Pendugaan neraca air, erosi, dan sedimentasi menggunakan aplikasi Tank Model dan metode musle di Sub Das Cilebak kabupaten Bandung

PENDUGAAN NERACA AIR,

EROSI, DAN SEDIMENTASI MENGGUNAKAN

APLIKASI

TANK MODEL

DAN METODE MUSLE

DI SUB DAS CILEBAK KABUPATEN BANDUNG

CANDRA RAHMAT SAHAYANA

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

PENDUGAAN NERACA AIR,

EROSI, DAN SEDIMENTASI MENGGUNAKAN

APLIKASI

TANK MODEL

DAN METODE MUSLE

DI SUB-DAS CILEBAK KABUPATEN BANDUNG

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Kehutanan Pada Fakultas Kehutanan

Institut Pertanian Bogor

CANDRA RAHMAT SAHAYANA E14061839

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

3

RINGKASAN

CANDRA RAHMAT SAHAYANA (E14061839). Pendugaan Neraca Air, Erosi, dan Sedimentasi, Menggunakan aplikasi Tank Model dan Metode MUSLE di Sub-DAS Cilebak, Kabupaten Bandung. Dibimbing oleh NANA MULYANA ARIFJAYA

Berbagai metode telah banyak dikembangkan untuk menduga besarnya erosi, salah satunya adalah metode MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation). Di Indonesia metode MUSLE masih jarang digunakan karena tidak semua lokasi mempunyai data limpasan, sedangkan metode MUSLE membutuhkan data limpasan sebagai faktor penduga besarnya erosi. Dalam penelitian ini metode MUSLE dikombinasikan dengan Tank Model, dimana Tank Model digunakan untuk mengetahui besarnya limpasan yang nantinya digunakan sebagai input metode MUSLE.

Penelitian dilaksanakan di Sub-DAS Cilebak, Desa Nagrak, Kecamatan Pacet, Kabupaten Bandung, Provinsi Jawa Barat. Tujuan penelitian ini adalah : 1) Mengkaji laju sedimen dan erosi, 2) Mengaplikasikan Tank model dan metode MUSLE berbasis data SPAS. Tahap penelitian meliputi : 1) Analisis hubungan debit aliran sungai dengan tinggi muka air, 2) Analisis input Tank Model, 3) Analisis hidrograf, 4) Analisis output Tank Model , 5) Analisis laju sedimen dan erosi dengan metode MUSLE ,6) Analisis neraca air. Luas Sub-DAS Cilebak sebesar 413,57 ha, dengan penutupan lahan sebagai berikut : semak 139,64 ha (33,76%), hutan 46,42 ha (11,22%), Kebun 1,39 ha (0,34%), pemukiman 37,59 ha (9,09%), sawah irigasi 28,86 ha (6,98%), dan tegalan atau ladang 159,67 ha (38,61%). Jenis tanah di Sub-DAS Cilebak di dominasi oleh tanah regosol dengan luas 221,89 ha (53,7%) dan tanah aluvial seluas 191,68 ha (46,3%).

Berdasarkan hasil kalibrasi data diperoleh hubungan tinggi muka air dengan debit aliran, yaitu Q = 153,5 TMA3,353 dengan R2 = 0,955, dimana ; TMA adalah tinggi muka air (m) dan Q adalah debit (m3s-1), dan hubungan debit aliran dengan laju sedimen, yaitu Qs = 7,618 Q2,267 dengan R2 = 0,921, dimana ; Qs adalah sedimentasi (ton hari-1) dan Q adalah debit (m3s-1). Jumlah curah hujan tahun 2009 sebesar 1.166,2 mm tahun-1 dan jumlah curah hujan pada tahun 2010 sebesar 1.147,3 mm 7bulan-1. Total laju sedimen observasi pada tahun 2009 sebesar 276,678 ton tahun-1 dan pada tahun 2010 sebesar 105,635 ton 7bulan-1. Total laju sedimen MUSLE pada tahun 2009 sebesar 134,197 ton tahun-1 dan pada tahun 2010 sebesar 185,449 ton 7bulan-1. Hubungan laju sedimen observasi dengan laju sedimen kalkulasi model MUSLE menunjukkan korelasi yang kuat dengan persamaan regresi Qsm = 3,080 Qs - 0,002 dan R2 = 0,792, dimana ; Qsm

adalah sedimentasi MUSLE (ton hari-1)dan Qs adalahsedimentasi hasil observasi (ton hari-1).

Hasil optimasi Tank Model diperoleh nilai parameter dengan R = 0,67, dimana aliran Sub-DAS Cilebak pada tahun 2009 surface flow (Ya2) sebesar 28,11% (219,27 mm), kemudian intermediate flow (Yb1) sebesar 30,66% (239,15 mm), sub-base flow (Yc1) dengan persentase tertinggi sebesar 32,89% (256,53 mm), dan base flow (Yd1) sebesar 8,33% (64,99 mm). Berdasarkan hasil perhitungan neraca air, Sub-DAS Cilebak mengalami surplus sebesar 30,84 mm. Kata kunci : Tank Model, neraca air, metode MUSLE.

SUMMARY

CANDRA RAHMAT SAHAYANA (E14061839). Water balance estimate, erosion, and sedimentation, with tank model application and MUSLE method at Cilebak Sub-Watershed, district of Bandung. Under supervision of NANA MULYANA ARIFJAYA

Many methods have been developed to estimate the amount of erosion, one of them is MUSLE method (Modified Universal Soil Loss Equation). MUSLE method rarely used in Indonesia because laek of run off data, and MUSLE method need run off data as erosion predict factor. In this research MUSLE method combined with tank model, which tank model used to calculate the run off which will use as input to MUSLE method.

The research located at Cilebak Sub-Watershed, Nagrak Village, Pacet Sub-District, Bandung District, and West Java. The objective of this research are : 1) Study of sedimentation and erosion rates, 2) Tank Model application. The step of research were : 1) Correlation analysis between discharge and the water level, 2) Tank Model input analysis, 3) Hydrograph analysis, 4) Analysis Tank Model output, 5) Analysis of sediment and erosion rate with MUSLE method (Modification of Universal Soil Loss Equation), 6) Analysis water balance. Area of Cilebak Sub-Watershed 413,57 ha, with land cover area consist of 139,64 ha (33,76%) shrubs, 46,42 ha (11,22%) forest, 1,39 ha (0,34%) mixed garden, 37,59 ha (9,09%) settlement, 28,86 ha (6,98%) irrigated rice, and 159,67 ha (38,61%) upland agriculture. Soil type at Cilebak Upper catchment dominated by regosol 221,89 ha (53,7%) and alluvial 191,68 ha (46,3%).

Base on hydrologic data calibration results obtained correlation between water level and discharge was Q = 153,5 TMA3,353, with R2 = 0,955, where ; TMA is water level (m) and Q is discharge (m3s-1), and correlation between discharge and sediment rate was Qs = 7,618 Q2,267 with R2 = 0,921, which ; Qs is sediment rate (ton day-1) and Q is discharge (m3s-1). Total rainfall in 2009 was 1.166,2 mm year-1 and total rainfall in 2010 was 1.147,3 mm 7month-1. Total sediment rate in 2009 was 276,678 ton year-1 and total sediment observation in 2010 was 105,635 ton 7month-1. Total sediment rate MUSLE in 2009 was 121,243 ton year-1 and total sediment rate in 2010 was 174,45 ton 7month-1. Correlation between sediment rate observation and sediment rate of calculated MUSLE method showed a high correlation with regression equation was Qsm = 0,380 Qs - 0,002

dan R2 = 0,792, which ; Qsm is sediment rate with MUSLE method (ton day-1)

and Qs is sediment rate observation (ton day-1).

Tank Model optimization results obtained with parameter values R = 0,67, where the flow of Cilebak Sub-Watershed, in the year 2009 surface flow (Ya2) of 28,11% (219,27 mm), then intermediate flow (Yb1) of 30,66% (239,15 mm), the sub-base flow with the highest percentage of (Yc1) 32,89% (256,53 mm), and base flow (Yd1) 8,33% (64,99 mm). From water balance calculate result, Cilebak Sub-Watershed is surplus at amounted 30,84 mm.

5

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Pendugaan Neraca Air, Erosi, dan Sedimentasi, Menggunakan Aplikasi Tank Model dan Metode MUSLE di Sub-DAS Cilebak, Kabupaten Bandung adalah benar-benar karya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tingggi atau lembaga manapun. Sumber dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini.

Bogor, April 2011

Candra Rahmat Sahayana NRP E14061839

Judul Skripsi : Pendugaan Neraca Air, Erosi, dan Sedimentasi menggunakan Aplikasi Tank Model dan Metode MUSLE di Sub-DAS Cilebak, Kabupaten Bandung.

Nama Mahasiswa : Candra Rahmat Sahayana

NRP : E14061839

Menyetujui, Dosen Pembimbing

Ir. Nana Mulyana Arifjaya, MSi NIP 19660501 199203 1005

Mengetahui,

Ketua Departemen Manajemen Hutan Fakultas Kehutanan

Institut Pertanian Bogor

Dr. Ir. Didik Suharjito, MS NIP 19630401 199403 1001

7

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah, serta karunia-Nya, sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaiakan rangkaian kegiatan pekuliahan sampai terselesaikannya skripsi ini dengan baik. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Bapak Ir. Nana Mulyana Arifjaya, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing penulis selama proses penyusunan skripsi. Selain itu, terima kasih penulis sampaikan pula kepada pihak BP DAS Citarum-Ciliwung Bogor yang telah mengizinkan dalam melakukan penelitian dan menyediakan data untuk di analisis. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah mendukung dan membantu dalam penyusunan karya ilmiah ini,

serta seluruh keluarga atas do’a dan kasih sayangnya.

Penulis menyadari dalam pembuatan skripsi ini jauh dari sempurna, dan ketidaksempurnaan itu selayaknya menjadi tanggung jawab penulis. Untuk itu atas kekurangannya penulis memohon maaf. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi penyempurnaan skripsi ini sehingga dapat digunakan sebagaimana mestinya.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat.

Bogor, April 2011 Penulis

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Nganjuk, Jawa Timur pada tanggal 28 Mei 1989 sebagai anak ke-tiga dari empat bersaudara pasangan Syamsul Anam dan Nurul Chotimah. Penulis memulai pendidikan di SDN Babadan V pada tahun 1994 dan menyelesaikannya pada tahun 2000, kemudian penulis melanjutkan ke MTsN Termas Baron pada tahun 2000 dan menyelesaikannya pada tahun 2003, dan melanjutkan di SMAN 1 Kertosono pada tahun 2003 dan menyelesaikannya pada tahun 2006. Pada Tahun 2006 penulis masuk Institut Pertanian Bogor melaui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru), pada tahun 2007 penulis masuk program Mayor Departemen Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan, Intitut Pertanian Bogor.

Selama mengikuti perkuliahaan di Fakultas Kehutanan penulis merupakan anggota FMSC (Forest Management Student Club) dan IFSA (International Forester Student Accociation) pada tahun 2008. Penulis telah melaksanakan Prakrek Pengenalan Ekosistem Hutan (P2EH) di Kamojang dan Leuweung Sancang, Kabupaten Garut, Provinsi Jawa Barat pada tahun 2008 dan Praktek Pengelolaan Hutan (P2H) di Hutan Pendidikan Gunung Walat, Kabupaten Sukabumi, dan KPH Cianjur Unit III Jawa Barat pada tahun 2009. Pada tahun 2010, penulis melakukan Praktek Kerja Lapang (PKL) di IUPHHK-HA PT Timberdana Kalimantan Timur. Selain itu penulis pernah menjadi assisten praktikum mata kuliah Hidrologi Hutan dan mata kuliah Pengelolaan DAS. Penulis pernah mengikuti proyek sebagai surveyor evaluasi Rehabilitasi Hutan dan Lahan (RHL) Departemen Kehutanan dan sebagai surveyor proyek pembuatan sumur resapan untuk menanggulangi banjir di Jakarta.

Sebagai syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Institut Pertanian Bogor, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul ’’Pendugaan Neraca Air, Erosi, dan Sedimentasi menggunakan Aplikasi Tank Model dan Metode MUSLE di Sub-DAS Cilebak Kabupaten Bandung’’, di bawah bimbingan Ir. Nana Mulyana Arifjaya, M.Si.

9

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah, serta karunia-Nya, sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaiakan rangkaian kegiatan pekuliahan sampai terselesaikannya skripsi ini dengan baik. Pada Kesempatan ini penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang tua penulis Bapak Syamsul Anam dan Ibunda Nurul Chotimah yang

senantiasa melantunkan do’anya dan tanpa keluh kesah mencari rizki untuk kesuksesan anak tercinta.

2. Kakak tercinta Andy Cholid Mawardi, Hengky Fatchulloh Annur, Farida Sulistyaningsih, dan adik tersayang Hidiyah Ayu Ratna Ma’rufah yang tak henti-henti dengan ikhlas memberikan semangat, senyum, dan do’anya kepada penulis. Keponakan penulis Brilian Esa Bima Chofa Nanda atas dukungan yang diberikan melalui tawa polosnya, serta keluarga besar Bapak Qosim dan

Bapak Toyibin yang selalu memberikan dukungan, do’a, dan motivasi kepada penulis.

3. Bapak Ir. Nana Mulyana Arifjaya, M.Si selaku dosen pembimbing yang dengan ketulusan dan keikhlasan beliau dalam membimbing, memberikan ilmu, dan nasehat kepada penulis dalam penyelesaian skripisi dan juga pesan moral dalam menjalani kehidupan.

4. Bapak Dr. Ir. Omo Rusdiana, MSc sebagai penguji ujian komprehensif, Bapak Ir. Yulius Hero, MSc sebagai ketua sidang pada ujian komprehensif. Terima kasih atas ilmu, pesan, dan nasehat yang diberikan kepada penulis.

5. Bapak Dana dan mas Suyono beserta keluarga yang telah menyediakan tempat menginap selama kegiatan penelitian dan membantu penulis dalam mengambil data di lapangan.

6. Bapak Sugeng, Bapak Cecep Firman, dan seluruh staf BPDAS Citarum-Ciliwung yang telah menyediakan tempat untuk penelitian dan data untuk dianalisis.

7. Keluarga besar Domino Adnan Rifaie Ulya, S.Hut, Ammar Afif Abdul Adzim, S.Hut, Anggi Putri Antika, SE, Dinda Nurmawan, S.Hut, Suryo Arimurti, S.Tp, dan Tubagus Luqmaniandri. Terima kasih atas kerja sama dan kebersamaan menjalani kehidupan baik suka maupun duka.

8. Sahabat terbaik dalam menjalani keseharian, menggapai cita, dan menatap masa depan yang lebih baik dan selalu menghadirkan keceriaan dimanapun berada Asep Dahlan Farid, Handoko Agung Prabowo, S.Hut, Ifki Arif Widya Putra, S.Hut, Yayat Syarif Hidayatulloh, Yoyok Wirastanto, Yudhisthira Apriyanto, dan Yuliatno Budi Santoso.

9. Sahabat yang tergabung dalam anggota SSCC (Subhan Sari Club Cin) Subhan Sari, S.Hut, Paskari Ariska Wayana, S.Hut, Woro Sutia Lestari, S.Hut, Agus Darmanto, S.Hut, Rizki Rahadhika, Nosesa Hijriyanto, Sukesti Budiarti, S.Hut, dan Ana Dariana, S.Hut. Terima kasih atas kebersamaan, canda, dan tawa selama ini, semoga semua bisa mengambil pelajaran dari setiap permainan yang telah dilakukan: berhati-hati dalam mengambil keputusan seperti saat melakukan service, penuh semangat, ambisi, dan sekuat tenaga dalam meraih mimpi seperti saat melakukan smash, dan selalu menempatkan diri sebaik mungkin seperti menempatkan bola saat melakukan netting ataupun droup shot.

10.Kakak seperguruan penulis di Laboratorium Hidrologi dan DAS Alan Fernando Bangun, S.Hut, Aswin Rahadian, S.Hut, Tyas Sulistyowati, S.Hut, Syampadzi Nurroh, S.Hut. Terima kasih atas semua bantuan yang diberikan kepada penulis dalam proses mengerjakan dan menyelesaikan skripsi.

11.Penghuni villa merah musim 2010/2011 Rato Firdaus, Empuru Saepulloh, Okto Siringo-ringo, Ari, Ridwan, Ian, dan Ardi. Terima kasih atas semua bantuan yang diberikan kepada penulis.

12.Keluarga besar MNH 43, khususnya teman - teman dan adik seperguruan di Laboratorium Hidrologi dan DAS.

13.Sheila On7, 3 idiots, dan semua pemusik aliran koplo yang karyanya selalu menemani penulis dan menjadi inspirasi dalam menyelesaikan skripsi ini. 14.Semua pihak yang telah membantu proses penyelesaian skripsi yang tidak

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... vi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang. ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Manfaat Penelitian ... 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1 Aplikasi Tank Model ... 3

2.2 Hubungan Hutan Dengan Air ... 4

2.3 Hubungan Hutan Dengan Sedimentasi ... 5

2.4 Hubungan Hujan Dengan Debit ... 5

2.5 Metode MUSLE ... 6

BAB III. METODOLOGI ... 7

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 7

3.2 Alat dan Bahan ... 7

3.3 Tahapan Penelitian ... 8

3.4 Analisis Data ... 9

3.4.1 Analisis Curah Hujan ... 9

3.4.2 Analisis hubungan debit aliran sungai (Q) dengan debit sedimen (Qs) ... 9

3.4.3 Analisis hidrograf ... 10

3.5 Pengolahan Data Input Tank Model ... 11

3.6 Pengolahan Data Evapotranspirasi ... 13

3.7 Analisis Laju Erosi ... 13 3.7.1 Model MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation) 13

BAB IV KONDISI UMUM ... 15

4.1 Letak dan Luas ... 15

4.2 Topografi... 16

4.3 Tanah... 17

4.4 Penggunaan Lahan ... 17

4.5 Kondisi Sosial Ekonomi ... 18

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 19

5.1 Analisis Curah Hujan ... 19

5.2 Analisis Debit Aliran ... 21

5.3 Analisis Evapotranspirasi... 24

5.4 Analisis Hidrograf ... 24

5.5 Analisis Input Tank Model ... 26

5.6 Analisis Output Tank Model ... 26

5.7 Analisis Laju Sedimentasi... 32

5.7.1 Laju Sedimentasi Hasil Observasi ... 32

5.7.2 Laju Sedimentasi Aliran Lateral (Surface Flow) dan Base Flow ... 34

5.7.3 Laju Sedimentasi di Sub-DAS Cilebak ... 35

5.7.4 Analisis Hubungan Laju Sedimentasi Observasi dengan Laju Sedimentasi Musle ... 38

5.8 Analisis Neraca Air di Sub-DAS Cilebak ... 39

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 40

6.1 Kesimpulan ... 40

6.2 Saran ... 40

DAFTAR PUSTAKA ... 41

ii

DAFTAR TABEL

No Halaman

1. Luasan Sub-DAS Cilebak berdasarkan kemiringan lahan ... 17

2. Luasan Sub-DAS Cilebak berdasarkan penutupan lahan... 18

3. Hasil pengolahan data TMA di lapangan untuk mencari debit aliran dengan menggunakan persamaan Manning ... 22

4. Hasil perhitungan hidrograf aliran di Sub-DAS Cilebak ... 26

5. Dua belas parameter Tank Model di Sub-DAS Cilebak... 27

6. Indikator keandalan Tank Model di Sub-DAS Cilebak ... 28

7. Komponen Tank Model hasil optimasi ... 29

DAFTAR GAMBAR

No Halaman

1. Skema representasi Tank Model... 11

2.Peta sebaran kelas lereng Sub-DAS Cilebak ... 16

3. Peta jenis tanah di Sub-DAS Cilebak... 17

4. Peta penggunaan lahan di Sub-DAS Cilebak ... 19

5.Grafik fluktuasi curah hujan harian tanggal 1 Januari 2009 sampai 31 Juli 2010 ... 20

6. Diagram curah hujan bulanan bulan Januari 2009 – Juli 2010 ... 21

7. Discharge rating curve Sub-DAS Cilebak ... 23

8. Grafik hubungan antara curah hujan, debit, dan TMA ... 24

9. Hidrograf aliran di Sub-DAS Cilebak ... 26

10. Akumulasi debit aliran hasil optimasi Tank Model ... 30

11. Level air pada Tank A tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010 ... 31

12. Level air pada Tank B tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010 ... 31

13. Level air pada Tank C tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010 ... 32

14. Level air pada Tank D tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010 ... 32

15. Grafik hubungan laju sedimentasi dengan debit aliran ... 34

16. Grafik hubungan laju sedimen dengan debit observasi dan debit kalkulasi Tank Model ... 35

17.Diagram laju sedimen bulanan di Sub-DAS Cilebak ... 36

18.Grafik hubungan laju sedimen regresi dengan laju sedimen kalkulasi model MUSLE ... 39

vi

DAFTAR LAMPIRAN

No Halaman 1. Analisis Hubungan Debit Aliran dengan Tinggi Muka Air

di Sub-DAS Cilebak ... 44

2. Hubungan Debit Sedimen Harian dengan Debit Aliran di Sub-DAS Cilebak ... 45

3. Gambar Penampang Stasiun Pengamatan Arus Sungai (SPAS) ... 46

4. Cara Perhitungan Debit Harian ... 47

5. Cara Perhitungan Hidrograf Satuan ... 49

6. Rekapitulasi Data Curah Hujan Harian Tahun 2009... 50

7. Rekapitulasi Data Curah Hujan Harian Tahun 2010... 51

8. Rekapitulasi Data Tinggi Muka Air (TMA) Harian Tahun 2009 ... 52

9. Rekapitulasi Data Tinggi Muka Air (TMA) Harian Tahun 2010 ... 53

10. Debit Aliran Harian Hasil Observasi Tahun 2009 ... 54

11. Debit Aliran Harian Hasil Observasi Tahun 2010 ... 55

12. Sedimentasi Harian Hasil Observasi Tahun 2009 ... 56

13. Sedimentasi Harian Hasil Observasi Tahun 2010 ... 57

14. Data Evapotranspirasi Harian Tahun 2009 ... 58

15. Data Evapotranspirasi Harian Tahun 2010 ... 59

16. Debit Harian Tahun 2009 Hasil Kalkulasi Tank Model ... 60

17. Debit Harian Tahun 2010 Hasil Kalkulasi Tank Model ... 61

18. Jumlah Sedimentasi Dari Sub-DAS Tahun 2009 ... 62

19. Jumlah Sedimentasi Dari Sub-DAS Tahun 2010 ... 63

20. Sedimentasi Lateral Flow dan Base Flow Tahun 2009 ... 64

21. Sedimentasi Lateral Flow dan Base Flow Tahun 2010 ... 65

22. Jumlah Sedimentasi metode MUSLE Tahun 2009 ... 66

24. Nilai Faktor Erodibilitas Tanah (K), Panjang dan Kemiringan Lereng (LS), Pengelolaan Tanaman (C), dan Tindakan Konservasi (P) ... 68 25. Lokasi Penelitian di Sub-DAS Cilebak ... 71 26. Alat yang Digunakan Dalam Penelitian ... 72

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kondisi suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) dipengaruhi oleh kondisi sungainya, debit air sungai akan berkurang jika keadaan seperti hutan di sekitar DAS menjadi gundul, tandus, dan kritis. Untuk mengatasi hal tersebut, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah tidak menebang pohon di hutan sembarangan terutama di daerah hulu dan melakukan rehabilitasi lahan. Jika hutan di DAS ditebangi dan menjadi lahan gundul sehingga keadaannya menjadi berubah, maka akan menyebabkan banyak air hujan yang dahulu tersimpan lebih lama dalam lingkungan DAS akhirnya cepat lolos dan mengalir menjadi air lepasan (run-off).

Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan suatu usaha keseluruhan untuk mengambil manfaat dari pengaruh-pengaruh hutan yang telah diketahui terhadap aliran sungai, karena itu secara jelas berkenaan dengan volume, pengaturan waktu, dan kualitas produksi air hutan. Untuk mengetahui kualitas dari suatu DAS dibangun sebuah Stasiun Pengamatan Arus Sungai (SPAS) yang dapat digunakan untuk mengamati volume, debit, dan laju sedimentasi pada suatu DAS atau Sub-DAS tersebut.

Debit aliran sungai dapat dijadikan petunjuk mampu tidaknya DAS berperan sebagai pengatur proses, khususnya dari segi hidrologi. Selain itu, dari sistem keluaran DAS tersebut dapat dievaluasi kondisi DAS yang bersangkutan. Dengan demikian masukan ke dalam suatu DAS dapat dioptimalkan menjadi suatu keluaran yang baik dengan mengatur kondisi biofisik yang ada pada DAS tersebut. Perubahan penggunaan lahan pada suatu DAS akan dapat mengakibatkan perubahan efektifitas perlakuan DAS. Perubahan lahan juga dapat mengakibatkan perubahan besarnya erosi pada saat terjadinya hujan. Pada saat ini telah banyak metode yang dikembangkan untuk menduga besarnya erosi tersebut, salah satu metode yang digunakan adalah metode MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation).

Metode MUSLE merupakan suatu metode hasil modifikasi dari metode yang sudah ada sebelumnya, yakni metode USLE (Universal Soil Loss Equation). Dalam menduga besarnya erosi yang terjadi, metode MUSLE tidak menggunakan faktor energi hujan sebagai faktor penentu besarnya erosi, akan tetapi faktor yang menentukan besarnya erosi adalah limpasan. Metode MUSLE tidak menggunakan

sediment delivery ratio (SDR), karena besarnya sedimen yang terjadi sudah menggambarkan erosi yang terjadi. Dalam penelitian ini untuk memperoleh data limpasan yang akan digunakan sebagai input dalam metode MUSLE, diperoleh dari hasil optimasi aplikasi Tank Model.

Aplikasi Tank Model adalah sebuah model hidrologi yang dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik dari sebuah Sub-DAS atau DAS. Model ini dapat memberikan informasi mengenai kualitas air dan untuk memprediksi banjir. Model ini menerima masukan data harian hujan, evapotranspirasi dan debit sungai dalam satuan mm/hari sebagai parameter Tank Model.

1.2 Tujuan

Tujuan dari kegiatan penelitian ini adalah :

1. Mengkaji laju sedimen dan erosi di Sub-DAS Cilebak dengan menggunakan metode MUSLE.

2. Mengaplikasikan Tank Model dan metode MUSLE berbasis data SPAS. 3. Mengkaji neraca air di Sub-DAS Cilebak.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :

1. Memberi informasi kondisi Sub-DAS Cilebak sebagai pertimbangan dalam pengelolaan DAS dan rehabilitasi lahan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Aplikasi Tank Model

Tank Model adalah salah satu model hidrologi yang digunakan untuk menganalisis karakteristik aliran sungai. Model ini dapat memberikan informasi mengenai kualitas air dan untuk memprediksi banjir. Model ini menerima masukan data harian hujan, evapotranspirasi dan debit sungai dalam satuan mm/hari sebagai parameter Tank Model. Tank Model tersusun atas 4 reservoir

vertikal, dimana bagian atas mempresentasikan surface reservoir, dibawahnya

intermediate reservoir, kemudian sub-base reservoir dan paling bawah base reservoir. Dalam konsep Tank Model ini air dapat mengisi reservoir dibawahnya dan bisa terjadi sebaliknya apabila evapotranspirasi sedemikian berpengaruh (Setiawan 2003).

Tank Model yang telah divalidasi dan telah diuji keabsahannya dengan tolak ukur koefisien determinasi (R2) dapat dilanjutkan untuk analisis hidrologi salah satunya adalah simulasi perubahan tata guna lahan dan kaitannya terhadap ketersediaan air atau debit sungai. (Harmailis et al 2001, diacu dalam Wulandari 2008)

Aplikasi Tank Model juga pernah digunakan pada penelitian-penelitian sebelumnya, pada penelitian yang dilakukan oleh Kurniawati pada tahun 2008 di Sub-DAS Cisadane hulu dengan luas area 1.783,9 Ha, didapat nilai R2 sebesar 0,89, hal ini menunjukkan bahwa Tank Model dapat mempresentasikan kondisi hidrologi di Sub-DAS Cisadane hulu dengan cukup akurat. surface flow (Ya2)

sebesar 29,39 %, intermediate flow (Yb1) 9,43 %, sub-base flow (Yc1) 39,44 %,

dan Base flow (Yd1) 21,28 %. Selain penelitian yang dilakukan oleh Kurniawati

pada tahun 2008, aplikasi Tank Model juga telah digunakan pada beberapa penelitian lain, salah satunya adalah penelitian yang dilakukan oleh Rahadian tahun 2009. Penelitian dilakukan di Sub-DAS Cimanuk dengan luas cathment area 258,94 Ha, dari penelitian tersebut didapat nilai R2 sebesar 0,85, hal ini menunjukkan bahwa Tank Model dapat mempresentasikan kondisi hidrologi di

Sub-DAS Cimanuk dengan cukup akurat, surface flow (Ya2) sebesar 36,85 %, intermediate flow (Yb1) 40,19 %, sub-base flow (Yc1) 20,38 %, dan Base flow

(Yd1) 2,58 %.

2.2 Hubungan Hutan dengan Air

Dalam pengelolaan DAS (Sheng 1968, diacu dalam Hariyadi 1988), dimana akan lebih banyak menyangkut daerah aliran sungai yang berhutan dan yang ditutupi oleh tanaman pertanian lainnya, dalam kaitannya dengan 3 unsur pokok yang perlu diperhatikan, yaitu: lahan, kondisi sosial ekonomi, dan manajemen. Dari gambaran tersebut maka pengelolaan DAS dapat didefinisikan sebagai manajemen dari lahan untuk tujuan produksi air (water yield) dengan kualitas yang optimum, pengaturan hasil air, dan stabilitas tanah yang maksimal serta produk-produk lainnya. Sehubungan dengan hal itu, maka ada beberapa faktor yang dapat diubah dalam kegiatan pengelolaan DAS adalah (Purwanto, 1992) :

1. Tata guna lahan dan jenis vegetasi 2. Topografi dan kelerengan

3. Kesuburan tanah pada batas-batas tertentu sifat fisik tanah.

Keberadaan tajuk tanaman dapat mengurangi erosivitas hujan dan aliran permukaan (suface run off) dengan mengintersepsi curah hujan yang jatuh di atasnya, namun pengaruh tajuk tanaman menjadi kurang berarti pada saat terjadi hujan lebat dengan intensitas tinggi.

Dalam Masduqi (2007) Fungsi utama hutan dalam kaitan dengan hidrologi adalah sebagai penahan tanah yang mempunyai kelerengan tinggi, sehingga air hujan yang jatuh di daerah tersebut tertahan dan meresap ke dalam tanah untuk selanjutnya akan menjadi air tanah. Air tanah di daerah hulu merupakan cadangan air bagi sumber air sungai. Oleh karena itu hutan yang terjaga dengan baik akan memberikan manfaat berupa ketersediaan sumber-sumber air pada musim kemarau. Sebaiknya hutan yang gundul akan menjadi malapetaka bagi penduduk di hulu maupun di hilir. Pada musim hujan, air hujan yang jatuh di atas lahan yang gundul akan menggerus tanah yang kemiringannya tinggi. Sebagian besar air hujan akan menjadi aliran permukaan dan sedikit sekali infiltrasinya. Akibatnya

5

adalah terjadi tanah longsor dan atau banjir bandang yang membawa kandungan lumpur. Pada musim kemarau cadangan air tanah tidak mencukupi, sehingga kemungkinan besar akan terjadi kekurangan air pada daerah hilir atau kekeringan pada lahan pertanian.

2.3 Hubungan Hutan dengan Sedimentasi

Hutan yang terjaga baik, kandungan humusnya tidak banyak terbawa ke air sungai karena hujan yang jatuh di atas tanah hutan sebagian besar meresap ke dalam tanah dan kandungan humus akan teradsorpsi oleh komponen tanah, sehingga tidak sampai masuk ke air tanah dan sumber air. Sebaliknya, hutan yang telah rusak, erosi permukaan tanah hutan cukup besar. Humus akan terbawa oleh limpasan permukaan dan masuk ke sungai. Jadi, kandungan bahan organik alami yang tinggi dalam air sungai mengindikasikan kondisi hulu DAS yang hutannya telah rusak.

Kandungan padatan dalam air sungai berasal dari air limbah atau hasil erosi di hulu sungai. Terdapat perbedaan yang mencolok antara padatan yang berasal dari erosi dan air limbah. Padatan dari erosi umumnya adalah padatan yang mudah mengendap (settleable solid) karena mempunyai ukuran partikel yang besar, sementara padatan dari air limbah cenderung berukuran kecil dan tersuspensi, bahkan terlarut. Pada musim hujan, kandungan lumpur yang sangat tinggi akan terbawa sampai ke hilir karena debit air yang besar. Tetapi, pada musim kemarau dengan debit yang kecil, lumpur telah mengendap di daerah hulu. Hal ini akan menjadi permasalahan yang serius berupa terjadinya pendangkalan pada waduk.Jadi kandungan lumpur yang sangat besar pada musim hujan dapat dijadikan indikator telah rusaknya hutan di daerah hulu (Masduqi 2007)

2.4 Hubungan Hujan dengan Debit

Debit aliran sungai berubah menurut waktu yang dipengaruhi oleh terjadinya hujan. Pada musim hujan debit akan mencapai maksimum dan pada saat musim kemarau akan mencapai minimum. Rasio debit maksimum (Qmaks)

tersebut. Semakin kecil rasio maka semakin baik keadaan vegetasi dan tata guna lahan suatu DAS, dan sebaliknya (Arsyad 2006).

Menurut penelitian Wirosoedarmo et al. (1999 ; diacu dalam Sulistyowati 2010) dengan luas lahan 180 hektare di lokasi perumahan Buring Satelit Malang dapat diketahui besarnya limpasan permukaan sebelum ada perumahan adalah 15,4879 m3/hari, sedangkan setelah ada perumahan adalah sebesar 18,3039 m3/hari. Peningkatan limpasan permukaan ini disebabkan antara lain karena pembangunan perumahan menyebabkan berkurangnya tumbuh-tumbuhan yang menurunkan daya infiltrasi.

2.5Metode MUSLE

Metode MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation) merupakan sebuah metode yang digunakan untuk menduga laju sedimentasi yang merupakan metode yang dikembangkan dari metode yang sudah ada sebelumnya yakni metode USLE (Universal Soil Loss Equation). Dalam menduga besarnya sedimentasi MUSLE tidak menggunakan faktor energi hujan sebagai trigger

penyebab terjadinya erosi melainkan menggunakan faktor limpasan permukaan sehingga MUSLE tidak memerlukan faktor sediment delivery ratio (SDR). Faktor limpasan permukaan mewakili energi yang digunakan untuk penghancuran dan pengangkutan sedimen, selain itu MUSLE dapat menduga erosi setiap kejadian hujan.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2010 di Stasiun Pengamatan Arus Sungai (SPAS) Sub-DAS Cilebak, yang terletak di Desa Nagrak, Kecamatan Pacet, Kabupaten Bandung, Provinsi Jawa Barat, dan pengolahan data dilakukan di Laboratorium Hidrologi Hutan dan DAS, Departemen Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat-alat yang digunakan dalam penelitian yaitu: 1. AWLR (Automatic Water Level Recorder). 2. ARR (Automatic Rainfall Recorder).

3. GPS (Global Potitioning System) untuk mengetahui koordinat tempat penelitian.

4. Turbidity meter untuk mengukur konsentrasi sedimen. 5. Stopwatch untuk mengukur waktu tempuh pelampung. 6. Meteran untuk mengukur ukuran SPAS.

7. Pelampunguntuk mengukur kecepatan aliran air. 8. Botol sample untuk mengambil sample air.

9. Seperangkat komputer dengan sistem operasi Microsoft Windows7 yang dilengkapi software Minitab 14.0, ArcView GIS 3.3 dengan berbagai

Extentions yang dibutuhkan dalam pengolahan data spasial, Tank Model GA Optimizer, dan Microsoft Office Excel 2007.

3.2.2 Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu: a. Data primer dan sekunder yaitu:

1. Data Pengukuran AWLR.

2. Data curah hujan dari pencatat hujan otomatis (ARR) dan manual. 3. Data Tinggi Muka Air (TMA) harian.

4. Sampel air.

5. Data kecepatan aliran air. b. Data Spasial

1. Peta digital tutupan lahan. 2. Peta digital sungai. 3. Peta digital kontur.

3.3 Tahapan Penelitian

Penelitian dilakukan melalui tahapan kegiatan :

1. Pengumpulan data primer (TMA, konsentrasi sedimen, dan curah hujan). 2. Pengukuran debit aliran dilakukan terlebih dahulu dengan melakukan

pengukuran bentuk bangunan SPAS, pengukuran tinggi muka air sungai dengan alat AWLR atau meteran, dan mengukur kecepatan aliran sungai menggunakan stopwatch dan pelampung dengan beberapa kali ulangan.

3. Pengambilan sampel air untuk pengukuran besar sedimen aliran.

4. Analisis hubungan antara debit aliran, tinggi muka air dan laju sedimen. 5. Mencari nilai korelasi dan rating curve antara debit aliran dengan tinggi muka

air, antara debit aliran dengan laju sedimen dan hubungan curah hujan dengan debit aliran yang terdapat pada Sub-DAS Cilebak.

6. Membuat grafik hidograf untuk mencari hubungan antara curah hujan menurut waktu terhadap debit aliran air (m3/s).

7. Pengolahan data curah hujan, evapotranspirasi, dan debit aliran sebagai data masukan Tank Model.

8. Pengolahan data menggunakan Tank Model.

9. Menghitung besarnya laju sedimentasi menggunakan metode MUSLE.

10.Mencari nilai korelasi antara laju sedimentasi hasil observasi dengan laju sedimentasi hasil kalkulasi metode MUSLE.

9

3.4Analisis Data

3.4.1 Analisis Curah Hujan

Analisis data curah hujan dilakukan dengan melakukan tabulasi curah hujan bulanan rata-rata, curah hujan tahunan, menganalisis sebaran bulan basah dan bulan kering setiap tahun serta dilakukan analisis korelasi antara curah hujan dan debit untuk mengetahui sejauh mana curah hujan berpengaruh terhadap besar debit aliran.

3.4.2 Analisis Hubungan Debit Aliran dengan Laju Sedimen

Beban angkutan sedimen diturunkan dari data laju sedimen melalui persamaan yang menggambarkan hubungan antara debit aliran dengan beban angkutan sedimen yang nilainya di dapat berdasarkan pengukuran dengan alat

turbidity meter, dimana satuan untuk sedimen adalah ppm atau mg/liter. Dengan asumsi bahwa konsentrasi sedimen merata pada seluruh bagian penampang melintang sungai maka laju sedimen dapat dihitung sebagai hasil perkalian antara konsentrasi dengan debit aliran (Asdak 2002) yaitu :

Qs = 0,0864 C Q ... ( 1 ) Dimana ;

Qs = laju sedimen (ton/hari) Q = debit aliran (m3/s)

C = konsentrasi sedimen (ppm atau mg/l)

Pengambilan sampel air sedimen dan pengukuran debit dilakukan berulang kali pada ketinggian muka air yang berbeda sehingga diperoleh hubungan antara debit aliran dengan angkutan sedimen. Berdasarkan hubungan tersebut diperoleh persamaan sebagai berikut :

Qs = a Q b ... ( 2 ) Dimana ;

Qs = laju sedimen (ton/hari) Q = debit aliran (m3/s) a,b = konstanta

3.4.3 Analisis Hidrograf

Bentuk hidrograf dapat ditandai dengan tiga sifat pokoknya, yaitu waktu naik (time of rise), debit puncak (peak discharge), dan waktu dasar (time of base). Waktu naik (Tp) adalah waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu terjadinya debit puncak. Debit puncak adalah debit maksimum yang terjadi dalam suatu kasus tertentu. Waktu dasar (Tb) adalah waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu dimana debit kembali pada suatu besaran yang ditetapkan.

Prosedur penyusunan hidrograf satuan adalah:

1. Menentukan aliran dasar (base flow), aliran dasar yang dipakai adalah debit minimum (m3/s) pada saat debit sebelum mengalami kenaikan setelah hujan. 2. Menghitung volume direct runoff (DRO), dihitung dengan cara debit (m3/s)

dikurangi base flow (m3/s) yaitu:

DRO = Q –BF ... (3) Dimana ; DRO = Direct runoff atau debit aliran langsung

Q = Debit aliran (m3/s)

BF = Base flow atau aliran dasar 3. Menghitung volume aliran langsung dengan cara:

VtotalDRO = ∑ DRO x t ... (4) Dimana ; VtotalDRO adalah Volume debit aliran langsung, ∑ DRO adalah jumlah debit aliran langsung (m3/s) dan t adalah selang waktu (menit).

4. Menghitung tebal aliran langsung dihitung dengan persamaan:

Tebal DRO

=

... (5) Dimana ; tebal DRO adalah tebal debit aliran langsung (m), luas sub DAS (m2) dan ∑ DRO (m3)

5. Menghitung Koefisien Runoff, yaitu:

Koefisien runoff

=

... (6) Dimana ; Koefisien runoff adalah besarnya air yang menjadi limpasan (%), Curah hujan dalam satuan (mm)

11

3.4 Pengolahan Data Input Tank Model

Data masukkan kedalam Tank Model adalah debit sungai (Q), evapotranspirasi (ETp) dan curah hujan (CH). Hasil keluaran dari Tank Model

adalah memperoleh data surface flow, intermediate flow, sub-base flow, dan base flow. Selain memperoleh data aliran juga memperoleh nilai parameter Tank Model, indikator keandalan model, keseimbangan air, kurva hidrograf, regresi, dan aliran hitung. Semua disimpan dalam format data (*.txt) dan metafile (*.wmf).

Gambar 2 Skema representasi Tank Model (Setiawan, 2003).

Dari Gambar 3 dapat dilihat model ini tersusun atas 4 (empat) reservoir vertical, yaitu bagian atas mempresentasikan surface reservoir (A), dibawahnya

intermediate reservoir (B), kemudian sub-base reservoir (C), dan paling bawah

base reservoir (D). Lubang outlet horizontal mencerminkan aliran air, yang terdiri dari surface flow (Ya2), sub-surface flow (Ya1), intermediate flow (Yb1), sub-base flow (Yc1), dan base flow (Yd1). Infiltrasi yang melalui lubang outlet vertical dan

aliran yang melalui lubang outlet horizontal tank dikuantifikasikan oleh parameter-parameter Tank Model. Aliran ini hanya terjadi bila tinggi air pada masing-masing reservoir (Ha, Hb, Hc, dan Hd) melebihi tinggi lubangnya (Ha1,

Data kejadian hujan per tiga puluh menit dari bulan Januari 2009 hingga Juli 2010 yang terekam pada ARR di outlet diolah menjadi data kejadian hujan harian. Data curah hujan dalam satuan mm/hari akan digunakan sebagai salah satu data input Tank Model. Setiawan (2003) menyatakan secara global persamaan keseimbangan air Tank Model adalah sebagai berikut :

= P(t) – ET(t) – Y(t) ... (7) Dimana, H adalah tinggi air (mm), P adalah hujan (mm/hari), ET adalah evapotranspirasi (mm/hari), Y adalah aliran total (mm/hari), dan t adalah waktu (hari). Pada standar Tank Model terdapat 4 tank, sehingga persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut :

=

+

... (8) Aliran total merupakan penjumlahan dari komponen aliran yang dapat ditulis sebagai berikut:

Y(t) = Ya(t) + Tb(t) + Tc(t) + Td(t) ... (9) Lebih rinci lagi keseimbangan air dalam setiap reservoir dapat ditulis sebagai berikut:

= P(t) – ET(t) – Ya(t) ... (10) = Yao(t) – Yb(t)... (11)

= Ybo (t) – Yc(t)... (12)

= Yco(t) – Yd(t) ... (13)

Dimana Ya,Yb, Yc, dan Yd adalah komponen aliran horizontal dari setiap

reservoir, dan Yao, Ybo, dan Yco adalah aliran vertikal (infiltrasi) setiap tank (A,B

13

3.5 Pengolahan Data Evapotranspirasi

Metode Penman-Monteith adalah salah satu metode yang digunakan untuk menentukan besarnya evapotranspirasi potensial dari permukaan air terbuka dan permukaan vegetasi yang menjadi kajian. Model ini membutuhkan lima parameter iklim yaitu suhu, kelembaban relatif, kecepatan angin, tekanan uap jenuh dan radiasi netto. Menurut Neitsch et all. (2005),evapotranspirasi potensial dapat dirumuskan :

Etp = ... (14) Dimana ;

ETp = evapotranspirasi potensial (mm/hari) Hnet = radiasi netto (MJ/m2/hari)

∆ = slope fungsi tekanan uap jenuh (kPa/ºC)

G = aliran panas yang sampai ke tanah (MJ/m2/hari)

γ = konstanta psychometric (kPa/ºC)

ρair = berat jenis udara (kg/m3)

Cp = panas pada tekanan konstan (MJ/kg/ºC)

= tekanan uap jenuh udara (kPa)

ez = tekanan uap jenuh udara pada ketinggian z (kPa)

ra = resistensi aerodinamik (s/m)

rc = resistensi tutupan kanopi (s/m)

3.6 Analisis Laju Erosi

3.6.1 Model MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation)

Adapun yang digunakan untuk menduga laju sedimen dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan metode MUSLE. Menurut Williams (1975) metode MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation) merupakan sebuah metode yang digunakan untuk menduga laju sedimentasi yang merupakan metode yang dikembangkan dari metode yang sudah ada sebelumnya yakni metode USLE (Universal Soil Loss Equation). MUSLE tidak menggunakan faktor energi hujan sebagai trigger penyebab terjadinya erosi melainkan menggunakan faktor

limpasan permukaan sehingga MUSLE tidak memerlukan faktor sediment delivery ratio (SDR). Faktor limpasan permukaan mewakili energi yang digunakan untuk penghancurandan pengangkutan sedimen.

Menurut Neitsch et all. (2005),hasil dugaan erosi dengan metode MUSLE dapat dirumuskan sebagai berikut :

... (15) Dimana ;

Sed’ = sediment yield dari Sub DAS (ton)

q

peak = Puncak laju run-off (m

3

/s)

Q

surf = Spesifik Run- off (mm/ha) area

= Luas Sub-DAS (ha)

K

= Faktor erodibitas

C

= Faktor pengelolaan tanaman

P

= Faktor teknik konservasi tanah

LS

= Faktor panjang dan kemiringan lereng

Aliran lateral dan base flow juga membawa sedimen masuk ke dalam sungai. Menurut Neitsch et all. (2005), jumlah sedimentasi yang berasal dari aliran lateral dan base flow dihitung dengan persamaan berikut:

... (16) Dimana ;

Sedlat = Sedimen aliran lateral dan base flow (ton)

Qlat = Lateral flow (mm)

Qgw = Base flow (mm)

area = Luas Sub-DAS (Km2)

concsed = Konsentrasi sedimen yang berasal dari lateral dan base flow (mg/L)

BAB IV

KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN

4.1 Letak dan Luas

Stasiun Pengamatan Arus Sungai (SPAS) Cilebak-Cirasea terletak di Desa yaitu Desa Nagrak, Kecamatan Pacet, Kabupaten Bandung, pada Sub-DAS

Cilebak dengan letak geografis antara 07005’989’’ LS, 107043’596’’ BT di ketinggian antara 837,5 sampai 1937,5 mdpl, dengan luas cathment area

413,57 ha, dengan panjang sungai utama 2.149,66 m. Sungai utama DTA Sub-DAS Cilebak memiliki titik elevasi tertinggi pada ketinggian 1.850 m diatas permukaan laut dengan titik terendah (outlet) pada 837,5 m di atas permukaan laut, dan kemiringan sungai utamanya adalah 47,10 %. Peta lokasi penelitian disajikan pada Gambar 2.

4.2 Topografi

Keadaan topografi di Sub-DAS Cilebak sangat terjal, kelerengan yang didominasi kelas lereng 40% sampai 60% (53,653% atau 221,89 Ha) dan kelas lereng 16% sampai 25% (46,347% atau 191,89 Ha). Luas masing-masing kelas lereng di Sub-DAS Cilebak disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Luasan Sub-DAS Cilebak berdasarkan kemiringan lahan No Kelas Lereng Luas (Ha) % Keterangan

1 16-25 191,68 46,3 Curam

2 41-60 221,89 53,7 Sangat curam

Jumlah 413,57 100

Sumber : BPDAS Citarum-Ciliwung 2010

Peta sebaran kelas lereng di Sub-DAS Cilebak disajikan pada Gambar 3.

17

4.3 Tanah

Sub-DAS Cilebak di dominasi oleh jenis tanah Regosol yakni sebesar 53,653% atau 221,89 Ha. Jenis tanah di Sub-DAS Cilebak mengikuti sebaran kelas lereng, untuk kelas lereng 16% sampai 25% jenis tanahnya Aluvial, sedangkan untuk kelas lereng 40% sampai 60% jenis tanahnya Regosol.

4.4 Penggunaan Lahan

Pola dan tata guna lahan di Sub-DAS Cilebak di kelompokkan menjadi enam jenis penggunaan lahan, pengelompokan jenis penggunaan lahan disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2 . Luasan Sub-DAS Cilebak berdasarkan penutupan lahan

No Jenis Penutupan Lahan Luas (Ha) Luas (%)

1 Semak belukar 139,64 33,8

2 Hutan 46,42 11,2

3 Kebun atau Perkebunan 1,39 0,3

4 Pemukiman 37,59 9,1

5 Sawah irigasi 28,86 7,0

6 Tegalan atau Ladang 159,67 38,6

Jumlah 413,57 100,0

Sumber : BPDAS Citarum-Ciliwung 2010

Berdasarkan Tabel 4, tutupan lahan di Sub-DAS Cilebak didominasi oleh tegalan atau ladang seluas 159,67 Ha dan semak belukar seluas 139,64 Ha. Penyebaran penggunaan lahan di Sub-DAS Cilebak disajikan pada Gambar 4.

Gambar 4. Peta penggunaan lahan di Sub-DAS Cilebak.

4.5 Kondisi Sosial Ekonomi

Penduduk yang bertempat tinggal di sekitar Sub-DAS Cilebak adalah penduduk Desa Nagrak, dengan jumlah penduduk sekitar 1.486 orang yang terbagi ke dalam 397 kepala keluarga. Mata pencaharian penduduk sekitar umumnya adalah bertani, pertanian mereka umumnya petanian lahan basah dengan komoditas utama padi dengan produksi panen 3 kali dalam setahun. Upaya kerajinan tangan atau peningkatan nilai tambah dari komoditas yang dihasilkan adalah berupa kerajinan pembuatan keripik singkong. Selain itu budidaya peternakan dan perikanan juga terdapat di Desa Nagrak. Tingkat pendapatan rata-rata penduduk tiap keluarga pertahun adalah sebesar Rp. 15.000.000. Nilai ini masih kurang dari standar kelayakan yaitu sekitar Rp. 20.000.000/tahun.

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Analisis Curah Hujan

Hasil pengolahan data curah hujan yang dilakukan di Sub-DAS Cilebak dalam rentang waktu 1 Januari 2009 sampai 31 Juli 2010 sangat berfluktuasi. Curah hujan tertingi pada tahun 2009 terjadi pada tanggal 24 Desember 2009 yakni sebesar 50,3 mm/hari, sedangkan pada tahun 2010 dalam rentang waktu 1 Januari sampai 31 Juli 2010 curah hujan tertinggi terjadi pada tanggal 11 Mei 2010 yakni sebesar 40,7 mm/hari. Rata-rata curah hujan harian pada tahun 2009 sebesar 3,19 mm/hari, sedangkan rata-rata curah hujan pada tahun 2010 dalam rentang waktu 1 Januari sampai 31 Juli 2010 sebesar 5,41 mm/hari. Fluktuasi curah hujan harian disajikan pada Gambar 5.

Gambar 5. Grafik fluktuasi curah hujan harian tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010.

Pada tahun 2009 curah hujan bulanan tertinggi terjadi pada bulan Desember yakni sebesar 216,8 mm/bulan, sedangkan curah hujan terendah terjadi pada bulan Juli dan Agustus, dimana pada bulan tersebut sama sekali tidak terjadi hujan atau sama dengan 0 mm/bulan. Pada tahun 2010 curah hujan bulanan tertinggi dari bulan Januari sampai Juli 2010 terjadi pada bulan Maret yakni sebesar 274,4 mm/bulan, sedangkan curah hujan terendah terjadi pada bulan April yakni sebesar 62 mm/bulan. Fluktuasi curah hujan bulanan di Sub-DAS Cilebak disajikan pada Gambar 6.

Gambar 6. Diagram curah hujan bulanan bulan Januari 2009 – Juli 2010.

Berdasarkan hasil pengolahan data curah hujan dalam rentang waktu 1 Januari 2009 sampai 31 Juli 2010, jumlah curah hujan tahunan tahun 2009 sebesar 1166,2 mm/tahun, sedangkan jumlah curah hujan tahun 2010 mulai dari bulan Januari sampai Juli 2010 sebesar 1147,3 mm/tahun. Pada tahun 2009 bulan basah (CH>100 mm/bulan) terjadi pada bulan Februari, Maret, April, November, dan Desember, sedangkan bulan kering (CH<60 mm/bulan) terjadi pada bulan Juni, Juli, Agustus, dan September. Sedangkan pada tahun 2010 bulan basah terjadi pada bulan Januari, Februari, Maret, Mei, dan Juli. Pada tahun 2010 dalam kurun waktu bulan Januari – Juli tidak terjadi bulan kering. Data curah hujan tahun 2009 dan 2010 selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 6 dan 7.

21

5.2 Analisis Debit Aliran

Debit aliran di Sub-DAS Cilebak diamati dari pengolahan Tinggi Muka Air (TMA) hasil dari rekaman alat AWLR (Automatic Water Level Recorder). Data yang digunakan pada analisis debit aliran adalah data TMA harian tanggal 1 Januari 2009 sampai 31 Juli 2010.

Debit aliran dapat diketahui dengan cara menggunakan persamaan regresi dan kemudian didapatkan discharge rating curve, data yang digunakan untuk analisis discharge rating curve di SPAS Cilebak adalah data TMA dan debit aliran harian pengamatan di lapang pada bulan juli 2010. Hasil pengolahan data TMA dan debit lapang disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3. Hasil pengolahan data TMA di lapangan untuk mencari debit aliran dengan menggunakan persamaan Manning

No s* t V TMA A P V Q

(m) (s) (m/s) (m) (m2) (m) (m/s) (m3/s)

1 10 25 0,425 0,08 0,040 1,160 1,111 0,044 2 10 9 1,124 0,15 0,254 8,244 1,030 0,261 3 10 8,75 1,148 0,17 0,348 8,582 1,239 0,431 4 10 8,28 1,204 0,2 0,504 9,088 1,526 0,770 5 10 8,91 1,131 0,16 0,300 8,413 1,136 0,341 6 10 8,2 1,239 0,14 0,209 8,075 0,918 0,192 7 10 8 1,249 0,19 0,450 8,920 1,433 0,646 8 10 8,24 1,216 0,18 0,398 8,751 1,337 0,533 9 10 11 0,928 0,13 0,166 7,907 0,800 0,133 10 10 10 1,026 0,12 0,126 7,738 0,673 0,085 Keterangan : s*= Panjang penampang; t= Waktu; v Kecepatan; TMA= Tinggi Muka Air; A=

Luas Penampang Melintang; P= Keliling Basah Penampang; Q= Debit sungai; N= Koefisien kekasaran Manning sebesar 0,025

Debit aliran dihitung menggunakan persamaan Manning, nilai S1/2 didapat dari rata-rata sepuluh kali ulangan pengukuran kecepatan aliran sungai (V) aktual di lapangan untuk mendapatkan tetapan S1/2 yang akan digunakan seterusnya dalam perhitungan debit, Nilai N adalah koefisien kekasaran Manning untuk setiap tipe saluran air, kurva hubungan antara debit aliran sungai dan TMA disajikan pada Gambar 7.

Gambar 7. Discharge rating curve Sub-DAS Cilebak.

Berdasarkan hasil perhitungan debit aliran menggunakan persamaan Manning, diperoleh model persamaan discharge rating curve antara TMA dengan debit aliran di SPAS Cilebak adalah sebagai berikut :

Q = 153,5 TMA 3,353 ... (17) Dimana ; Q = Debit aliran sungai (m3/s)

TMA = Tinggi Muka Air (m)

Dari persamaan 18diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0,955 yang menunjukkan korelasi yang kuat antara TMA dengan debit aliran di SPAS Cilebak. Dimana keragaman debit aliran sungai (Q) dapat diterangkan oleh TMA. Dari persamaan hubungan antara TMA dan debit aliran, maka diperoleh debit aliran harian dengan memasukkan nilai TMA harian pada persamaan (18). Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan persamaan 18, Grafik hubungan antara debit, TMA, dan curah hujan tanggal 1 Januari 2009 sampai 31 Juli 2010 disajikan pada Gambar 8.

23

Gambar 8. Grafik hubungan antara curah hujan dan debit.

Berdasarkan grafik di atas menunjukkan bahwa debit harian tertinggi pada tahun 2009 terjadi pada tanggal 27 Desember 2009 yakni sebesar 4,543 m3/s (94,915 mm) dengan TMA sebesar 0,35 m, yang disebabkan oleh curah hujan sebesar 31,3 mm/hari, sedangkan pada tahun 2010 terjadi pada tanggal 20 Februari 2010 yakni sebesar 1,903 m3/s (39,759 mm) dengan TMA sebesar 0,27 m, yang disebabkan oleh curah hujan sebesar 7,2 mm. Besar kecilnya debit aliran sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya curah hujan yang terjadi, akan tetapi curah hujan yang tinggi tidak pasti akan selalu menyebabkan meningkatnya debit aliran, hal ini dapat dilihat pada grafik, pada tanggal 24 Desember 2009 curah hujan yang terjadi sebesar 50,3 mm akan tetapi debit aliran yang terjadi hanya 0,125 m3/s (2,622 mm), hal ini dapat terjadi karena faktor lamanya hujan dan intensitas hujan. Intensitas hujan yang tinggi akan mempengaruhi laju dan debit aliran, laju infiltrasi akan terlampaui oleh laju aliran, dengan demikian total debit akan lebih besar pada hujan dengan intensitas tinggi atau intensif dibanding dengan hujan yang kurang intensif meskipun curah hujan untuk kedua kejadian hujan tersebut relatif sama.

5.3 Analisis Evapotranspirasi

Perhitungan evapotranspirasi yang digunakan adalah metode Penman-Monteith, cara perhitungan menggunakan metode ini telah dijelaskan pada persamaan 14 di metodologi pengolahan data. Berdasarkan hasil perhitungan data evapotranspirasi, diperoleh total evapotranspirasi yang terjadi pada tahun 2009 sebesar 1387,66 mm/tahun, rata-rata evapotranspirasi harian sebesar 3,60 mm/hari, sedangkan pada tahun 2010 yakni dari bulan Januari sampai bulan Juli evapotranspirasi yang terjadi sebesar 779,47 mm. Data evapotranspirasi selanjutnya digunakan sebagai data masukan dalam aplikasi Tank Model, dalam bentuk data evapotranspirasi harian.

5.4 Analisis Hidrograf

Hidrograf aliran adalah kurva atau grafik yang menyatakan hubungan debit dengan waktu, yang terdiri dari komponen-kompenen hidrograf diantaranya debit puncak, waktu kosentrasi (Tp), waktu resesi (Tb), debit dari limpasan permukaan, dan debit dari aliran bawah permukaan. Komponen-komponen tersebut merupakan indikator respon hidrologi suatu DAS.

Hubungan curah hujan dan debit aliran dapat menjelaskan respon debit harian dengan curah hujan melalui analisis hidrograf, besarnya respon tersebut dapat menunjukan nilai koefisien limpasan (C) yang merupakan perbandingan (nisbah) antara besarnya limpasan terhadap besar curah hujan yang terjadi. Nilai perbandingan tersebut diantara 0 sampai 1. Nilai tersebut menunjukan distribusi air ketika terjadi hujan, dimana nilai yang mendekati 0 menunjukan bahwa jumlah air hujan yang turun terdistribusi menjadi air intersepsi terutama infiltrasi kedalam tanah dan nilai yang mendekati 1 menunjukan jumlah air hujan yang turun terdistribusi menjadi air larian. Arsyad (2006) menyatakan bahwa faktor utama yang mempengaruhi nilai koefisien limpasan adalah laju infiltrasi, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan. Hasil perhitungan hidrograf aliran disajikan pada Tabel 4 dan pada Gambar 9.

25

Tabel 4. Hasil perhitungan hidrograf aliran di Sub-DAS Cilebak

Tanggal CH Q BF DRO VDRO Tebal DRO Koefisien Limpasan (mm) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3) (mm)

21/11/2009 15,6 0,032 0,032 0 0 0 0

22/11/2009 15,9 0,125 0,032 0,093 8058,098 1,948 0,123 23/11/2009 1,1 0,068 0,032 0,036 3099,228 0,749 0,681 24/11/2009 4,7 0,125 0,032 0,093 8058,098 1,948 0,415 25/11/2009 1,2 0,068 0,032 0,036 3099,228 0,749 0,624

26/11/2009 8,7 0,032 0,032 0 0 0 0

Total 47,2 0,452 0,193 0,258 22314,7 5,3956

Rata2 7,87 0,075 0,032 0,043 3719,109 0,899 0,307

Sumber : Hasil analisis hidrograf aliran di Sub-DAS Cilebak.

Gambar 9 Hidrograf aliran tanggal 21 November 2009 – 26 November 2009. Berdasarkan hidrograf aliran di atas, dapat diketahui bahwa pada saat curah hujan tinggi tidak selalu menyebabkan debit aliran naik dan sebaliknya, hal ini dapat dilihat pada tanggal 21 November 2009 dan 24 November 2009, pada tangggal 21 November 2009 pada saat terjadi hujan dengan curah hujan sebesar 7,3 mm debit yang terjadi hanya sebesar 0,673 m3/s, sedangkan pada tanggal 24 November 2009 dengan curah hujan yang lebih kecil yaitu sebesar 1,2 mm debit yang terjadi sebesar 0,999 m3/s. Kejadian tersebut dapat terjadi karena pada saat

curah hujan besar belum pasti intensitas hujannya juga besar, intensitas hujan yang besar akan meningkatkan debit aliran.

Selain untuk mengetahui respon debit terhadap hujan, hidrograf digunakan untuk mengetahui besarnya koefisien run off (limpasan) yang terjadi di Sub-DAS Cilebak-Cirasea, yang kemudian digunakan dalam proses inisiasi Tank Model. Berdasarkan nilai koefisien limpasan dapat diketahui bahwa pada saat terjadi hujan, air yang menjadi limpasan cukup besar yakni ditunjukkan dengan nilai koefisien limpasan sebesar 0,307.

5.5 Analisis Input Tank Model

Adapun data masukan yang digunakan dalam aplikasi Tank Model adalah data curah hujan harian dalam satuan mili meter (mm), data debit aliran harian dalam satuan mili meter (mm), dan data evapotranspirasi harian dalam satuan mili meter (mm). Hasil keluaran (output) dari Tank Model dalam penelitian ini digunakan untuk perhitungan neraca air di Sub-DAS Cilebak-Cirasea, sebagai data untuk menghitung besarnya erosi dan sedimentasi di Sub-DAS Cilebak-Cirasea dengan kondisi penggunaan lahan aktual berdasarkan data karakteristik Sub-DAS Cilebak-cirasea tahun 2009 da 2010. Dalam penelitian ini hasil perhitungan neraca air sangat berhubungan dengan kualitas daerah tangkapan air (DTA) dalam memprediksi baik atau buruknya kinerja suatu DAS atau Sub-DAS dan sebagai kuantitasnya dapat dilihat dari besarnya erosi dan laju sedimentasi yang terjadi.

5.6 Analisis Output Tank Model

Berdasarkan hasil optomasi Tank Model dihasilkan dua belas parameter. Parameter Tank Model di SPAS Cilebak-Cirasea disajikan pada Tabel 5.

Tabel 5.Dua belas parameter hasil optimasi Tank Model di Sub-DAS Cilebak

No Parameter Tank Model Solusi

1 a0 _0,257

2 a1 _0,063

27

4 Ha1 _1,000

5 Ha2 _64,648

No Parameter Tank Model Solusi

6 b0 _0,045

7 b1 _1,000

8 Hb1 _60,000

9 c0 _0,001

10 c1 _0,001

11 Hc1 _59,989

12 d1 _0,000

Sumber : Hasil optimasi Tank Model di Sub-DAS Cilebak.

Parameter-parameter Tank Model dapat dikelompokan menjadi 3 jenis yaitu:

1. Koefisien laju aliran (Run-off coefficient), menunjukkan besarnya laju aliran, a1= 0,063, a2 = 5,000, b1 = 1,000, c1= 0,001, dan d1 = 0,000. Parameter yang menunjukkan laju aliran terbesar adalah pada tank pertama.

2. Koefisian Infiltrasi (Infiltration coefficient), menunjukkan besarnya laju infiltrasi a0 = 0,257, b0 = 0,045, dan c0 = 0,001, Parameter menunjukkan laju infiltrasi terbesar adalah pada lubang outlet vertikal tank pertama.

3. Parameter simpanan (Storage parameter), menunjukkan tinggi lubang outlet horizontal masing-masing tank, Ha1= 1,000, Ha2= 64,648, Hb1 = 60,000, dan Hc1 = 59,989. Parameter menunjukkan bahwa lubang outlet horizontal tank yang pertama adalah yang tertinggi

Beberapa indikator keandalan Tank Model di Sub-DAS Cilebak disajikan pada Tabel 6.

Tabel 6.Indikator keandalan Tank Model di Sub-DAS Cilebak.

Parameter Optimasi Nilai Parameter Optimasi

R (Coefficient of Correlation) 0,67

RMSE (Root Mean Square Error) 4,06

MAE (Mean Average Error) 1,159

APD (Average Percentage Deviation) 0,274

Descrepancy 9,90E+01

LOG (Log Root Square Mean Error) 0,452

Sumber : Hasil optimasi Tank Model di Sub-DAS Cilebak.

Tabel 6 menyajikan nilai keandalan Tank Model dalam proses optimasi, parameter keandalan yang utama dapat dilihat dari nilai R yang mendekati 1, selain itu parameter lain seperti EI (Model Efficiency) menunjukkan bahwa model mampu mempresentasikan karakteristik hidrologi di Sub-DAS Cilebak dengan baik, RMSE (Root Square Mean Error) menunjukkan bahwa model dapat digunakan untuk menentukan aliran permukaan dengan ketepatan yang baik, MAE (Mean Average Error) dan APD (Average Percentage Deviation) menunjukkan bahwa model dapat menggambarkan aliran secara keseluruhan, dan LOG menunjukkan bahwa model memperkirakan aliran bawah tanah dengan baik, Persentase descrepansy mendekati nol makan semakin mampu Tank Model dalam menjaga keseimbangan air, nilai positif berarti inflow lebih besar dari pada

outflow.

Output Tank Model menghasilkan komponen optimasi berupa keseimbangan air, tinggi muka air, dan total aliran. Komponen Tank Model hasil optimasi disajikan pada Tabel 7.

Tabel 7. Komponen Tank Model hasil optimasi

Komponen Satuan Nilai Persen

Keseimbangan air

Inflow R (mm) 2.544,81

Outflow Observation (mm) 780,10

Outflow Calculation (mm) 779,94

ETP Calculation (mm) 1.733,70

Stored (mm) 30,84

Tinggi Muka Air

Ha (mm) 10,48

Hb (mm) 48,76

Hc (mm) 514,42

Hd (mm) 989,86

Total Aliran

Surface flow (mm) 219,27 28,11

Intermediate flow (mm) 239,15 30,66

29

Base flow (mm) 64,99 8,33

Sumber : Hasil optimasi Tank Model di Sub-DAS Cilebak.

Berdasarkan hasil optimasi Tank Model menunjukkan bahwa kalkulasi

stored (simpanan air) di Sub-DAS Cilebak pada bulan Januari 2009 sampaii bulan Juli 2010 menunjukkan nilai yang positif hal ini mengindikasikan pada Sub-DAS Cilebak mengalami surplus air. Aliran Sub-DAS Cilebak dalam kurun waktu 1 Januari 2009 sampai Juli 2010 surface flow (Ya2) sebesar 219,27 mm (28,11%) hal ini menunjukkan bahwa dalam kurun waktu tersebut, pada saat terjadi hujan maka sebesar 28,11% air akan lolos menjadi limpasan. Intermediate flow (Yb1) sebesar 239,15 mm (30,66)%, sub-base flow (Yc1) sebesar 256,53 mm (32,89%), dan base flow (Yd1) dengan nilai terkecil yakni sebesar 64,99 mm (8,33%) hal ini menunjukkan bahwa kapasitas infiltrasi cukup tinggi, air akan meresap kedalam tanah terlebih dahulu sebelum menjadi aliran debit yang masuk ke sungai. Akumulasi debit aliran total hasil keluaran Tank Model disajikan pada Gambar 11.

Gambar 10. Akumulasi debit aliran hasil optimasi Tank Model.

Tutupan lahan, jenis tanah, kelerengan, dan iklim mempengaruhi jumlah dan kecepatan aliran, baik di permukaan maupun di dalam tanah. Berdasarkan kondisi umum Sub-DAS Cilebak sebagian besar tutupan lahannya adalah semak belukar dan lahan pertanian, sehingga pada saat terjadi hujan menyebabkan air yang menjadi limpasan cukup besar. Pada awal tahun 2010 terjadi peningkatan yang sangat signifikan pada intermediate flow yang juga disertai dengan peningkatan pada surface flow sehingga menyebabkan jumlah sedimentasi menggunakan metode (Modification Universal Soil Loss Equation) yang tejadi pada waktu tersebut mengalami peningkatan juga, hal ini disebabkan karena

dalam perhitungan sedimentasi menggunakan metode MUSLE besarnya sedimentasi berbanding lurus dengan besarnya limpasan.

Hasil optimasi Tank Model menunjukkan tinggi air pada masing-masing Tank berbeda. Gambar tinggi air pada masing-masing tank dapat dilihat pada Gambar 11 sampai Gambar 14.

31

Gambar 12. Level air pada Tank B tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010.

Gambar 13. Level air pada Tank C tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010.

Gambar 14. Level air pada Tank D tanggal 1 Januari 2009 – 31 Juli 2010.

Gambar 10-13 menyajikan level air pada masing-masing tank. Level air di Tank A sangat dipengaruhi oleh hujan, peningkatan dan penurunan curah hujan akan berpengaruh cepat terhadap tinggi aliran air di Level Tank A, pada Level Tank B ada sedikit pengurangan respon tinggi air yang disebabkan koefisien infiltasi yang lebih kecil dari pada Level Tank A, air di Level Tank C tidak langsung dipengaruhi oleh curah hujan, hal ini dapat dilihat pada saat terjadi hujan maksimum tidak berpengaruh langsung pada tinggi aliran air di Level Tank C, dan air di Level Tank D mengalami keadaan yang konstan pada awal tahun 2009 dan

mengalami sedikit peningkatan pada tahun 2010. Pada level Tank A, Tank B, dan Tank C pada bulan Juli sampai bulan September mengalami penurunan yang sangat signifikan hal ini disebabkan karena pada bulan tersebut Sub-DAS Cilebak tidak terjadi hujan sehingga menyebabkan level pada masing-masing Tank

tersebut sangat berkurang, selain mengalami penurunan yang signifikan pada level Tank A, Tank B, dan Tank C juga sempat mengalami peningkatan yang cukup signifikan hal ini terjadi pada saat terjadi curah hujan yang cukup besar yakni pada tanggal 22 November 2009 dengan curah hujan sebesar 19,1 mm/hari dan mengalami peningkatan lagi pada saat terjadi hujan tanggal 30 November 2009 dengan curah hujan sebesar 46,8 mm/hari. Peningkatan dan penurunan pada Level Tank A, Tank B, dan Tank C dipengaruhi oleh besarnya curah hujan yang terjadi, meskipun pada Level Tank C pengaruhnya tidak secara langsung.

Berdasarkan hasil optimasi Tank Model di Sub-DAS Cilebak pada tanggal 24 Desember 2009 terjadi curah hujan yang paling tinggi sebesar 50,3 mm/hari, dengan Qobserved (lapangan) sebesar 2,622 mm/hari dan evapotranspirasi sebesar 3,06 mm/hari sebagai data masukan (input) menghasilkan keluaran (output) berupa Qcalculated (prediksi hasil model) sebesar 2,914 mm/hari, surface flow sebesar 2,589 mm, intermediate flow 0, sub-base flow 0,211 mm, dan base flow

sebesar 0,114 mm, dengan ketinggian air pada masing-masing tank adalah Tank A = 44,275 mm, Tank B = 57,177 mm, Tank C = 238,18 mm, dan Tank D = 1.059,475 mm. Hal tersebut menunjukkan adanya proses optimasi penyebaran debit pada setiap lapisan formasi geologi.

5.7 Analisis Laju Sedimentasi

5.7.1 Laju Sedimentasi Hasil Observasi

Pendugaan laju sedimentasi di Sub-DAS Cilebak dilakukan dengan menggunakan persamaan regresi hubungan antara debit aliran dilapangan dengan laju sedimentasi dilapangan pada bulan Juli 2010. Berdasarkan hubungan antara debit aliran dengan laju sedimentasi dilapangan didapatkan persamaan sebagai berikut :

33

Dimana ; Qs = Sedimentasi (ton/hari) Q = Debit aliran sungai (m3/s)

Berdasarkan persamaan regresi hubungan antara debit aliran dengan laju sedimentasi memiliki koefisien determinasi (R2) sebesar 0,921. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara debit aliran dengan laju sedimentasi memiliki korelasi yang kuat, dimana besarnya laju sedimentasi (Qs) dapat diterangkan oleh debit aliran sungai (Q). Grafik persamaan regresi hubungan antara debit aliran dengan laju sedimentasi dapat dilihat pada Gambar 15.

Gambar 15. Grafik hubungan laju sedimentasi dengan debit aliran.

Berdasarkan analisis hubungan antara laju sedimen dan debit aliran yang diduga melalui model persamaan regresi dapat diketahui bahwa peningkatan debit diikuti dengan peningkatan laju sedimen. Pada tahun 2009 laju sedimen harian tertinggi terjadi pada tanggal 27 Desember yakni sebesar 235,32 ton/hari dengan debit aliran sebesar 4,54 m3/s atau setara dengan 94,91 mm/hari yang disebabkan oleh curah hujan sebesar 31,32 mm/hari. Pada tahun 2010 laju sedimen harian tertinggi terjadi pada tanggal 20 Februari yakni sebesar 32,76 ton/hari dengan debit aliran sebesar 1,903 m3/s atau setara dengan 1,90 m3/s yang disebabkan oleh curah hujan sebesar 7,2 mm/hari.

Pada tahun 2009 saat terjadi curah hujan tertinggi tanggal 24 Desember 2009 yaitu sebesar 41,9 mm/hari hanya menyebabkan laju sedimen sebesar 0,066 ton /hari dan pada tahun 2010 pada saat terjadi curah hujan tertinggi tanggal 19 Mei yakni sebesar 40,7 mm/hari hanya menyebabkan laju sedimentasi sebesar 0,001 mm/hari. Kejadian tersebut menggambarkan bahwa peningkatan curah hujan tidak disertai peningkatan laju sedimen, hal tersebut mungkin terjadi ketika hujan terjadi pada intensitas yang rendah atau hujan jatuh pada daerah yang datar. Laju sedimen bulanan tertinggi pada tahun 2009 terjadi pada bulan Desember yaitu sebesar 237,389 ton/bulan dengan debit aliran sebesar 134,75 mm/bulan, sedangkan pada tahun 2010 terjadi pada bulan Februari yaitu sebesar 53,044 ton/bulan dengan debit aliran sebesar 137,159 mm/bulan. Total laju sedimen tahun 2009 adalah sebesar 276,678 ton/tahun atau setara dengan 0,056 mm/tahun, sedangkan pada tahun 2010 dalam kurun waktu bulan Januari sampai bulan Juli sebesar 105,635 ton.

5.7.2 Laju Sedimentasi Aliran Lateral (Surface Flow) dan Base Flow

Data debit yang telah dikalkulasi dalam Tank Model menghasikan data aliran pada setiap tank diantaranya surface flow dan base flow, data tersebut menjadi data dasar dalam perhitungan laju sedimen lateral dan base flow pada persamaan (16) yang merupakan persamaan metode MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation). Pada model ini, faktor yang digunakan sebagai pemicu terjadinya adalah faktor limpasan permukaan bukan faktor energi hujan, sehingga metode MUSLE tidak memerlukan faktor sediment delivery ratio (SDR). Faktor limpasan permukaan mewakili energi yang digunakan untuk melepaskan dan mengangkut sedimen.

Berdasarkan analisis laju sedimen di Sub-DAS Cilebak hasil perhitungan model persamaan MUSLE, laju sedimen aliran lateral (surface flow) dan base flow harian tertinggi pada tahun 2009 terjadi pada tanggal 27 Desember sebesar 10,394 ton/hari dengan debit aliran observasi sebesar 2,622 mm/hari. Pada curah hujan tertinggi yaitu pada tanggal 24 Desember yakni dengan curah hujan sebesar

35

50,3 mm/hari terjadi laju sedimen sebesar 0,075 ton/hari. Pada tahun 2010 laju sedimen aliran lateral (surface flow) dan base flow harian tertinggi terjadi pada tanggal 20 Mei sebesar 3,153 ton/hari dengan debit aliran observasi sebesar 12,239 mm/hari. Pada curah hujan tertinggi yaitu pada tanggal 19 Mei yakni dengan curah hujan sebesar 40,7 mm/hari terjadi laju sedimen sebesar 0,094 ton/hari. Total laju sedimentasi lateral (surface flow) dan base flow pada tahun 2009 sebesar 12,594 ton/tahun atau setara dengan 0,031 ton/ha/tahun, sedangkan pada tahun 2010 dalam periode 1 Januari sampai 31 Juli sebesar 10,999 ton atau setara dengan 0,026 ton/ha.

5.7.3 Analisis Laju Sedimentasi di Sub-DAS Cilebak

Berdasarkan analisis laju sedimen dari Sub-DAS hasil perhitungan metode MUSLE pada persamaan (15), pada tahun 2009 laju sedimen dari Sub DAS harian tertinggi terjadi pada tanggal 27 Desember sebesar 49,068 ton/hari dengan debit aliran observasi sebesar 4,543 m3/s (94,915 mm/hari) dan debit aliran kalkulasi

Tank Model 33,039 mm/hari, sedangkan pada tahun 2010 laju sedimen dari Sub DAS harian tertinggi terjadi pada tanggal 20 Mei sebesar 12,536 ton/hari dengan debit aliran observasi sebesar 0,5858 m3/s (12,239 mm/hari) dan debit aliran kalkulasi Tank Model 22,764 mm/hari. Grafik hubungan laju sedimen harian dengan debit observasi dan debit kalkulasi Tank Model disajikan pada Gambar 16.

Laju sedimentasi bulanan tertinggi pada tahun 2009 terjadi pada bulan Desember sebesar 73,726 ton /bulan, sedangkan pada tahun 2010 dari bulan Januari sampai bulan Juli sedimentasi bulanan tertinggi terjadi pada bulan Februari yakni sebesar 68,128 ton/bulan. Diagram laju sedimentasi bulanan pada tahun 2009 dan 2010 dapat dilihat pada Gambar 17.

Gambar 16. Grafik hubungan laju sedimen dengan debit observasi

37

Total laju sedimen dari Sub-DAS pada tahun 2009 sebesar 121,243 ton/tahun (0,02 mm/tahun), sedangkan total laju sedimen tahun 2010 dari bulan Januari sampai Juli sebesar 174,45 ton. Total sedimentasi dengan perhitungan metode MUSLE, yakni penjumlahah dari sedimen lateral dan sedimen dari Sub DAS, pada tahun 2009 sebesar 134,197 ton/tahun (0,027 mm/tahun) dan pada tahun 2010 sebesar 185,449 ton. Laju sedimentasi pada tahun 2010 lebih besar, hal ini disebabkan karena pada tahun 2010 surface flow dan intermediate flow

lebih besar, dimana kedua keduanya merupakan faktor penentu besarnya sedimen dalam metode MUSLE. Berdasarkan SK Menteri Kehutanan No. 52/Kpts-II/2001 tentang Penyelengaraan Pengelolaan DAS, besarnya laju sedimen di bawah 2 mm/tahun termasuk dalam kategori baik. Kategori kinerja DAS berdasarkan laju sedimen disajikan pada Tabel 8.

Tabel 8 Kategori kinerja DAS berdasarkan laju sedimen

No Laju sedimen (mm/tahun) Kategori Kelas

1 < 2 Baik

2 2-5 Sedang

3 > 5 Buruk

Sumber: SK Menteri Kehutanan No. 52/Kpts-II/2001.

Untuk mengetahui keakuratan hasil pendugaan erosi menggunakan metode MUSLE, maka dilakukan juga pendugaan besarnya erosi menggunakan metode USLE. Besarnya SDR (sediment delivery ratio) yang digunakan untuk menduga besarnya erosi menggunakan metode USLE adalah sebesar 0,27. Besarnya SDR tersebut diperoleh dari persamaan sebagai berikut (Boyce 1975, dalam Arsad, 2006) :

SDR = 0,41 A-0,3...(19) Dimana ; SDR = Sediment delivery ratio

Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan metode USLE diketahui besarnya erosi pada tahun 2009 sebesar 574 ton/tahun (1,388 ton/ha/tahun), sedangkan pada tahun 2010 yakni mulai bulan Januari – Juli sebesar 238,995 ton (0,578 ton/ha). Jika dibandingkan hasil perhitungan antara metode MUSLE dan metode USLE maka dapat diketahui bahwa hasil perhitungan sedimentasi metode MUSLE lebih mendekati besarnya sedimentasi hasil observasi, maka dapat disimpulkan bahwa metode MUSLE yang dikombinasikaan dengan aplikasi Tank Model dalam menduga erosi lebih akurat jika dibandingkan dengan metode USLE.

5.7.4 Analisis Hubungan Laju Sedimen Regresi dengan Laju Sedimen Kalkulasi Model MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation)

Hasil laju sedimen aliran lateral (surface flow) dan base flow dijumlah dengan hasil laju sedimen dari Sub DAS pada satuan waktu hari, untuk menghasilkan laju sedimen kalkulasi metode MUSLE. Laju sedimen hasil kalkulasi metode MUSLE dalam hal ini sudah menggambarkan laju erosi di Sub-DAS Cilebak.

Analisis hubungan antara laju sedimen observasi dengan laju sedimen kalkulasi metode MUSLE menunjukkan korelasi yang kuat dengan dengan nilai R2 = 0,792. Hal ini membuktikan model MUSLE dapat menduga laju sedimen dengan baik. Persamaan regresi laju sedimen observasi dengan laju sedimen kalkulasi metode MUSLE adalah sebagai berikut :

Qsm = 3,080*Qs - 0,002 ... (20)

Dimana ; Qsm = Laju sedimentasi MUSLE

39

Grafik hubungan laju sedimen observasi dengan laju sedimen kalkulasi model MUSLE disajikan pada Gambar 18.

Gambar 18. Grafik hubungan laju sedimen observasi dengan laju sedimen kalkulasi metode MUSLE.

5.8 Analisis Neraca Air di Sub-DAS Cilebak

Berdasarkan hasil optimasi Tank Model, Sub-DAS Cilebak dalam kurun waktu 1 Januari sampai 31 Juli 2010 mengalami surplus air, yakni sebesar 30,84.mm, hal ini dapat dilihat pada nilai stored yang menunjukkan angka 30,84 mm. Selain nilai stored, neraca air hasil kalkulasi Tank Model dapat dilihat juga pada nilai descrepancy, berdasarkan hasil kalkulasi dikatahui nilai descrepancy

yaitu 9,90E + 01, tanda positif menunjukkan bahwa Sub-DAS Cilebak mengalami surplus air. Nilai stored yang positif menunjukkan bahwa di Sub-DAS Cilebak pada saat musim kemarau tetap memiliki cadangan air. Surplus air yang terjadi di Sub-DAS cilebak disebabkan karena penutupan lahan yang cukup baik yakni dengan didominasi oleh semak belukar yang cukup rapat.

6.1 Kesimpulan

1. Berdasarkan hasil kalkulasi Tank Model didapatkan parameter menunjukkan bahwa verifikasi data dalam penelitian ini cukup memuaskan yakni dengan nilai koefisien korelasi (R) sebesar 0,67. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi

Tank Model dapat mempresentasikan kondisi hidrologi di Sub-DAS dengan cukup akurat.

2. Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan metode MUSLE, jumlah sedimentasi di Sub-DAS Cilebak pada tahun 2009 sebesar 134,197 ton /tahun atau setara dengan 0,027 mm/tahun, sedangkan jumlah sedimentasi pada bulan Januari 2010 sampai bulan Juli 2010 sebesar 185,449 ton/tahun. Besarnya laju sedimentasi tersebut termasuk dalam kategori baik. Metode MUSLE dapat menduga erosi di Sub-DAS Cilebak dengan cukup akurat, yakni ditunjukkan dengan nilai korelasi antara sedimentasi MUSLE dengan sedimentasi observasi dengan nilai R2 = 0,792.

3. Hasil perhitungan neraca air menunjukkan bahwa di Sub-DAS Cilebak dalam rentang waktu 1 Januari 2009 sampai 31 Juli 2010 mengalami surplus air yakni sebesar 30,84 mm. Dimana aliran di Sub-DAS Cilebak pada tahun 2009

surface flow (Ya2) sebesar 28,11%, kemudian intermediate flow (Yb1) sebesar 30,66%, sub-base flow (Yc1) dengan persentase tertinggi sebesar 32,89%, dan

base flow (Yd1) sebesar 8,33%.

6.2 Saran

Dalam menduga besarnya erosi yang terjadi sebaiknya digunakan metode MUSLE yang dikombinasikan dengan aplikasi Tank Model.

Lampiran 23 Jumlah Sedimentasi MUSLE (Sedimentasi Lateral Ditambah Sedimentasi dari Sub-DAS) Tahun 2010

Tgl Sedimen 2010 (ton/hari)

Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul

1 0,5657 0,7299 0,0003 0,6665 0,0004 0,0005 0,0005 2 0,1087 0,3228 0,0003 0,1208 0,0004 0,0005 0,2446 3 0,8647 0,1556 0,0004 0,0004 0,0004 0,0005 0,5298 4 0,3410 0,5366 0,0004 0,0004 0,0004 0,0005 0,6225 5 0,2394 1,1199 0,0004 0,0004 0,0004 0,0005 1,0126 6 0,2481 1,4822 0,1004 0,0004 0,0004 0,0005 0,7866 7 0,0634 1,0581 0,7181 0,0004 0,0004 0,0005 0,3766 8 0,1230 0,9919 0,5072 0,0004 0,1991 0,3344 0,9048 9 0,0003 7,7904 1,6257 0,0004 0,4543 0,1992 0,5478 10 0,1665 12,4354 2,5231 0,0004 0,3451 0,0237 0,0005 11 0,0003 6,7604 0,7729 0,0004 0,5533 0,0005 0,0005 12 0,0003 3,6978 0,3094 0,0004 0,6906 0,2634 0,0005 13 0,0003 1,3188 0,4569 0,0004 1,4330 0,6677 0,0005 14 0,0003 0,9917 0,4180 0,0004 1,2147 0,4432 0,0005 15 0,0003 0,7040 1,1504 0,4205 0,7157 0,6964 0,0005 16 0,0003 0,6683 1,3258 0,1443 1,4449 0,3369 0,0005 17 0,0003 0,5709 2,3663 0,0004 1,1940 0,0722 0,0005 18 0,0003 9,9156 1,4893 0,0004 0,3803 0,2128 0,0005 19 0,0003 3,0791 13,6851 0,0004 2,9642 0,0005 0,1396 20 0,0003 10,3426 6,7221 0,0004 15,6891 0,0005 0,0005 21 0,0003 1,9251 16,0934 0,0004 0,7239 0,0005 0,0005 22 0,0003 1,2553 6,4585 0,0004 2,6339 0,0005 0,0005 23 0,0003 1,1330 2,9788 0,0004 1,3018 0,0005 0,0005 24 0,0003 1,4187 1,5309 0,0004 0,2096 0,0005 0,0005 25 0,1767 0,3237 0,4368 0,0004 0,3941 0,0005 0,0005 26 0,0845 0,0003 0,4483 0,0004 0,1646 0,0005 0,0005 27 0,0003 0,0003 0,0595 0,0004 0,0005 0,0005 0,0005 28 0,1844 0,0003 0,0004 0,0004 0,2994 0,0005 0,0005 29 0,5839 2,1323 0,0004 0,0005 0,0005 0,1764 30 0,4798 1,1973 0,0004 0,0005 0,0005 0,0630 31 1,2757 0,6541 0,0005 0,0005

Jml 5,510 70,729 66,163 1,364 33,011 3,260 5,415

Total 185,450

Rata2 0,178 2,526 2,134 0,045 1,065 0,109 0,175

Lampiran 24 Nilai Faktor Erodiilitas Tanah (K), Panjang dan Kemiringan Lereng (LS), Pengelolaan Tanaman (C), dan Tindakan Konservasi (P)

Jenis Tanah Lokasi Faktor erodibitas tanah (K) Sumber data Kisaran Rata-rata Kelas

Oxisol Haplorthox (Latosol)

Dramaga, Bogor

0,02-0,04 0,03 sr U, Kurnia dan Suwardjo (1984) Haplorthox

(Latosol)

Citayam,Bogor 0,08-0,09 0,09 sr U, Kurnia dan Suwardjo (1984) Entisol Troporthent

(Regosol)

Tanjungharjo, Kulon Progo

0,11–0,16 0,14 r U, Kurnia dan Suwardjo (1984) Fluvent

(Regosol)

DAS Cimanuk 0,17-0,21 0,19 r Hamer (1980)

Regosol Dam Cirata - 0,19 r Sutono et

al(2002) Ulisol Tropohumul

(Mediteran)

Citaman, Bandung

0,09–0,11 0,1 sr U, Kurnia dan Suwardjo (1984) Tropudult (Podsolik) Jonggol, Bogor

0,12–0,19 0,16 r U, Kurnia dan Suwardjo (1984) Hapludult

(Nitosol)

DAS Cimanuk 0,17-0,21 0,19 r Hamer (1980)

Endoaquult DAS Cimanuk 0,42-0,42 0,42 at Hamer (1980)

Alfisol Hapludalf (Mediteran)

DAS Cimanuk 0,13-0,13 0,13 r Hamer (1980)

Tropaqualf (Mediteran)

Punung, Pacitan

0,18–0,25 0,22 sd U, Kurnia dan Suwardjo (1984) Endoaqualf DAS Cimanuk 0,24-0,32 0,28 sd Hamer (1980)

Vertisol Chromudert (Grumusol)

DAS Cimanuk 0,24-0,24 0,24 sd Hamer (1980)

Chromudert (Grumusol)

Jegu, Blitar 0,24-0,30 0,27 sd Undang K, dan Suwardjo (1984) Keterangan : sr = sangat rendah, r = rendah, sd = sedang, at = agak tinggi

Lampiran 24 (Lanjutan)

Faktor panjang dan kemiringan lereng (LS)

Kemiringan (%) Nilai Faktor LS

0-8 0,25

8-15 1,2

15-25 4,25

25-40 9,5

>40 12,0

Faktor pengelolaan tanaman (C)

Penggunaan lahan Nilai faktor C

Tanah terbuka/tanpa tanaman 1,0

Sawah 0,01

Tegalan tidak dispersifikasi 0,7

Ubi kayu 0,8

Jagung 0,7

Kedelai 0,399

Kentang 0,4

Kacang tanah 0,2

Padi 0,561

Tebu 0,2

Pisang 0,6

Akar wangi (sereh wangi) 0,4

Rumput bede (tahun pertama) 0,287

Rumput bede (tahun kedua) 0,002

Kopi dengan penutupan tanah buruk 0,2

Talas 0,85

Kebun campuran

- Kerapan tinggi 0,1

- Kerapatan sedang 0,2

Lampiran 24 (Lanjutan)

Penggunaan lahan Nilai faktor C

Perladangan 0,4

Hutan alam

- Serasah banyak 0,001

- Serasa kurang 0,005

Hutan produksi

- Tebang habis 0,5

- Tebang pilih 0,2

Semak belukar 0,3

Ubi kayu/kedelai 0,181

Ubi kayu + Kacang tanah 0,195

Padi – Sorghum 0,345

Padi – Kedelai 0,417

Alang-alang murni subur 0,001

Keterangan : (-) = pola tanaman bergiliran (+) = Pola tanaman tumpang gilir

Faktor Tindakan Konservasi (P)

No Tindakan Kusus Konservasi Tanah Nilai faktor P

1 Teras bangku :

- Konstruksi baik 0,04

- Konstruksi sedang 0,15

- Konsruksi kurang baik 0,35

- Teras tradisional 0,40

2 Srip tumbuhan rumput Bahia 0,40

3 Pengelolaan dan penanaman menurut garis kontur :

- Kemiringan 0-8 % 0,50

- Kemiringan 9-20 % 0,75

- Kemiringan > 20 % 0,90

Lampiran 25 Lokasi Penelitian dan Penutupan Lahan di Sub-DAS Cilebak

A B

C D

Keterangan : A = Penampang stasiun pengamatan arus sungai (SPAS) B = Kebun campuran

C = Sawah irigasi D = Hutan pinus

Lampiran 26 Alat-alat Yang Digunakan Dalam Penelitian

Turbidity meter ARR (AutomaticRainfall Recorder)

AWLR GPS