Pemanfaatan Freeware dalam Pengembangan Perangkat Lunak Neraca Air Bulanan Spasial: Studi Kasus DAS Cicatih, Sukabumi
315 'le~odwa:'J!s!gap 'snld~ns'!se~!dsue~:ode~a:!Junyo j o ~
.youo~~!osnld~ns
olod !qn~o8uadwaw:o8uos uo!nq yDJnJ
UDp
uouolnq olod 'yoq!d u!o[ .uo!nq qoJn3 uouolnq olod yalo!qn~o8uad!pyap!) ~on;lyo!so~!dsuo~~odo~a
qouo) J!D ~ o p o yUDUDlnq olod '!jo~80doj!s!puOy yalo !qn~o8uad!pqouol J!D snld~nsuop lonjyo !sol!dsuo~)
- o d o ~ al ~ ! S ~ d!snq!J3s!a
s
. D / ( u ! ~ D J ~ oqJlO
~ o ) UDyDUJJDy!p JDqWJy!3 SVa-qnS D P D ~LfDpUaJJ2 uoy8uopas
nlnu q!)D3!3 sva-qns opod !po!~a~
!B~u!JJJ:qouo: J!U snld~ns. g ~ o ~ !!nBuaw
oy
ynJun uoyoun8!p ~o-rog
D M D ~'!wnqoynS ua)odnq~>1
!p y o ~ a l ~Buok
a ) ~!)DJ!:, S V .youo3
~
J!D :!s!jap oz~as
snld~ns'youol J!D ~ o p o y
'lon~yo!so~!dsuo~jodona
nqoA b!o DJDJJU uauodwoy-uauoduroy Bun~!q$uawynJun uoyoun8!p ~ a y ~ o w
UDp JJ!DML/:UJO~~
Jp0)JW 'J!D UD~U: ~ D ) ! s D ~ UDp
D ~ nL/nSlJqtJ)!JUp !J!pJJ) JDInqD3D3Dp U D ~ ~ L J D ~ J S ~ U D J U ! ~
uop 'uo!s8u!)ay ':a!qos! 'qouo) Jn)sya: 'uoyo~uodn~nuadn ~ a d
! J D ~!l!p~aJlo!sods D J D ~YDlnqD3 D)Dp
uop lo!sads ojop n:!o/i ojop s!ua! onp uoyynlnqwaw g ~ o ~ 'QMDAD(
o y
uo3uap uoyowau!p aku~n!uolas
!u! younl )oy8uo~ad+lo!sods uouolnq J!D DJD~JUuauodwoy uoSun~!y~ad
yDunl:oyBuo~ad unBuoqtuaw
yn3un !u! !pnls opod uoy~unS!p( a ~ o ~ a as!po~8
~ j ) DJDJJS uoy:odop!p os!q 8uoA (0.5 357~)0.5 uO!$!p3
PJDPUD~Sz ~ l o n o .Jy!D oAop Jaqwns dopoq~a?
uoqol uodn~nuaduop w!(y! uoyoqn~ad
y ~ d w o !p! ~ y ~ u a w
ynjun uoyoun8!p D)JJS ~ t / !s!puoy
a
!o8oq~aqpod uoy!soy!ldo!p yola) !u! lapow .uooq~apakuad! D ~ D ~ J J ~
uoynyolaur uo8uap ~ y !pa !po!~a) 8uoA y!s!f saso~duoy~oqwo88uaurndwow uouolnq J!D DJUJJU lapow
Y~J3sqb'
.IID~U!DJ aqj 40 u i a ~ o aq)
d smollofsnld~nsay)fo uo!gnq!J)s!p lo~odwa)aqj 'a~owJayunj
.uo!&puos ~!qdo~8odo)
ay) q q ! ~pa:o[aJ Alasol~uo!)o~!dsu~~:odona
[on?sopuo snld~nsaJn)s!ow l!os
$0 uo!ynq!Jjs!p lo!pods aq~..3p!Jap :saqWq ay) soy juawy3:or, ay24o J J D JJMO~
~
a y j uo p a ~ u ~:uawq~lo3
ol
J
a y j 03 anp )uawq~:o3 aq: j o $ ~ o ~d a d d na q ~
u! pa~o3ol
qns Joqway!2 'Xlas~anuo3. / / D ~ ~ ! D3saqz!y
:Uq) )UJLULp)D3-qnS n1nf-j Lf!)UJ!2 U! p a ~ n p o S~! dsnld~nsJJn?S!OU I!OS 1Saq8!q J y l 'gMDAD[ 243 3SJ3 0)
pasn s! : ~ ! ~ ~ s ! a ! w n q o yu!np~a ) o ~ o l ~ 3uawq~)o>
oq~
y!qox2ayl .7!3!4ap puosnld~nsaJn:s!ow l!os 'gua$uo3
J~:DM ~!os' u o ! ~ o ~ ! d s u ~ ~ ~ olonpo
d o n a m q3ns s~uauodwo:, a>uoloq JJJDM Alyjuow ay3 a~ow!gsao)
paz!l!~ns! J J ~ J D Wpuo a q o ~ y ~ u o ~ poqlaw
q l j o Bu!daayyooq a y l y!os ay:jo A g x ~ d Su!ploq
o~
JJJDM puo
a ~ n ~ o ~ a d w as:s!suo~
3jo
o?opJo[nqo?' a l ! q ~ u o a.dew
~ apn:!gui puo 'apn:!:lo
'sgakqos! 'aln$xa: l!os 'JJAOJ
pualjo qs!suor, D ~ D PID!)D~S ' D J D ~Jolnqoj pup lo!3ods aJD t p ! q ~'o~op~ n d u ! j ospu!y OM) sa~!nba~
qMDADr
.(0'53s~r)0's UO!)!p3 pJDpUD3S 2 WiUAV( 'a*! J J D M J ~ J ~ UAq
! ~~MDAD(/(/JLUDU
~
'a3u~l~qJa)DM
~(/L!$UOLU
:!J!~~xJ/;(l~!:odS Jq7 ~ u ! : u ~ ~ ~ 104
J~D
JJUM)~OS
J
Jq3
aM "/(n$S S!yl Uf .po!~adpJj!W!jLJn J y l J O hjaa~f
~
pajo~ado
puo pau!o:qo aq ~ D Jayj
J
a ~ o ~ gaqj
o ss! JJDMJJJ-J .saxnosaj JJJDM a q j uo aSuoq3 JJAOJ pual
uo!j!puo~)uawy~jo:,sno!JDn u! pa:uawald~u! Xpoa~psoy
puo a~ow!paq:jo JJD~LU! a y j ~u!ssasso~ojpuo
$1 .s$uawq3:or, o u! s a s s a ~ o ~
[~3!sr(yd
d
Jy: Su!hj!jdw!S JO$pJSn Jq UD3 JJpOLuJJUDlDq JJ:DM hjq7~0LUa q l
32oJ3sqY
Fwnqeyns 'ql3e313sva snsex ! Q ~ S
:jelseds ueueina -IIVeJwaN yeun? aeyguwad ue%ueqwa8uadurelep adeMaaq ueaeejueruad
Prosiding Lokakarya "SistemInformasi Pengelolaan DAS: Inisiatif pengembangan
Infrastruktur Data" Bogor: 5 September 2007
Terdapat tiga jenis model hodrologi, yaitu model yang bersifat ernpiris, konseptual
dan teoritis (Xu dan Singh 1998). Model ernpiris dicirikan oleh penggunaan persamaan
statistika baik linear rnaupun non-linear dalam menghubungkan antara input dan output.
Model ini tidak rnenggambarkan proses fisik yang terjadi sehingga sering disebut sebagai
black box model. Model konseptual dibangun dengan rnernpertimbangkan proses fisik
yang terjadi dengan banyak rnelakukan penyederhanaan. Dalam menggambarkan proses
fisik yangterjadi, model ini rnelibatkan satu atau lebih parameteryang harus dikalibrasi dan
divalidasi. Model yang paling kornpleks adalah model teoritis atau juga disebut sebagai
proses fisik. Hal ini dikarenakan, model dibangun menyerupai keadaan sesungguhnya
sehingga melibatkan persarnaan rnatematika yang rumit (lihat Thomas dan Beasley 1986;
Biftu dan Can 2004). Menurut skala ruang, model hidrologi dibagi menjadi dua, yaitu
distributed model dan lumped model. Pada lumped model, DAS diibaratkan suatu titik
sehingga mengabaikan keragaman spasial.
Proses-proses hidrologi yang terjadi pada suatu sistem DAS adalah proses rumit
yang rnelibatkan faktor-faktor iklirn dan fisiografik yang bervariasi baik ruang rnaupun
waktu (Mehrotra dan Singh 1998). Model neraca air bulanan d a p a t digunakan untuk
menggambar-kan proses yang terjadi, yaitu curah hujan sebagai rnasukan yang akan
menghasilkan evapo-transpirasi dan limpasan (Vandewiele e t al. 1992; Vandewiele dan Win
1998; Makhlouf dan Michel 1994; Xiong dan Guo 1999; Khan et al. 2002). Model ini telah
diterapkan pada berbagai tipe ikiim (Xu 1997; Vandiwiele etal. 1992;Vandewiele &Win 1998;
Mehrotra dan Singh 1998) dan digunakan untuk rnengetahui darnpak perubahan iklirn
(Arnelli9gg; Zhang dan Liu 2005) dan penutupan lahan (Mahe e t al. 2005; Wilk et al. 2001)
terhadap SDA. Akan tetapi model neraca air ini erat kaitannya dengan model lumped
sehingga tidakmarnpu menjelaskan distribusispasial dari komponen neraca airdi DAS (lihat
Vandewiele et al. 1992; Mehrotra and Singh 1998; Khan 1995; Makhlouf and Micheligg4;
Xiong and Guo 1999). Berdasarkan ini, karni mernbangun program neraca air bulanan yang
kebutuhan datanya tidak terlalu besar dan bersifat spatially explicit sehingga mampu
menunjukkan distribusi spasial dari komponen neraca air.
Freeware merupakan suatu perangkat lunak yang bisa diperoleh dan digunakan
secara gratis untuk jangka waktu yang tidak terbatas. Salah satu bahasa pernrograman
yang termasuk kedalam kelornpok ini adalah JavaTM zStandardEdition5.0 (J2SE 5.0). Selain
itu, JzSE 5.0 mernpunyai beberapa keunggulan, antara lain rnarnpu dijalankan pada semua
sistem operasi kornputer, rnerupakan bahasa pernrograrnan berorientasi obyek, serta
banyak tersedia kornponen-kornponen pendukung (add on) yang bisa didapatkan secara
gratis. Adanya beberapa keunggulan tersebut, pernbuatan program neraca air yang karni
bangun menggunakan JzSE 5.0 dan dinarnakan dengan perangkat 1unakJavaWB.
2.1
Deskripsiwilayah kajian
DAS Cicatih yang secara adrninistratif terrnasuk ke dalarn wilayah Kabupaten
Sukaburni digunakan untuk menguji JavaWB. DAS ini mencakup wilayah dengan luas
sekitar 53.000 ha dan rnerniliki lirna sub-DAS, yaitu sub-DAS Cicatih hulu, Cileuleuy,
Cipalasari, Ciheulang d a n Cikembar. Ketinggian wilayah ini berkisar antara zoo m di outlet
136
Kerjasama IPB dun CIFOR
Pemanfaatan Freeware dalam Pengembangan Perangkat Eunak Neraca Air Bulanan Spasial:
Studi Kasus DAS Cicatih,Sukabumi
DAS sampai 3.000 m di bagian hulu DAS yangrnerupakan daerah Gunung Salak di bagian.kiri
dan Gunung Cede-Pangrango di bagian kanan. Penutupan lahan di DAS ini terdiri dari hutan
(15%), kebunlperkebunan (26%), ladang (18%), sawah (ig%), pemukiman (13%)dan sisanya
adalah semak belukar dan tubuh air. Curah hujan rata-rata tahunan di wilayah ini mencapai
3.ooomrn sedangkan suhunya adalah 26°C.
+
-
Neraca air Metode Thornthwaiie dan Mather
1
1
PL : penutupan lahan
: tekstur tanah
CH : curah hujan
OEM : Digital Elevation Model
T
:suhu
KTA : kapasitas tahan air
PET : evauotrasuirasi ootensial
KAT : kadarairknah '
AET : Evapotranspirasl aktual
S
: surplus air tanah
D : defisit air tanah
77
Tabular data
Mathematical
equation
Raster map
I
I
Gambar I. Diagram alir pernrograman yang diterapkan oleh JavaWB
Deskripsi model dan kebutuhan data
Diagram alir pernrograman yang digunakan oleh JavaWB dalam proses penghitungan komponen-komponen neraca air, seperti evapotranspirasi aktual (AET), Kadar Air
Tanah (KAT), surplus (S) serta defisit (D) air tanah disajikan dalam Gambar I. JavaWB
rnernbutuhkan dua jenis data, yaitu data spasial dan tabular. Data spasial terdiri dari peta
penutupan lahan, tekstur tanah, isohiet, ketinggian, dan lintang. Semua data spasial yang
masih berformat analog diubah rnenjadi data dijital, selanjutnya ditransfer menjadi format
vektor, diproyeksikan ke sistem UTM, dipotong sesuai dengan batas DAS, diubah menkadi
data raster, dan akhirnya diekspor ke dalam format ASCII (*.ax) menggunakan software
ArcClS 9.2. Data spasial yang berforrnat ASCII inilah yang digunakan oleh JavaWB sebagai
data rnasukan.
2.2
Prosiding Lokakarya "Sisternlnforrnasi Pengelotaan DAS: Inisiatif pengembangan
Infrastruktur Data" Bogor: 5 September 2007
Data tabular terdiri dari tabel suhu dan kapasitas tahan air (KTA). Data tabular ini
disimpan daiam bentukcomma delimited(*.csv) yangdapat dibuat menggunakansoftware
Notepad ataupun Microsoft Excel. Selanjutnya oleh JavaWB, tabel tersebut akan dirubah
menjadi peta suhu dan KTA yang berformat raster. Peta suhu dimanfaatkan untuk
menghasilkan peta evapotranspirasi potensial (PET) dengan menggunakan metode
Thornthwaite yang telah dikoreksi olehfaktorlama penyinaran sesuai dengan persamaan:
24
Nr,y,, = -a,t , , , ...........................................................................
7
1
4
'
a,,,.,,
= a r c o s C tan@,,,.)an(6,)> ............................................... 5
PET adalah evapotranspirasi potensial(mm), T suhu("C), t indeks panas, oo sunset
hour angle (radian), 6 lintang (radian), J julian date, 6 deklinasi matahari (radian) dan x,y,i
menunjukkan pada baris ke x, kolom key dan bulan ke i.
Dalam proses ini dihasilkan peta PET DAS Cicatih berformat raster dari Januari
sampai Desember. Peta KTA, curah hujan (CH) dan PET yang dihasilkan oleh proses
sebelumnya digunakan untuk menghitung komponen-komponen neraca air bulanan
dengan menggunakan m e t o d e Thornthwaite dan Mather (1957). AIur perhitungannya
adalah sebagai berikut:
a. Ketika selisih antara CH dan PET bernilai positif, angka ini akan ditambahkan ke tanah
sebagai KAT. Dilain pihak, KAT merupakan fungsi eksponensial dari KTA jika selisih
antara CH dan PET bernilai negatif. Hal ini sesuai dengan persamaan:
K A T,,,..i = K A T,,,.,i-, + CH ,,,..i-PET,.,.,i j i k ~ C H , , , , ->~ PET,,,..,
SWC,,~,.,,= S W C I.,.i
b.
~ X P
, jika C H x,,., < P E Tx.,.,
Pada saat curah hujan lebih dari PET, tanah akan t e t a p terisi oleh airsehingga besarnya
evapotranspirasi aktual (AET) sama dengan nilai potensialnya. Jika curah hujan pada
bulan-bulan tertentu mengalami penurunan sehingga nilainya kurang dari PET, tanah
akan mengalami kekeringan dan nilai AET akan lebih kecil dari PET. Selanjutnya, AET
akan dihitung berdasarkan persamaan:
A E T J ; , = P E T , , K E xs,,
T +KATxg,,,jika CHx , ,
.youo~~!osnld~ns
olod !qn~o8uadwaw:o8uos uo!nq yDJnJ
UDp
uouolnq olod 'yoq!d u!o[ .uo!nq qoJn3 uouolnq olod yalo!qn~o8uad!pyap!) ~on;lyo!so~!dsuo~~odo~a
qouo) J!D ~ o p o yUDUDlnq olod '!jo~80doj!s!puOy yalo !qn~o8uad!pqouol J!D snld~nsuop lonjyo !sol!dsuo~)
- o d o ~ al ~ ! S ~ d!snq!J3s!a
s
. D / ( u ! ~ D J ~ oqJlO
~ o ) UDyDUJJDy!p JDqWJy!3 SVa-qnS D P D ~LfDpUaJJ2 uoy8uopas
nlnu q!)D3!3 sva-qns opod !po!~a~
!B~u!JJJ:qouo: J!U snld~ns. g ~ o ~ !!nBuaw
oy
ynJun uoyoun8!p ~o-rog
D M D ~'!wnqoynS ua)odnq~>1
!p y o ~ a l ~Buok
a ) ~!)DJ!:, S V .youo3
~
J!D :!s!jap oz~as
snld~ns'youol J!D ~ o p o y
'lon~yo!so~!dsuo~jodona
nqoA b!o DJDJJU uauodwoy-uauoduroy Bun~!q$uawynJun uoyoun8!p ~ a y ~ o w
UDp JJ!DML/:UJO~~
Jp0)JW 'J!D UD~U: ~ D ) ! s D ~ UDp
D ~ nL/nSlJqtJ)!JUp !J!pJJ) JDInqD3D3Dp U D ~ ~ L J D ~ J S ~ U D J U ! ~
uop 'uo!s8u!)ay ':a!qos! 'qouo) Jn)sya: 'uoyo~uodn~nuadn ~ a d
! J D ~!l!p~aJlo!sods D J D ~YDlnqD3 D)Dp
uop lo!sads ojop n:!o/i ojop s!ua! onp uoyynlnqwaw g ~ o ~ 'QMDAD(
o y
uo3uap uoyowau!p aku~n!uolas
!u! younl )oy8uo~ad+lo!sods uouolnq J!D DJD~JUuauodwoy uoSun~!y~ad
yDunl:oyBuo~ad unBuoqtuaw
yn3un !u! !pnls opod uoy~unS!p( a ~ o ~ a as!po~8
~ j ) DJDJJS uoy:odop!p os!q 8uoA (0.5 357~)0.5 uO!$!p3
PJDPUD~Sz ~ l o n o .Jy!D oAop Jaqwns dopoq~a?
uoqol uodn~nuaduop w!(y! uoyoqn~ad
y ~ d w o !p! ~ y ~ u a w
ynjun uoyoun8!p D)JJS ~ t / !s!puoy
a
!o8oq~aqpod uoy!soy!ldo!p yola) !u! lapow .uooq~apakuad! D ~ D ~ J J ~
uoynyolaur uo8uap ~ y !pa !po!~a) 8uoA y!s!f saso~duoy~oqwo88uaurndwow uouolnq J!D DJUJJU lapow
Y~J3sqb'
.IID~U!DJ aqj 40 u i a ~ o aq)
d smollofsnld~nsay)fo uo!gnq!J)s!p lo~odwa)aqj 'a~owJayunj
.uo!&puos ~!qdo~8odo)
ay) q q ! ~pa:o[aJ Alasol~uo!)o~!dsu~~:odona
[on?sopuo snld~nsaJn)s!ow l!os
$0 uo!ynq!Jjs!p lo!pods aq~..3p!Jap :saqWq ay) soy juawy3:or, ay24o J J D JJMO~
~
a y j uo p a ~ u ~:uawq~lo3
ol
J
a y j 03 anp )uawq~:o3 aq: j o $ ~ o ~d a d d na q ~
u! pa~o3ol
qns Joqway!2 'Xlas~anuo3. / / D ~ ~ ! D3saqz!y
:Uq) )UJLULp)D3-qnS n1nf-j Lf!)UJ!2 U! p a ~ n p o S~! dsnld~nsJJn?S!OU I!OS 1Saq8!q J y l 'gMDAD[ 243 3SJ3 0)
pasn s! : ~ ! ~ ~ s ! a ! w n q o yu!np~a ) o ~ o l ~ 3uawq~)o>
oq~
y!qox2ayl .7!3!4ap puosnld~nsaJn:s!ow l!os 'gua$uo3
J~:DM ~!os' u o ! ~ o ~ ! d s u ~ ~ ~ olonpo
d o n a m q3ns s~uauodwo:, a>uoloq JJJDM Alyjuow ay3 a~ow!gsao)
paz!l!~ns! J J ~ J D Wpuo a q o ~ y ~ u o ~ poqlaw
q l j o Bu!daayyooq a y l y!os ay:jo A g x ~ d Su!ploq
o~
JJJDM puo
a ~ n ~ o ~ a d w as:s!suo~
3jo
o?opJo[nqo?' a l ! q ~ u o a.dew
~ apn:!gui puo 'apn:!:lo
'sgakqos! 'aln$xa: l!os 'JJAOJ
pualjo qs!suor, D ~ D PID!)D~S ' D J D ~Jolnqoj pup lo!3ods aJD t p ! q ~'o~op~ n d u ! j ospu!y OM) sa~!nba~
qMDADr
.(0'53s~r)0's UO!)!p3 pJDpUD3S 2 WiUAV( 'a*! J J D M J ~ J ~ UAq
! ~~MDAD(/(/JLUDU
~
'a3u~l~qJa)DM
~(/L!$UOLU
:!J!~~xJ/;(l~!:odS Jq7 ~ u ! : u ~ ~ ~ 104
J~D
JJUM)~OS
J
Jq3
aM "/(n$S S!yl Uf .po!~adpJj!W!jLJn J y l J O hjaa~f
~
pajo~ado
puo pau!o:qo aq ~ D Jayj
J
a ~ o ~ gaqj
o ss! JJDMJJJ-J .saxnosaj JJJDM a q j uo aSuoq3 JJAOJ pual
uo!j!puo~)uawy~jo:,sno!JDn u! pa:uawald~u! Xpoa~psoy
puo a~ow!paq:jo JJD~LU! a y j ~u!ssasso~ojpuo
$1 .s$uawq3:or, o u! s a s s a ~ o ~
[~3!sr(yd
d
Jy: Su!hj!jdw!S JO$pJSn Jq UD3 JJpOLuJJUDlDq JJ:DM hjq7~0LUa q l
32oJ3sqY
Fwnqeyns 'ql3e313sva snsex ! Q ~ S
:jelseds ueueina -IIVeJwaN yeun? aeyguwad ue%ueqwa8uadurelep adeMaaq ueaeejueruad
Prosiding Lokakarya "SistemInformasi Pengelolaan DAS: Inisiatif pengembangan
Infrastruktur Data" Bogor: 5 September 2007
Terdapat tiga jenis model hodrologi, yaitu model yang bersifat ernpiris, konseptual
dan teoritis (Xu dan Singh 1998). Model ernpiris dicirikan oleh penggunaan persamaan
statistika baik linear rnaupun non-linear dalam menghubungkan antara input dan output.
Model ini tidak rnenggambarkan proses fisik yang terjadi sehingga sering disebut sebagai
black box model. Model konseptual dibangun dengan rnernpertimbangkan proses fisik
yang terjadi dengan banyak rnelakukan penyederhanaan. Dalam menggambarkan proses
fisik yangterjadi, model ini rnelibatkan satu atau lebih parameteryang harus dikalibrasi dan
divalidasi. Model yang paling kornpleks adalah model teoritis atau juga disebut sebagai
proses fisik. Hal ini dikarenakan, model dibangun menyerupai keadaan sesungguhnya
sehingga melibatkan persarnaan rnatematika yang rumit (lihat Thomas dan Beasley 1986;
Biftu dan Can 2004). Menurut skala ruang, model hidrologi dibagi menjadi dua, yaitu
distributed model dan lumped model. Pada lumped model, DAS diibaratkan suatu titik
sehingga mengabaikan keragaman spasial.
Proses-proses hidrologi yang terjadi pada suatu sistem DAS adalah proses rumit
yang rnelibatkan faktor-faktor iklirn dan fisiografik yang bervariasi baik ruang rnaupun
waktu (Mehrotra dan Singh 1998). Model neraca air bulanan d a p a t digunakan untuk
menggambar-kan proses yang terjadi, yaitu curah hujan sebagai rnasukan yang akan
menghasilkan evapo-transpirasi dan limpasan (Vandewiele e t al. 1992; Vandewiele dan Win
1998; Makhlouf dan Michel 1994; Xiong dan Guo 1999; Khan et al. 2002). Model ini telah
diterapkan pada berbagai tipe ikiim (Xu 1997; Vandiwiele etal. 1992;Vandewiele &Win 1998;
Mehrotra dan Singh 1998) dan digunakan untuk rnengetahui darnpak perubahan iklirn
(Arnelli9gg; Zhang dan Liu 2005) dan penutupan lahan (Mahe e t al. 2005; Wilk et al. 2001)
terhadap SDA. Akan tetapi model neraca air ini erat kaitannya dengan model lumped
sehingga tidakmarnpu menjelaskan distribusispasial dari komponen neraca airdi DAS (lihat
Vandewiele et al. 1992; Mehrotra and Singh 1998; Khan 1995; Makhlouf and Micheligg4;
Xiong and Guo 1999). Berdasarkan ini, karni mernbangun program neraca air bulanan yang
kebutuhan datanya tidak terlalu besar dan bersifat spatially explicit sehingga mampu
menunjukkan distribusi spasial dari komponen neraca air.
Freeware merupakan suatu perangkat lunak yang bisa diperoleh dan digunakan
secara gratis untuk jangka waktu yang tidak terbatas. Salah satu bahasa pernrograman
yang termasuk kedalam kelornpok ini adalah JavaTM zStandardEdition5.0 (J2SE 5.0). Selain
itu, JzSE 5.0 mernpunyai beberapa keunggulan, antara lain rnarnpu dijalankan pada semua
sistem operasi kornputer, rnerupakan bahasa pernrograrnan berorientasi obyek, serta
banyak tersedia kornponen-kornponen pendukung (add on) yang bisa didapatkan secara
gratis. Adanya beberapa keunggulan tersebut, pernbuatan program neraca air yang karni
bangun menggunakan JzSE 5.0 dan dinarnakan dengan perangkat 1unakJavaWB.
2.1
Deskripsiwilayah kajian
DAS Cicatih yang secara adrninistratif terrnasuk ke dalarn wilayah Kabupaten
Sukaburni digunakan untuk menguji JavaWB. DAS ini mencakup wilayah dengan luas
sekitar 53.000 ha dan rnerniliki lirna sub-DAS, yaitu sub-DAS Cicatih hulu, Cileuleuy,
Cipalasari, Ciheulang d a n Cikembar. Ketinggian wilayah ini berkisar antara zoo m di outlet
136
Kerjasama IPB dun CIFOR
Pemanfaatan Freeware dalam Pengembangan Perangkat Eunak Neraca Air Bulanan Spasial:
Studi Kasus DAS Cicatih,Sukabumi
DAS sampai 3.000 m di bagian hulu DAS yangrnerupakan daerah Gunung Salak di bagian.kiri
dan Gunung Cede-Pangrango di bagian kanan. Penutupan lahan di DAS ini terdiri dari hutan
(15%), kebunlperkebunan (26%), ladang (18%), sawah (ig%), pemukiman (13%)dan sisanya
adalah semak belukar dan tubuh air. Curah hujan rata-rata tahunan di wilayah ini mencapai
3.ooomrn sedangkan suhunya adalah 26°C.
+
-
Neraca air Metode Thornthwaiie dan Mather
1
1
PL : penutupan lahan
: tekstur tanah
CH : curah hujan
OEM : Digital Elevation Model
T
:suhu
KTA : kapasitas tahan air
PET : evauotrasuirasi ootensial
KAT : kadarairknah '
AET : Evapotranspirasl aktual
S
: surplus air tanah
D : defisit air tanah
77
Tabular data
Mathematical
equation
Raster map
I
I
Gambar I. Diagram alir pernrograman yang diterapkan oleh JavaWB
Deskripsi model dan kebutuhan data
Diagram alir pernrograman yang digunakan oleh JavaWB dalam proses penghitungan komponen-komponen neraca air, seperti evapotranspirasi aktual (AET), Kadar Air
Tanah (KAT), surplus (S) serta defisit (D) air tanah disajikan dalam Gambar I. JavaWB
rnernbutuhkan dua jenis data, yaitu data spasial dan tabular. Data spasial terdiri dari peta
penutupan lahan, tekstur tanah, isohiet, ketinggian, dan lintang. Semua data spasial yang
masih berformat analog diubah rnenjadi data dijital, selanjutnya ditransfer menjadi format
vektor, diproyeksikan ke sistem UTM, dipotong sesuai dengan batas DAS, diubah menkadi
data raster, dan akhirnya diekspor ke dalam format ASCII (*.ax) menggunakan software
ArcClS 9.2. Data spasial yang berforrnat ASCII inilah yang digunakan oleh JavaWB sebagai
data rnasukan.
2.2
Prosiding Lokakarya "Sisternlnforrnasi Pengelotaan DAS: Inisiatif pengembangan
Infrastruktur Data" Bogor: 5 September 2007
Data tabular terdiri dari tabel suhu dan kapasitas tahan air (KTA). Data tabular ini
disimpan daiam bentukcomma delimited(*.csv) yangdapat dibuat menggunakansoftware
Notepad ataupun Microsoft Excel. Selanjutnya oleh JavaWB, tabel tersebut akan dirubah
menjadi peta suhu dan KTA yang berformat raster. Peta suhu dimanfaatkan untuk
menghasilkan peta evapotranspirasi potensial (PET) dengan menggunakan metode
Thornthwaite yang telah dikoreksi olehfaktorlama penyinaran sesuai dengan persamaan:
24
Nr,y,, = -a,t , , , ...........................................................................
7
1
4
'
a,,,.,,
= a r c o s C tan@,,,.)an(6,)> ............................................... 5
PET adalah evapotranspirasi potensial(mm), T suhu("C), t indeks panas, oo sunset
hour angle (radian), 6 lintang (radian), J julian date, 6 deklinasi matahari (radian) dan x,y,i
menunjukkan pada baris ke x, kolom key dan bulan ke i.
Dalam proses ini dihasilkan peta PET DAS Cicatih berformat raster dari Januari
sampai Desember. Peta KTA, curah hujan (CH) dan PET yang dihasilkan oleh proses
sebelumnya digunakan untuk menghitung komponen-komponen neraca air bulanan
dengan menggunakan m e t o d e Thornthwaite dan Mather (1957). AIur perhitungannya
adalah sebagai berikut:
a. Ketika selisih antara CH dan PET bernilai positif, angka ini akan ditambahkan ke tanah
sebagai KAT. Dilain pihak, KAT merupakan fungsi eksponensial dari KTA jika selisih
antara CH dan PET bernilai negatif. Hal ini sesuai dengan persamaan:
K A T,,,..i = K A T,,,.,i-, + CH ,,,..i-PET,.,.,i j i k ~ C H , , , , ->~ PET,,,..,
SWC,,~,.,,= S W C I.,.i
b.
~ X P
, jika C H x,,., < P E Tx.,.,
Pada saat curah hujan lebih dari PET, tanah akan t e t a p terisi oleh airsehingga besarnya
evapotranspirasi aktual (AET) sama dengan nilai potensialnya. Jika curah hujan pada
bulan-bulan tertentu mengalami penurunan sehingga nilainya kurang dari PET, tanah
akan mengalami kekeringan dan nilai AET akan lebih kecil dari PET. Selanjutnya, AET
akan dihitung berdasarkan persamaan:
A E T J ; , = P E T , , K E xs,,
T +KATxg,,,jika CHx , ,