Input massa terkoreksi pada proses langsung dapat digambarkan sebagai berikut:
P” = P – N’ – E’ 7 Limpasan tidak langsung merupakan
hubungan antara lengas tanah yang hilang akibat limpasan. Parameterisasi prosesnya
sebagai berikut:
N” = ϑ
N
m 8 dimana,
ϑ
N
merupakan besarnya lengas tanah yang hilang akibat limpasan dan m adalah
lengas tanah. Nilai
ϑ merupakan jumlah dari nilai ϑ
E
dan ϑ
N
. Dimana nilai ϑ dapat digunakan untuk
menentukan waktu tinggal residence time t yaitu dengan persamaan:
t = 1 ϑ 9
Persamaan untuk menentukan lengas tanah sebagai berikut:
m = M
E
+ m
i
i+1 – m
i
i ln Y 10 Dapat disimpulkan dalam proses langsung
terdapat tiga parameter, yaitu rasio limpasan langsung n
p
nilai ambang presipitasi P
N
dan evaporiti langsung e
p
. Sedangkan dalam proses tidak langsung terdapat dua parameter,
yaitu rasio penguapan terhadap lengas tanah ϑ
E
dan besarnya lengas tanah yang hilang akibat limpasan
ϑ
N
. 3.3.4
Eksperimentasi Model 3.3.4.1
Modifikasi Parameter
Modifikasi dilakukan pada parameter n
p
dan e
p
. Nilai n
p
menunjukkan ukuran fisik DAS yang dilihat dari penutupan lahan.
Semakin besar jumlah hutan yang hilang maka
nilai n
p
semakin bertambah.
Pertimbangan penurunan nilai e
p
adalah bahwa peningkatan limpasan langsung akan
mengurangi bagian dari curah hujan yang tersedia untuk dimanfaatkan oleh radiasi
global penguapan selama periode waktu tersebut.
3.3.4.2
Perubahan Masukan
Skenario dilakukan
dengan cara
modifikasi pada masukan curah hujan. Data curah hujan yang tersedia akan dihitung nilai
peluangnya dan akan dilihat pengaruhnya terhadap komponen neraca air.
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Parameterisasi dan Kalibrasi Model
Data DAS Ciliwung hulu yang digunakan adalah data curah hujan, radiasi global dan
debit. Data tersebut diambil dari satu stasiun yaitu stasiun Citeko. Menurut ahli Hidrologi
Budi Kartiwa Maret 2010, komunikasi pribadi, satu stasiun pengamat dapat mewakili
DAS Ciliwung bagian hulu. Menurut Laimeheriwa 1994, data radiasi global yang
semula
diperoleh dalam
satuan Wm
-2
, dikonversi menjadi mmbulan dengan cara:
100 kal cm
-2
hari
-1
= 48 Wm
-2
1 Wm
-2
= 0,0351 mmhari untuk menguapkan air setiap 1 mm pada suhu
27-28 C dibutuhkan 28,3 Wm
-2
. Data yang tersedia adalah data 10 tahun
yaitu tahun 2000-2009, akan tetapi setelah dilakukan pra analisis dan uji batas, terdapat
ketidak-stasioneran antara curah hujan dan debit yaitu pada tahun 2003 dan 2009,
sehingga data yang diambil untuk masukan model evapoklimatonomi adalah data selama
delapan tahun. Data harian tersebut digunakan untuk menghasilkan data rata-rata bulanan.
Wilayah DAS Ciliwung bagian hulu ini terdiri dari hutan sebanyak 31 , pemukiman
sebanyak 18 , dan lahan tanaman pangan sebanyak 26 . Berdasarkan hasil penelitian
Rahayu 1991, wilayah DAS Ciliwung bagian Hulu pada tahun 1991 terdiri dari hutan 29
, pemukiman 7 dan perkebunan 16. Dapat
disimpulkan terjadi
peningkatan penggunaan lahan. Berdasarkan data di atas,
diperoleh nilai rata-rata albedo sebesar 0,15. Nilai albedo tersebut cukup representatif untuk
daerah DAS, karena curah hujannya tinggi sepanjang tahun dan menyebabkan kisaran
albedo tidak terlalu besar.
4.1.1 Parameterisasi nilai e
p
, n
p
, dan P
N
Nilai rataan lengas tanah dalam penelitian ini tidak tersedia, sehingga berdasarkan
referensi diasumsikan nilai rataan lengas tanah ̅ sebesar 300 mm. Penelitian sebelumnya
Rahayu 1991 di Das Ciliwung hulu juga menggunakan nilai rataan yang sama.
Untuk e
p
dipengaruhi oleh energi radiasi. Nilai e
p
maksimum untuk daerah tropis adalah 0,5 Lettau dan Baradas 1973.
Dalam hal ini diasumsikan sekitar 50 dari evapotranspirasi
total adalah evapotranspirasi langsung. Berdasarkan data yang digunakan diketahui
bahwa variabilitas curah hujan berpengaruh terhadap limpasan, karena DAS ini hanya
memiliki hutan sebesar 31 . Sehingga, diasumsikan bahwa wilayah ini memiliki nilai
n
p
yang lebih besar. Asumsi nilai n
p
yang digunakan adalah 0,2, sedangkan pada tahun
1991 nilai n
p
yang digunakan adalah 0,22 dengan jumlah hutan sebesar 29 . Selain nilai
n
p
, parameter lain yang akan diduga adalah P
N
. Nilai P
N
diasumsikan sebesar 100 mmbulan, sesuai dengan petunjuk dari Lettau dan
Baradas 1973, Bey et al. 1990, Irsal 1993 dalam kalibrasi model evapoklimatonomi nilai
tentatif yang digunakan untuk nilai P
N
adalah 100 mmbulan daerah hutan hujan tropis,
serta 35 dan 75 mmbulan daerah hutan savana dan hutan muda Krakatau. Nilai P
N
= 100 mmbulan menyebabkan limpasan baru
akan terjadi ketika curah hujan lebih dari 100 mmbulan P 100 mmbulan.
4.1.2 Perhitungan nilai
ϑ
E
, ϑ
N
dan ϑ
Nilai ϑ
E
merupakan rasio penguapan dan lengas tanah E”m, yang menggambarkan
hubungan antara radiasi yang diserap F terhadap lengas tanah. Nilai
ϑ
E
dapat dihitung setelah e
p
diperoleh. Sedangkan nilai ϑ
N
merupakan ukuran kehilangan air dari bawah permukaan N”m. Kombinasi dari nilai ϑ
E
dan ϑ
N
disebut nilai ϑ yaitu ukuran kehilangan
lengas tanah akibat evapotranspirasi dan limpasan tidak langsung. Parameter-parameter
tersebut dapat dihitung dengan menggunakan model evapoklimatonomi, sehingga hasil yang
diperoleh untuk setiap tahun dapat dilihat pada uraian berikut:
a.
Tahun 2000 Nilai
ϑ
E
yang diperoleh dari hasil kalibrasi pada tahun 2000 berkisar antara 0,25
– 0,31bulan. Nilai
ϑ
E
yang tertinggi terdapat pada bulan September yaitu tepat pada saat
radiasi maksimum pada tahun tersebut 317 mmbulan. Sedangkan nilai
ϑ
E
terendah terdapat pada bulan Februari yaitu pada radiasi
minimum 259,3 mmbulan. Tabel 2 Parameter hasil kalibrasi tahun 2000
Bulan Parameter hasil kalibrasi
ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,25 0,25
0,51 Februari
0,25 0,51
Maret 0,27
0,08 0,25
0,35 April
0,29 0,37
Mei 0,27
0,35 Juni
0,27 0,34
Juli 0,29
0,37 Agustus
0,30 0,38
September 0,31
0,56 Oktober
0,29 0,55
November 0,29
0,55 Desember
0,27 0,53
Nilai ϑ
N
yang diperoleh berkisar antara 0,08
– 0,25bulan. Dari dua data tersebut, diperoleh nilai
ϑ yang berkisar antara 0,34 – 0,56bulan lihat Tabel 7.
b. Tahun 2001
Nilai rasio penguapan untuk tahun 2001 berkisar antara 0,13
– 0,20bulan. Nilai ϑ
E
tertinggi terdapat pada bulan Juli yaitu tepat terjadi pada saat radiasi maksimum sebesar
409,3 mmbulan. Sedangkan nilai ϑ
E
terendah terdapat pada bulan Februari yaitu pada saat
radiasi minimum sebesar 256,5 mmbulan. Nilai
ϑ
N
berkisar antara 0,45 – 0,65bulan.
Sehingga dari kedua data tersebut diperoleh nilai
ϑ yang berkisar antara 0,59 – 0,83bulan. Hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3 Parameter hasil kalibrasi tahun 2001 Bulan
Parameter hasil kalibrasi ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,13 0,65
0,78 Februari
0,13 0,78
Maret 0,14
0,45 0,80
April 0,15
0,80 Mei
0,14 0,80
Juni 0,18
0,83 Juli
0,20 0,65
Agustus 0,17
0,62 September
0,15 0,60
Oktober 0,14
0,59 November
0,14 0,59
Desember 0,14
0,59 c.
Tahun 2002 Hasil kalibrasi pada tahun 2002 dapat
diketahui sebagai berikut: Tabel 4 Parameter hasil kalibrasi tahun 2002
Bulan Parameter hasil kalibrasi
ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,14 0,40
0,54 Februari
0,15 0,54
Maret 0,17
0,23 0,57
April 0,17
0,56 Mei
0,15 0,38
Juni 0,15
0,37 Juli
0,21 0,44
Agustus 0,25
0,47 September
0,20 0,43
Oktober 0,19
0,40 0,41
November 0,18
0,40 Desember
0,16 0,56
Berdasarkan Tabel 4 yang menunjukkan bahwa nilai
ϑ
E
berkisar antara 0,14 –
0,25bulan, memiliki nilai tertinggi tepat pada
bulan Agustus yaitu pada saat radiasi maksimum sebesar 435,4 mmbulan, dan
terendah tepat pada bulan Januari yaitu pada saat radiasi minimum sebesar 229,8 mmbulan.
Nilai
ϑ
N
yang diperoleh berkisar antara 0,23 –
0,40bulan. Sehingga diperoleh nilai ϑ sebesar
0,37 – 0,57bulan.
d. Tahun 2004
Nilai ϑ
E
pada tahun 2004 lihat Tabel 5 menghasilkan nilai tertinggi pada bulan
September yaitu pada saat radiasi maksimum pada tahun tersebut sebesar 306,5 mmbulan
dan nilai terendah pada bulan Desember yaitu pada saat radiasi minimum sebesar 197,5
mmbulan. Kisaran nilai
ϑ
E
antara 0,17 –
0,25bulan. Nilai ϑ
N
yang diperoleh berkisar antara 0,24
– 0,40bulan. Sehingga diperoleh nilai
ϑ sebesar 0,42 – 0,65bulan. Tabel 5 Parameter hasil kalibrasi tahun 2004
Bulan Parameter hasil kalibrasi
ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,18 0,24
0,42 Februari
0,19 0,43
Maret 0,22
0,40 0,46
April 0,23
0,47 Mei
0,21 0,45
Juni 0,20
0,44 Juli
0,22 0,46
Agustus 0,24
0,64 September
0,25 0,65
Oktober 0,23
0,63 November
0,19 0,59
Desember 0,17
0,56 e.
Tahun 2005 Berdasarkan hasil yang diperoleh, dapat
diketahui bahwa nilai ϑ
E
berkisar antara 0,16 –
0,21bulan. Dimana nilai ϑ
E
tertinggi terdapat pada bulan Oktober yaitu pada saat radiasi
maksimum sebesar 303,1 mmbulan dan nilai ϑ
E
terendah terdapat pada bulan Januari yaitu pada saat radiasi minimum sebesar 229,7
mmbulan. Nilai ϑ
N
yang diperoleh sebesar 0,31
– 0,45bulan. Sehingga diperoleh nilai ϑ yang berkisar antara 0,47
– 0,66bulan lihat Tabel 6.
Tabel 6 Parameter hasil kalibrasi tahun 2005 Bulan
Parameter hasil kalibrasi ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,16 0,31
0,47 Februari
0,18 0,49
Maret 0,19
0,45 0,51
April 0,19
0,51 Mei
0,19 0,50
Juni 0,19
0,64 Juli
0,20 0,65
Agustus 0,20
0,65 September
0,21 0,65
Oktober 0,21
0,66 November
0,19 0,64
Desember 0,17
0,62 f.
Tahun 2006 Nilai
ϑ
E
yang diperoleh pada tahun 2006 lihat Tabel 7 berkisar antara 0,09
– 0,13bulan. Pada saat radiasi maksimum
sebesar 367,7 mmbulan terdapat nilai ϑ
E
tertinggi yaitu pada bulan September, dan pada saat radiasi minimum sebesar 255,5 mmbulan
terdapat nilai ϑ
E
terendah yaitu pada bulan Februari. Nilai
ϑ
N
yang diperoleh sebesar 0,34 – 0,60bulan. Sehingga nilai ϑ adalah sebesar
0,44 – 0,70bulan.
Tabel 7 Parameter hasil kalibrasi tahun 2006 Bulan
Parameter hasil kalibrasi ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,09 0,60
0,69 Februari
0,09 0,69
Maret 0,09
0,34 0,69
April 0,10
0,69 Mei
0,10 0,69
Juni 0,10
0,44 Juli
0,11 0,45
Agustus 0,12
0,46 September
0,13 0,47
Oktober 0,13
0,60 0,47
November 0,11
0,46 Desember
0,10 0,70
g. Tahun 2007
Kisaran nilai ϑ
E
yang diperoleh pada tahun 2007 berkisar antara 0,24
– 0,29bulan, dimana nilai
ϑ
E
tertinggi terdapat pada bulan September yaitu pada saat radiasi maksimum
sebesar 328,9 mmbulan dan nilai ϑ
E
terendah terdapat pada bulan Februari yaitu pada saat
radiasi minimum sebesar 244 mmbulan. Nilai ϑ
N
yang diperoleh berkisar antara 0,27 –
0,53bulan. Sehingga diperoleh nilai ϑ sebesar
0,38 – 0,78bulan lihat Tabel 8.
Tabel 8 Parameter hasil kalibrasi tahun 2007 Bulan
Parameter hasil kalibrasi ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,26 0,53
0,78 Februari
0,24 0,77
Maret 0,25
0,27 0,14
0,51 April
0,25 0,52
Mei 0,24
0,38 Juni
0,25 0,38
Juli 0,25
0,39 Agustus
0,27 0,41
September 0,29
0,43 Oktober
0,29 0,27
0,56 November
0,26 0,53
Desember 0,25
0,51 h.
Tahun 2008 Tahun 2008 menunjukkan nilai
ϑ
E
yang berkisar antara 0,08
– 0,10bulan. Dimana nilai ϑ
E
tertinggi terdapat pada bulan September yaitu tepat pada saat radiasi maksimum yang
besarnya 314,3 mmbulan dan nilai ϑ
E
terendah terdapat pada bulan Februari yaitu pada saat
radiasi minimum
yang besarnya
241,8 mmbulan. Nilai
ϑ
N
yang diperoleh sebesar 0,55
– 0,75bulan. Sehingga nilai ϑ adalah sebesar 0,64
– 0,85bulan. Hasilnya dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 9 Parameter hasil kalibrasi tahun 2008
Bulan Parameter hasil kalibrasi
ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,08 0,75
0,84 Februari
0,08 0,83
Maret 0,09
0,55 0,84
April 0,09
0,85 Mei
0,09 0,64
Juni 0,09
0,64 Juli
0,10 0,64
Agustus 0,10
0,65 September
0,10 0,65
Oktober 0,10
0,75 0,85
November 0,09
0,84 Desember
0,09 0,84
i. Rata-rata 8 tahun
Berdasarkan data
yang ada,
maka parameter dapat dihitung untuk periode
delapan tahun. Dimana hasil kalibrasi data dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 10 Parameter hasil kalibrasi rata-rata 8 tahun
Bulan Parameter hasil kalibrasi
ϑ
E
ϑ
N
ϑ Januari
0,17 0,46
0,63 Februari
0,15 0,61
Maret 0,19
0,33 0,51
April 0,19
0,51 Mei
0,18 0,51
Juni 0,16
0,49 Juli
0,20 0,53
Agustus 0,22
0,54 September
0,20 0,53
Oktober 0,20
0,46 0,66
November 0,18
0,64 Desember
0,17 0,63
Dari data tersebut, diperoleh nilai rata-rata dari parameter
ϑ
E
yaitu ̅̅̅̅ sebesar 0,183
bulan. Kemudian nilai ϑ
E
yang didapatkan berkisar antara 0,146
– 0,215bulan Tabel 10. Kisaran nilai tersebut lebih besar dibandingkan
nilai ϑ
E
pada tahun 1991, di daerah yang sama. Hal ini disebabkan variabilitas radiasinya
meningkat. Nilai ϑ
E
terendah terdapat pada bulan Februari yaitu pada saat radiasi
minimum 216,6 mmbulan dan ϑ
E
tertinggi terdapat pada bulan Agustus yaitu pada saat
radiasi maksimum 349,7 mmbulan. Nilai parameter
ϑ
N
yang dihasilkan dari parameter-parameter di atas berkisar antara
0,328 - 0,4621bulan lihat Tabel 10. Untuk daerah yang sama, nilai
ϑ
N
yang diperoleh pada tahun 1991 berkisar antara 0,552
– 0,096β Rahayu 1991. Hal ini menunjukkan bahwa
nilai ϑ
N
yang diperoleh sekarang lebih kecil dan dapat diartikan bahwa bagian dari lengas
tanah yang hilang akibat limpasan sekarang lebih kecil dibandingkan tahun 1991. Nilai
ϑ yang diperoleh adalah 0,487
– 0,664bulan. Jika dilihat dari data delapan tahun
tersebut, dapat disimpulkan bahwa nilai rata- rata
ϑ
E
mengalami fluktuasi berdasarkan perubahan
radiasi global
pertahunnya. Sedangkan nilai rata-rata
ϑ mengalami peningkatan setiap tahunnya. Hal ini berarti
bahwa setiap tahunnya terjadi peningkatan kehilangan lengas tanah akibat penguapan dan
limpasan tidak langsung.
4.1.3 Keluaran model Evapoklimatonomi
