berbasis neraca air (Prastowo, 2010). Water
footprint merupakan suatu konsep yang digunakan untuk mengetahui jumlah air yang dibutuhkan oleh
seseorang, komunitas, ataupun kegiatan produksi (Bulsink et al, 2009). Ketersediaan air yang
dinyatakan sebagai CHandalan dihitung dengan peluang kejadian hujan ≥ 50% dengan metode
perhitungan yang lazim digunakan, seperti metode Hazen, metode Gumbel, atau metode lainnya.
perhitungan kebutuhan air dapat dihitung dari hasil konversi terhadap kebutuhan hidup layak, dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
DA = N x KHLA ...................................................................................................................................(9)
dengan :
8

DA
N
KHLA

: total kebutuhan air (m3/tahun)
: jumlah penduduk (jiwa)
: Kebutuhan air untuk hidup layak (1600 m3 air/kapita/tahun) 2 x 800 m3 air/kapita/tahun,

800 m3 air/kapita/tahun adalah kebutuhan air untuk keperluan domestik dan untuk menghasilkan
pangan 2,0 adalah faktor koreksi untuk memperhitungkan kebutuhan hidup layak yang mencakup
kebutuhan pangan, domestik dan lainnya.
Kebutuhan air untuk wilayah Kampus IPB Dramaga dihitung berdasarkan jumlah mahasiswa
dan staf, serta jenis gedung yang terdapat di dalam kampus. Menurut Noerbambang dan Morimura
(2000) kebutuhan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (10).
Qd = (1.20) × Np × Pemakaian air rata-rata sehari ......................................................................... (10)
dengan:
Qd
: pemakaian air sehari
Np
: jumlah pemakai
T
: jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari
Konstanta pemakaian air rata-rata sehari disajikan pada Lampiran 1, sedangkan 1.20
merupakan konstanta 20% penambahan untuk mengatasi kebocoran pancuran air, tambahan air untuk
pemanas atau mesin pendingin gedung, penyiraman tanaman. Kebutuhan air
Kriteria status daya dukung lingkungan berbasis neraca air tidak cukup dinyatakan dengan
“surplus-defisit” saja namun untuk menunjukkan besaran relatif, perlu juga dinyatakan dengan nilai
“supply/demand”. Kriteria penetapan status daya dukung lingkungan disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Kriteria penetapan status DDL-Air
Kriteria
Rasio supply/demand > 2
Rasio supply/demand 1-2
Rasio supply/demand ETp), maka ETa = Etp

e)

Untuk bulan kering (PEp, dengan persamaan neraca air
Thornthwaite and Mather (8).
10) Membuat kurva neraca air
Menyusun perencanaan tata guna lahan sebagai upaya peningkatan simpanan air.
1) Mengidentifikasi lahan dan kesesuaian lahan. Hasil neraca air sebagai dasar penentuan
wilayah yang perlu dilakukan konservasi.
2) Memberikan rekomendasi terhadap lahan.

13

Jumlah
penduduk

Jumlah bulan
basah dan
kering

Water
Footprint

Klasifikasi
Oldeman

Curah hujan
bulanan

Metode
Weibull

Data suhu,
kelembaban, lama
penyinaran
matahari, kecepatan
angin

Data tekstur tanah,
luas wilayah
kajian, peta
tutupan lahan

Metode
CROPWAT
CHandalan

Kebutuhan
air

Thornwaite
dan Mather

ET0
Kapasitas
simpan air
(STo)

Daya dukung lingkungan:
status daya dukung lingkungan
zona agroklimat
potensi suplai air

Aliran air

Analisis neraca air

Penentuan
Daerah
Tangkapan

Perencanaan tata guna lahan

Gambar 2. Diagram alir penelitian

14

IV.

4.1

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kondisi Umum Kampus IPB Dramaga

Secara administrasi Kampus IPB Dramaga termasuk dalam wilayah Kabupaten Bogor di
Kecamatan Dramaga. Kampus IPB Dramaga secara geografis terbentang antara 06°32’41” 06°33’58” LS dan 106°42’47” - 106°44’07” BT dengan luas wilayah ±267 ha. Kampus IPB terletak
diantara dua anak Sungai Cisadane yaitu Sungai Ciapus di sebelah Utara dan Sungai Cihideung di
sebelah Barat. Data curah hujan dan data iklim diperoleh dari Stasiun Klimatologi Dramaga. Stasiun
ini dianggap paling mewakili kondisi iklim lokasi penelitian. Data curah hujan lengkap selama 11
tahun terakhir (2001-2011) terdapat pada Lampiran 2.
Tabel 8. Diskripsi kondisi fisik Daerah Tangkapan Air
Daerah Tangkapan
Deskripsi
Air
Kelompok 1: DTA dengan arah limpasan langsung masuk ke Sungai Ciapus
a. DTA 1
Relatif landai di bagian hulu dan curam di bagian hilir. Penggunaan lahan
DTA 1 sebagian besar adalah vegetasi bertajuk tinggi sehingga belum
memiliki saluran utama drainase.
b. DTA 2
Sebagian besar penggunaan lahannya adalah vegetasi bertajuk tinggi
sehingga belum memiliki saluran utama drainase juga. Bentangan DTA ini
relatif landai di bagian hulu dan memiliki sebagian wilayah yang agak
curam pada daerah hilir.
c. DTA 5
Relatif agak curam dan sudah memiliki saluran drainase utama yang
mengalir langsung ke Sungai Ciapus.
d. DTA 6
Relatif curam dan belum memiliki saluran drainase utama. Dapat dikatakan
daerah yang rawan longsor karena pada bagian hilir terdapat pemukiman
warga dan bagian hulunya merupakan daerah terbangun yang relatif curam.
e. DTA 7
Daerah yang agak curam di bagian hulu dan relatif landai di bagian hilir.
Kelompok 2: DTA dengan arah limpasan langsung masuk ke Sungai Cihideung
a. DTA 3
Sebagian besar penggunaan lahannya merupakan vegetasi bertajuk rendah
dan kebun percobaan. Bentangan DTA 3 dapat dikatakan relatif landai.
b. DTA 4
Sebagian besar penggunaan lahannya merupakan vegetasi bertajuk tinggi.
Saluran drainase hanya terdapat di perumahan dan jalan, sehingga belum
memiliki saluran drainase utama. Bentangan DTA 4 relatif landai
keseluruhan bagiannya akan tetapi pada bagian tengah terdapat perbedaan
tinggi cukup besar sehingga DTA 4 berpotensi untuk dijadikan reservoir.
c. DTA 8
Bentuk tangkapan yang memanjang dan langsung dibatasi oleh sungai
Cihideung. Oleh karena itu DTA ini bentangan wilayahnya relatif curam ke
arah barat dimana terdapat sungai Cihideung.
d. DTA 10
Penggunaan lahannya sebagian besar adalah vegetasi bertajuk tinggi dan
memiliki bentangan yang relatif curam.
e. DTA 12
Area budidaya dan daerahnya relatif landai.
Kelompok 3: DTA yang memiliki badan air dan dengan arah limpasan melewati DTA lainnya.
a. DTA 9a
Saluran drainase akan bermuara di Danau Situ Leutik bagian hulu.
b. DTA 9b
Saluran drainase akan bermuara di danau situ leutik bagian hilir.
c. DTA 9c
Saluran drainase akan bermuara di kolam percobaan. Air dari danau situ
Leutik dan kolam percobaan akan keluar melalui gorong-gorong menuju
sungai Cihideung.
d. DTA 11
DTA ini merupakan cekungan

15

Berdasarkan hasil observasi, wilayah kajian dalam penelitian ini seluas 277.15 ha dapat
dibagi menjadi 14 Daerah Tangkapan Air (DTA) (Gambar 3). Daerah tangkapan ini termasuk wilayah
kampus dan perumahan penduduk yang berbatasan dengan IPB namun masih dalam satu daerah
tangkapan air. Aliran permukaan pada masing-masing DTA ada yang langsung terbuang ke sungai
seperti DTA yang berbatasan langsung dengan Sungai Cihideung dan Sungai Ciapus. Aliran pada
DTA yang tidak berbatasan langsung dengan sungai akan terkonsentrasi pada suatu badan air seperti
danau maupun kolam. Deskripsi kondisi fisik DTA dapat dilihat pada Tabel 9.

CA 1

CA 3

CA 2
CA 6
CA 4

CA 5
CA 7

CA 8
CA 9b

CA 9a

CA 9c
CA 10 CA 11
CA 12

Sumber: Bakosurtanal, 2008
Gambar 3. Peta wilayah kajian penelitian dan pembagian DTA

4.2

Daya Dukung Lingkungan

4.2.1

Penentuan Status Daya Dukung Lingkungan

Pendekatan analisis daya dukung lingkungan berbasis neraca air yaitu menggunakan nilai
demand yang merupakan nilai Water Footprint. Ketersediaan air hujan di wilayah Kampus IPB
Dramaga diperoleh dengan membandingkan nilai total CHandalan dalam satu tahun dengan kebutuhan
air pada wilayah tersebut dalam satu tahun (water footprint). Water footprint merupakan suatu konsep
yang digunakan untuk mengetahui jumlah air yang dibutuhkan oleh seseorang, komunitas, ataupun
kegiatan produksi (Bulsink et al, 2009).
Ketersediaan air yang dinyatakan sebagai CHandalan dihitung dengan peluang kejadian hujan ≥
50% (Prastowo, 2010). CHandalan yang digunakan adalah 80% dengan besaran nilai 2530.0 mm/tahun.
Kebutuhan air yaitu jumlah penduduk dikalikan dengan 1600 m3/kap/tahun sehingga didapat nilai
sebesar 7.9 x 106 m3/tahun (Tabel 10). Nilai CHandalan total dalam satu tahun dikalikan dengan total
luasan sehingga diperoleh nilai ketersediaan air dalam satuan m3/tahun, sehingga diperoleh nilai
ketersediaan air dalam satuan m3/tahun yaitu sebesar 7.01 x 106 m3/tahun. Nilai kebutuhan air sebesar
7.9 x 106 m3/tahun dibandingkan dengan ketersediaan air sebesar 7.01 x 106 m3/tahun, sehingga

16

memiliki rasio ketersediaan dan kebutuhan air sebesar 0.9. Berdasarkan Tabel 5 status daya dukung
lingkungan untuk wilayah Kampus IPB Dramaga adalah telah terlampaui (overshoot).
Tabel 9. Kebutuhan air (water footprint)
Gedung

Jumlah penghuni

Asrama putra
Asrama Putri
Rusunawa
Asrama Silvalestari
Asrama Silvasari
Asrama Amarilis
Asrama Putri Dramaga
Perumahan Dosen* (159 kk)
Kantin dan Kios** (260 buah)
Total kebutuhan air domestik
*asumsi perumahan dosen 1 kk terdiri dari 4 orang
**asumsi masing-masing kios terdiri dari 2 orang

1361
1686
274
182
158
100
35
636
520
4952

kebutuhan air
(m3/kap/tahun)
2177600
2697600
438400
291200
252800
160000
56000
1017600
832000
7923200

Berdasarkan kurva nomogram pada Gambar 4 yaitu hubungan antara kepadatan penduduk di
wilayah Kampus IPB sebesar 1855 jiwa/km2 dengan CHandalan sebesar 2530.0 mm/tahun dapat
diketahui wilayah Kampus IPB Dramaga berada dalam status telah terlampaui (overshoot). Maksud
dari status overshoot ini adalah wilayah kampus IPB Dramaga tidak dapat mendukung penduduknya
untuk melakukan kegiatan produksi pangan, sandang, papan dan industri sendiri. Oleh karena itu,
kegiatan pangan, sandang, papan, dan industri semua telah disubsidi dari luar wilayah Kampus IPB
Dramaga.

Wilayah Kampus
IPB Dramaga

Sumber: Prastowo, 2010
Gambar 4. Nomogram penetapan status daya
untuk kepadatan 1000-10000 jiwa/km2

dukung lingkungan berbasis neraca

air

17

4.2.2

Zona Agroklimat

Klasifikasi iklim wilayah Kampus IPB Dramaga berdasarkan klasifikasi Köppen adalah tipe
Afa yaitu iklim tropik basah, tidak ada musim kering, basah sepanjang tahun dan suhu rata-rata
bulanan terpanas lebih besar dari 22°C. Menurut klasifikasi Schmidt-Ferguson iklim Dramaga adalah
tipe A yaitu 0 ≤ Q < 0.143 (Evita, 2007). Menurut Rustiadi at al (2010), proses dan besarnya
evapotranspirasi sangat tergantung pada kondisi penggunaan lahan untuk pertanian, hutan dan
tumbuhan lain.
Oldeman (1975) dalam Rustiadi at al (2010), telah mengembangkan konsep zona agroklimat.
Dengan mengetahui zona agroklimat suatu wilayah, dapat diperkirakan daya dukung sumberdaya
iklim untuk mengembangkan pertanian pada wilayah tersebut. Curah hujan rata – rata menunjukkan
bahwa stasiun Dramaga memiliki jumlah bulan basah berturut-turut sebanyak 9 bulan. Oleh karena
itu, zona agroklimat wilayah Kampus IPB Dramaga berdasarkan klasifikasi Oldeman adalah A1 yaitu
sesuai untuk penanaman padi terus menerus, tetapi produksi kurang karena pada umumnya kerapatan
fluks radiasi matahari rendah sepanjang tahun (Tabel 6 dan Tabel 7).

4.2.3

Potensi Suplai Air

Menurut Rustiadi at al (2010), analisis potensi suplai air menentukan jumlah CHlebih dalam
bentuk limpasan maupun pengisian air tanah yang potensial dikembangkan untuk memenuhi
kebutuhan. Analisis potensi suplai air dapat dimulai dengan memprediksi kebutuhan air operasional
di wilayah tersebut. Prediksi kebutuhan air di wilayah Kampus IPB Dramaga dihitung berdasarkan
kebutuhan air domestik dan non-domestik.
Tabel 10. Prediksi kebutuhan air bersih non-domestik
Jumlah penghuni
Prediksi kebutuhan air (m3/hari)
Gedung
Mahasiswa (orang)
Pegawai (orang)
Mahasiswa
Pegawai
Faperta
1865
357
149.20
35.70
FKH
678
186
54.24
18.60
FPIK
1614
289
129.12
28.90
Fapet
962
199
76.96
19.90
Fahutan
1598
206
127.84
20.60
Fateta
1731
286
138.48
28.60
FMIPA
2841
390
227.28
39.00
FEM
1138
205
91.04
20.50
FEMA
1751
148
140.08
14.80
TPB
3761
300.88
Pasca Sarjana
2700
216.00
Rektorat
1146
114.60
Sub total
1651.12
341.20
Total Kebutuhan Air non-Domestik
1992.32
Sumber: Apriyanto, 2011
Tabel 10 dan Tabel 11 merupakan prediksi kebutuhan air untuk wilayah kampus IPB
Dramaga sebesar 2,670.84 m3/hari. Menurut Noerbambang dan Morimura (2000), pemakaian air
sehari harus dikalikan dengan konstanta 1.2 untuk penambahan mengatasi kebocoran pancuran air,

18

tambahan air untuk pemanas atau mesin pendingin gedung, penyiraman tanaman, sehingga prediksi
kebutuhan air dalam sehari untuk wilayah Kampus IPB Dramaga sebesar 3205.01 m3/hari. Namun
berdasarkan pengukuran yang dilakukan oleh Apriyanto (2011), pemakaian air bersih aktual di
wilayah Kampus IPB Dramaga sebesar 3566.62 m3/hari (Tabel 12).
Tabel 11. Prediksi kebutuhan air domestik
Jumlah penghuni
Gedung
(orang)
Asrama putra
1361
Asrama Putri
1686
Rusunawa
274
Asrama Silvalestari
182
Asrama Silvasari
158
Asrama Amarilis
100
Asrama Putri Dramaga
35
Perumahan Dosen* (159 kk)
636
Kantin dan Kios** (260 buah)
520
Total kebutuhan air domestik
*asumsi perumahan dosen 1 kk terdiri dari 4 orang
**asumsi masing-masing kios terdiri dari 2 orang
Sumber: Apriyanto, 2011

Prediksi kebutuhan air
(m3/hari)
163.32
202.32
44.88
21.84
18.96
12.00
4.20
159.00
52.00
678.52

Tabel 12. Pemakaian air bersih aktual
Jalur
Pemakaian air (m3/hari)
PerumDos
903.00
Asrama TPB
703.86
Menara Fahutan
1070.93
Menara Fapet
888.83
Total
3566.62
Sumber: Apriyanto, 2011
Berdasarkan Tabel 10, Tabel 11, dan Tabel 12, nilai kebutuhan air prediksi dengan
pemakaian aktual berbeda. Nilai prediksi kebutuhan air ini merupakan prediksi air yang harus dipasok
tiap harinya untuk memenuhi kelangsungan kegiatan kampus. Kebutuhan air untuk wilayah Kampus
IPB Dramaga dipasok dari dua WTP yang mengambil air baku dari Sungai Cihideung dan Sungai
Ciapus. Berdasarkan wawancara yang dilakukan dengan bapak Slamet (ketua Gugus Air, pengelola
air, listrik dan telepon Faspro IPB), diketahui bahwa WTP Cihideung memiliki 4 GWT (Ground
Water Treatment), sedangkan untuk WTP Ciapus memiliki 2 GWT yang dioperasionalkan setiap
harinya.
Tabel 13. Kapasitas produksi WTP
WTP
Debit (m3/hari)
Ciapus
2222.60
Cihideung
2249.15
Total
4471.75
Sumber: Apriyanto, 2011

19

Masing-masing GWT memiliki pompa dengan kapasitas pompa 12 liter/detik/pompa. Jumlah
GTW yang ada sekarang dapat memproduksi sebesar 4471.75 m3/hari. Nilai ini lebih besar
dibandingkan jumlah air yang dibutuhkan. Namun dalam pendistribusian masih terjadi beberapa
kendala sehingga pada jam-jam tertentu beberapa tempat mengalami kekurangan air, sehingga perlu
diperbaiki pola jalur distribusi air atau bila perlu dibangun reservoir distribusi pada setiap menara
fakultas.
Perhitungan analisis neraca air dilakukan pada wialyah seluas 277.15 ha. Penentuan tutupan
lahan dengan menggunakan Citra satelit ikonos google Earth akuisisi 17 Februari 2007 dan Citra
satelit alos avnir akuisisi 3 Agustus 2009 diolah dengan Arc Gis 9.3. Perhitungan lengkap neraca air
disajikan pada Lampiran 11. Perhitungan neraca air dilakukan pada 14 DTA.
Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 14 dapat dilihat bahwa pada DTA 11 memiliki nilai
persentase perbandingan simpanan air dan limpasan paling besar yaitu 79:21. Hal ini dikarenakan
94% wilayahnya merupakan hutan, sedangkan pada DTA 9a merupakan wilayah yang memiliki
persentase perbandingan simpanan air dan limpasan paling kecil yaitu 53:47 dengan 42% wilayahnya
berupa hutan.
Menurut Asdak (2007), salah satu faktor yang berpengaruh terhadap besarnya perubahan
limpasan adalah persentase luas tutupan lahan. Semakin besar perubahan tata guna lahan, semakin
besar pula perubahan yang terjadi pada limpasan. Besarnya bagian CH lebih yang menjadi limpasan
akan ditentukan oleh nilai koefisien limpasan (C) yang bergantung pada penutupan lahan. Nilai C
berbanding terbalik dengan peningkatan komposisi luas hutan.
Tabel 14. Hasil analisis neraca air wilayah kampus IPB
Daerah
Tangkapan Air
1
2
3
4
5
6
7
8
9a
9b
9c
10
11
12
Rata-rata

4.3

Chlebih
mm/tahun
1459.8
1469.5
1469.5
1543.0
1432.8
1567.5
1819.4
1567.5
1954.7
1689.9
1751.8
1445.0
1383.8
1677.6
1604.2

Limpasan
mm/tahun (%)
408.7
28
382.1
26
470.2
32
570.9
37
329.5
23
470.2
30
746.0
41
548.6
35
918.7
47
625.3
37
683.2
39
346.8
24
534.7
21
620.7
37
577.5
36

Simpan air
mm/tahun (%)
1051.0
72
1087.4
74
999.3
68
972.1
63
1103.3
77
1097.2
70
1073.5
59
1018.8
65
1036.0
53
1064.6
63
1068.6
61
1098.2
76
1093.2
79
1040.1
63
1026.7
64

Presipitasi, Evapotranspirasi dan Kapasitas Simpan Air

Parameter pertama yang digunakan dalam analisis neraca air adalah data iklim. Data iklim
diperoleh dari stasiun klimatologi Dramaga yang terletak pada 06°33' 13” LS dan 106°44' 59 BT
dengan elevasi 190 m dpl. Curah hujan yang digunakan adalah curah hujan andalan dengan peluang
80% menggunakan metode Weibull (Gambar 5). Hal ini mengindentifikasi nilai andalan satu bulan
memiliki peluang terlampaui 80%. Curah hujan andalan 80% pada wilayah Kampus IPB Dramaga
dapat dilihat pada Lampiran 3.

20

Jan

Feb

Nov Des

Gambar 5. Grafik curah hujan andalan 80%
Parameter masukkan selanjutnya yaitu evapotranspirasi potensial (ETP). Menurut Doorenbos
dan Pruit (1977), untuk wilayah yang terdapat data sekunder yang cukup (data suhu, kelembaban, arah
dan kecepatan angin, dan lama penyinaran matahari disarankan untuk menggunakan metod

Dokumen yang terkait

Analisis Kapasitas Simpan Air di Wilayah Kampus IPB Dramaga, Bogor