Qs = 10.091Qw
0.7718
R² = 0.9576
1 10
100 1
10 100
A n
g k
u ta
n S
e d
im e
n M
e la
y a
n g
to n
h r
Debit Aliran Sungai m
3
det
Gambar 26. Rating curve suspended sediment di PDA Majalaya Fluktuasi sedimen melayang yang terangkut aliran Sungai Citarum Hulu
pada tahun 2007 beserta grafik debit disajikan pada Gambar 27. Dari kedua kurva pada Gambar 27 terlihat bahwa fluktuasi sedimen melayang memiliki
kecenderungan yang sama dengan fluktuasi debit aliran sungai yang mengalir.
40 80
120 160
200 240
10 20
30 40
50 60
01-Jan-07 01-Feb-07
01-Mar-07 01-Apr-07
01-Mei-07 01-Jun-07
01-Jul-07 01-Agust-07
01-Sep-07 01-Okt-07
01-Nop-07 01-Des-07
S u
sp e
n d
e d
s e
d im
e n
t t
o n
h a
ri Q
m
3
d e
t
Tanggal
Discharge Suspended sediment
Gambar 27. Debit aliran sungai dan sedimen melayang PDA Majalaya
4.2 Model MWSWAT
Penggunaan model MWSWAT tergantung pada ketersediaan data yang diperoleh di lokasi penelitian. Periode waktu simulasi dipilih pada rentang waktu
yang ketersediaan datanya lengkap. Ilustrasi ketersediaan data yang diperoleh dari lapang diberikan pada Gambar 28.
1999 2000
2001 2002
2003 2004
2005 2006
2007 2008
2009 2010
Iklim
Curah hujan Temperatur max-min
Kelembaban Kecepatan angin
Radiasi surya
Curah hujan
Stasiun Bandung Stasiun Paseh
Stasiun Cibeureum
Hidrologi
Debit sungai Sedimentasi
Spasial GIS
Penggunaan lahan Peta tanah
Erosi DEM
TAHUN DATA
Gambar 28. Ketersediaan data di lapangan Dengan melihat ketersediaan data pada Gambar 28 maka yang berpotensi
untuk dipilih adalah data pada tahun 2001, 2005 dan 2007. Data debit aliran sungai harian pada tahun 2005 terdapat kekosongan di bulan April sehingga
simulasi pada ketiga tahun tersebut dilakukan pada rentang bulan Mei hingga Desember. Tahun 2001 dipilih sebagai rentang waktu proses kalibrasi model
MWSWAT. 1. Delineasi Sub-DAS
Delineasi atau pembentukan sub-DAS dilakukan secara otomatis Automatic Watershed Delineaation – AWD. Model MWSWAT menggunakan fitur AWD
yang terdapat di MapWindow GIS sebelum melakukan penentuan HRU. Delineasi terhadap peta DEM memberikan batas DAS beserta pembagian sub-DAS yang
menyusunnya. Dengan menggunakan angka treshold ambang batas 10000 terbentuk 15 sub-DAS pada daerah penelitian seluas 20 520.71 ha. Peta DEM
yang telah terdelineasi ditunjukkan pada Gambar 29. Aliran Sungai Citarum bermula dari sub-basin nomor 8 dan memasuki
outlet penelitian di sub-basin nomor 15, sehingga debit simulasi MWSWAT yang dikalibrasi adalah debit yang mengalir pada sub-DAS nomor 15. Panjang sungai
utama hingga mencapai titik outlet adalah 199.96 km. Rincian luas setiap sub- DAS disajikan pada Tabel 8.
Gambar 29. Peta DEM terdelineasi Tabel 8. Luas setiap sub-DAS hasil delineasi MapWindow GIS
Nomor Luas Area
ha
Sub-DAS 1 1208.11
5.89 Sub-DAS 2
2535.02 12.35
Sub-DAS 3 923.81
4.50 Sub-DAS 4
1743.77 8.50
Sub-DAS 5 984.92
4.80 Sub-DAS 6
1763.21 8.59
Sub-DAS 7 1093.10
5.33 Sub-DAS 8
2126.16 10.36
Sub-DAS 9 44.10
0.21 Sub-DAS 10
4303.00 21.97
Sub-DAS 11 6.48
0.03 Sub-DAS 12
1168.15 5.69
Sub-DAS 13 1871.21
9.12 Sub-DAS 14
433.60 2.11
Sub-DAS 15 316.07
1.54 Luas sub-DAS yang terbentuk bervariasi antara 6.48 ha sampai dengan
4303.00 ha. Antara sub-basin yang satu dengan yang lainnya terhubung melalui aliran sungai utama. Penggunaan GIS dalam model MWSWAT memberikan
kemudahan untuk melihat kaitan antar sub-basin dalam hal posisi, aliran air, sedimen, dan zat hara yang terangkut aliran sungai.
2. Penentuan HRU Setiap HRU yang terbentuk merupakan kombinasi khusus dari sub-DAS,
penggunan lahan, jenis tanah dan rentang lereng. Pembagian sub-DAS telah dilakukan pada proses AWD, sehingga penentuan HRU terfokus pada
penambahan informasi penggunaan lahan dan karakteristik tanah. Peta penggunaan lahan dan tanah yang digunakan sebagai input hanya
menyimpan informasi angka ID identity saja. Angka ID tersebut harus dihubungkan
dengan kode
pada database
MWSWAT. Selain
itu, pengelompokkan HRU juga dipisahkan berdasar rentang kemiringan lahan.
Rentang kemiringan lahan yang dimasukkan adalah 0, 3, 15, 30, 45, 60 dan 99 Arsyad, 2009
Pembentukan HRU menggunakan kriteria Multiple HRU’s dengan persen treshold area landuses 10, soil 5 dan slope 5. Hal ini berarti apabila
persentase suatu penggunaan lahan, tanah dan kemiringan berturut-turut di bawah 10, 5 dan 5 dalam suatu sub-DAS maka tidak diikutsertakan dalam
perhitungan.
Gambar 30. Tampilan Hasil HRU
Pemilihan kombinasi angka treshold dalam proses menjalankan model MWSWAT bergantung pada ukuran luas DAS yang diobservasi dan tingkat
ketelitian yang diinginkan oleh user. Perbedaan penggunaan besarnya angka treshold juga akan mempengaruhi output hasil simulasi sehingga penting untuk
menentukan ukuran yang tepat agar simulasi memberikan hasil yang terbaik. Hasil HRU yang terbentuk di daerah penelitian ditulis dalam bentuk file .txt,
seperti ditunjukkan oleh gambar screenshoot pada Gambar 30. Jumlah HRU yang terbentuk 568 pada 15 sub-DAS. Laporan hasil HRU juga memuat kuantitas dan
persentase penggunaan lahan, tanah dan kemiringan lahan di daerah DAS yang terdelineasi. Tampilan output pembentukan HRU disajikan pada Gambar 31.
Gambar 31. HRU yang terbentuk melalui proses Step 2: Creates HRU’s 3. Simulasi Model MWSWAT
Model MWSWAT baru dapat dijalankan setelah file-file input diselesaikan. Periode simulasi selama 8 bulan dimulai dari bulan Mei 2001 sampai dengan
bulan Desember 2001. Fase warm up model percobaan penggunaan model dilakukan dengan menggunakan data periode 1 Januari 2000 – 30 April 2001.
Fase warm up model MWSWAT adalah bagian dari proses yang paling esensial
untuk memantapkan kondisi base flow aliran dasar pada simulasi hingga kondisi keseimbangan dalam proses hidrologi tercapai.
Beberapa metode harus dipilih terlebih dahulu sebelum dilakukan simulasi, yang disesuaikan dengan periode simulasi, sumber data iklim, perhitungan curah
hujan, aliran sungai, frekuensi waktu simulasi dan opsi file-file yang dibuat. Untuk RainfallRunoffRouting menggunakan DailyCNDaily, Rainfall distribution
menggunakan Skewed normal, perhitungan ET potensial dengan metode Penman – Monteith, untuk Channel water routing dipilih metode Muskingum, sedangkan
Crack flow dan Channel dimensions menggunakan pilihan Not active. Hasil simulasi sebagai output model MWSWAT diberikan dalam bentuk
harian, bulanan maupun iktisar tahunan. Output simulasi dapat ditemukan pada file output.txt di dalam folder TxtInOut. Tampilan hasil simulasi pada tahun 2001
dengan periode bulanan diperlihatkan pada Gambar 32.
Gambar 32. Tampilan hasil simulasi pada tahun 2001 Hasil simulasi debit aliran Sungai Citarum Hulu periode bulanan dengan
model MWSWAT dan data observasi lapangan disajikan pada Gambar 33. Hubungan antara debit hasil simulasi dan hasil observasi secara statistik dapat
dilihat pada Gambar 34.
5 10
15 20
25 30
5 10
15 20
25 30
Mei Juni
Juli Agustus
September Oktober
November Desember
P m
m Q
c m
s
Bulan 2001
P mm Qobservasi
Qsimulasi
Gambar 33. Data debit hasil simulasi dan hasil observasi sebelum kalibrasi model
y = 1.168x + 0.867 R² = 0.482
5 10
15 20
25
5 10
15 20
25
S im
u la
si
Observasi
Gambar 34. Perbandingan statistik R
2
debit hasil simulasi dan hasil observasi Hasil yang diperoleh menunjukkan base flow dan peak flow debit simulasi
melebihi data observasi. Dengan menggunakan perbandingan statistik antara debit hasil simulasi model dan hasil observasi lapang periode bulanan didapatkan nilai
R
2
sebesar 0.48 dan NSE sebesar 0.56. Nilai tersebut lebih besar bila dibandingkan dengan perbandingan statistik periode harian, yaitu 0.20 untuk R
2
dan 0.12 pada nilai NSE.
Nilai perbandingan debit bulanan tersebut ternyata lebih rendah performanya bila dibandingkan dengan simulasi untuk sedimen melayang. Grafik
sedimen melayang hasil simulasi berada di bawah data hasil observasi pada peak flow maupun pada base flow. Secara statistik hubungan hasil simulasi dan data
observasi digambarkan pada nilai R
2
sebesar 0.52 dan 0.31 untuk nilai NSE. Sama halnya seperti debit, angka statistik harian untuk sedimen melayang lebih rendah
dari periode bulanannya, yaitu 0.01 NSE dan 0.16 untuk R
2
.
10 20
30 40
50 60
70 80
Mei Juni
Juli Agustus
September Oktober
November Desember
Q se
d t
o n
d ay
Bulan 2001
Sed_observasi Sed_simulasi
Gambar 35. Data sedimen melayang hasil simulasi dan hasil observasi sebelum kalibrasi model
y = 0.858x - 18.68 R² = 0.522
10 20
30 40
50 60
70 80
10 20
30 40
50 60
70 80
S im
u la
si
Observasi
Gambar 36. Perbandingan statistik R
2
sedimen melayang hasil simulasi dan hasil observasi
Hasil simulasi sedimen melayang aliran Sungai Citarum Hulu periode bulanan dan data hasil observasi lapangan dapat dilihat pada Gambar 35.
Hubungan antara sedimen melayang hasil simulasi dan hasil observasi secara statistik ditunjukkan pada Gambar 36.
4.3 Kalibrasi Model MWSWAT
