Sistem Peringatan Dini Bahaya Banjir Dengan Input Prediksi Curah Hujan Menggunakan Model Arima Di Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli Percut

SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN
INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN
MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI
(DAS) DELI PERCUT

TESIS

Oleh

ZAINUDDIN
087026035/FIS

PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010

SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT
PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA
DI DAERAH ALIRAN SUNGAI

(DAS) DELI PERCUT

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Sains dalam Program Studi
Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

ZAINUDDIN
087026035/FIS

PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

: SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA
BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI

CURAH

HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI
DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI
PERCUT
Nama Mahasiswa

: ZAINUDDIN

Nomor Induk Mahasiswa : 08 70 26 035
Program Studi

: Magister Fisika

Fakultas

: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Menyetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc.
Ketua

Ketua Program Studi,

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.)

Tanggal lulus : 7 Juni 2010

Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc.
Anggota

Dekan,

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.)

PERNYATAAN ORISINALITAS

SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN
INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN
MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI
(DAS) DELI PERCUT

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil karya kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 7 Juni 2010

Zainuddin
NIM 087026035

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di
bawah ini :
Nama

: Zainuddin

NIM

: 087026035

Program Studi

: Ilmu Fisika

Jenis Karya Ilmiah

: Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Exclusive Royalty
Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI
CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN
SUNGAI (DAS) DELI PERCUT
Beserta perangkat yang ada

(jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-

Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasikan Tesis
tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis
dan sebagai pemegang dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 7 Juni 2010

Zainuddin

Telah diuji pada
Tanggal : 7 Juni 2010

PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua

: Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D.

Anggota

: 1. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc
2. Drs. Naser Saleh, M.Eng.Sc
3. Prof. Drs. Muhammad Syukur, M.S.
4. Dr. Anwar Darma S, M.S.

SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN

INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN
MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI
(DAS) DELI PERCUT

ABSTRAK

Telah dilakukan suatu penelitian yaitu dibangunnya sebuah sistem peringatan dini
terjadinya bahaya banjir dengan input prediksi curah hujan menggunakan model
ARIMA di Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli Percut. Salah-satu masalah yang
ditimbulkan oleh DAS adalah banjir. Faktor yang mempengaruhi DAS di Indonesia
diantaranya debit air hujan yang jatuh ke alur DAS. Dalam penelitian ini air hujan
yang jatuh diprediksi dengan model ARIMA. Data untuk prediksi bersumber dari data
sekunder curah hujan di daerah aliran sungai. Untuk perhitungan debit air hujan di
DAS digunakan Metode Thornthwaite and Mather. Dari hasil penelitian didapat satu
sistem yang dapat digunakan sebagai informasi peringatan dini terjadinya bahaya
banjir di daerah aliran sungai Deli Percut. Diharapkan sistem ini dapat juga digunakan
menjadi sistem peringatan dini bahaya banjir untuk DAS yang lain di seluruh kota di
Indonesia.
Katakunci : Sistem, prediksi, DAS, ARIMA, Metode Thornthwaite and Mather

EARLY WARNING SYSTEM OF FLOOD BY GETTING THE INPUT
PREDICTION OF RAIN BY USING ARIMA MODEL IN
THE RIVER STREAM AREA OF DELI-PERCUT.

ABSTRACT

A research of flood early warrning system has been done by getting the input of rain
by using ARIMA model in Deli-Percut River Stream Area. One of the problems of
River Stream Area is flood. Factor which influences the River Stream Area in
Indonesia is the quantity of rain falling into if. This research, the falling rain is
predicted by using ARIMA model. Prediction data come from secondary data in the
River Stream Area. To calculate the rain the falling rain in the River Stream Area user
Thornthwaite and Mather methods. The result of the research, one system is found and
able to use as early warning system of flood in the River Stream Area of Deli-Percut.
This system should be able the use as the flood early warning system for the other
River Stream Area in the whole areas of Indonesia.
Keyword : System, Predictions, River Stream System, ARIMA, Thornthwaite and
Mather methods.

KATA PENGANTAR

Pertama-tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang
Maha Esa kami panjatkan atas segala limpahan rakhmad dan karunia-Nya sehingga
tesis ini dapat diselesaikan.
Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik
Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan
dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi
Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara Medan, atas kesempatan yang diberikan
kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Eddy
Marlianto, M.Sc., atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada
Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.,
Sekretaris Program Studi Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh Staff
Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA
Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami
ucapkan kepada Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc selaku pembimbing utama yang

dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian
juga kepada bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc selaku pembimbing lapangan yang
dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya
penelitian ini.
Kepada Ayahanda Alm. Muhammad Idris dan Ibunda Almh. Fatimah,
Ayahanda mertua Kh Ahmad Legimun beserta ibu Hj. Asnik serta istriku tercinta
dan terkasih Mitri Handayani, S.Pd.I, anak-anakku tersayang Taufik Mirzaputra,
Khairunnisa Mirzaputri, Rasyid Mirzaputra, Tiara Mirzaputri dan Inayah
Mirzaputri, Abang, Kakak dan Adik serta seluruh keluargaku tersayang yang
memberikan semangat, motivasi dan dorongan serta bantuan baik moril maupun
materil bagi kami dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister
Sains (Ilmu Fisika) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara Medan.
Ucapan terimakasih kami sampaikan atas nasehat dan dukungan dari Prof.
Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc. yang banyak membimbing kami dalam
memperoleh beasiswa, Bapak Alberto Colia, S.Pd, M.Pd. (Kepala SMA Negeri 1
Berastagi), Drs. Sastra Tarigan, M.Pd. (Mantan Kepala SMA Negeri 1 Berastagi),
Drs. Robert Sitompul (Kepala SMK Telkom Sandhy Putra Medan), Dra. Julia
Maulina, M.Si. (Ketua Program Studi Fisika FKIP UISU Medan), seluruh bapak ibu
guru SMA Negeri 1 Berastagi dan SMK Telkom Sandhy Putra serta bapak dan ibu
dosen Universitas Islam Sumatera Utara Medan.

Yang tak terlupakan atas kesabarannya : Sajadin Sembiring, S.Si, M.Sc.
Hendri Irwandi, S.Si yang telah membantu dan mengajari kami dalam pengambilan
dan menganalisa data curah hujan menggunakan Minitab 13 dan menghitung debit air
di DAS menggunakan metode Thornthwaite and Mather sehingga mendapatkan data
prediksi curah hujan dengan model ARIMA dan informasi debit airnya.
Kawan-kawan (Mulkan Iskandar, S.Si, M.Si, Fazli Mirwan, S.Pd,
Ika
Darsilah, S.Pd, M.Si, Yenni Megalina. S.Pd, M.Si, dan lain-lain) seluruh teman
angkatan 2008 Program Studi Magister Sains (Ilmu Fisika) Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan yang telah memberikan
bantuan dan dorongan kepada kami, Pegawai Administrasi Program Studi Magister
Sains (Ilmu Fisika) FMIPA USU Medan yang telah memperlancar administrasi
selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu
kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih jauh dari sempurna dan
tentunya banyak kekurangan, namun penulis berharap akan mendapatkan masukan
dan saran serta kritikan yang konstruktif, yang bermanfaat sebagai bahan referensi
dan untuk pengembangan ilmu pengetahuan di masa yang akan datang.

Medan, 7 Juni 2010

Zainuddin

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut Gelar

: Zainuddin, S.Si

Tempat dan Tanggal Lahir

: Bah Gunung, 13 Maret 1970

Alamat Rumah

: Jl. Cempaka Dusun V Kedai Durian
Delitua Medan

Telepon Hp

: 08126359536

Instansi Tempat Bekerja

: SMA Negeri 1 Berastagi

Alamat Kantor

: Jl.Jamin Ginting No.12 Berastagi

Telepon

: (0628) 91075

DATA PENDIDIKAN
SD

: SD Swasta Alwashliyah Bah Gunung

Tamat : 1982

SMP

: SMP Swasta Satrya Budi Bah Gunung

Tamat : 1985

SMA

: SMA Swasta Taman Siswa Kisaran

Tamat : 1988

Strata-1

: FMIPA USU Medan

Tamat : 1996

Strata-2

: PSMF PPs FMIPA USU Medan

Tamat : 2010

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ..............................................................................................

i

ABSTRACT ............................................................................................

ii

KATA PENGANTAR .............................................................................

iii

RIWAYAT HIDUP .................................................................................

v

DAFTAR ISI ...........................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR ..............................................................................

x

DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................

xi

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................

1

1.1. Latar Belakang ..................................................................

1

1.2. Perumusan Masalah ..........................................................

3

1.3. Tujuan Penelitian ..............................................................

3

1.4. Manfaat Penelitian ............................................................

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .........................................................

5

2.1. Sungai ................................................................................

5

2.1.1. Pengertian Sungai ...................................................

5

2.1.2. Fungsi Sungai .........................................................

5

2.1.3. Karakteristik Sungai ...............................................

6

2.1.4. Permukaan Air Sungai dan Debit ...........................

7

2.1.5. Daerah Aliran Sungai (DAS)..................................

10

2.1.6. Defenisi DAS Berdasarkan Fungsi .........................

12

2.1.7. Analisis Spasial ketersedian Air Tanah .................

14

2.1.8. Komponen Neraca Air lahan ..................................

16

2.1.9. Perubahan Air Tanah, Surplus dan Defisit .............

17

2.1.10.Kandungan Air Tanah (KAT) ................................

18

2.1.11.Analisis Neraca Air Metode Thornwaite and
Mather …………………………………………...

19

2.2. Hujan .................................................................................

20

2.2.1. Proses Terjadinya Hujan ..........................................

20

2.2.2. Faktor Hujan ............................................................

22

2.2.3. Pengukuran Hujan ....................................................

23

2.3. Banjir .................................................................................

23

2.3.1. Banjir yang terus berlasung di Indonesia .................

23

2.3.2. Banjir Sungai Bahorok .............................................

24

2.4. Komputasi .........................................................................

26

2.4.1. Pengertian Komputasi ..............................................

26

2.4.2. Metode Analitik dan Metode Numerik ....................

38

2.5. Pemodelan .........................................................................

28

2.5.1. Pemodelan Time-Series ARIMA ............................

28

2.5.2. Model-model untuk data Deret Berkala...................

29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..............................................

31

3.1. Tempat Penelitian dan Alat ..............................................

31

3.2. Metode yang digunakan ....................................................

31

3.2.1. Metode Forecast Model ARIMA untuk Prediksi
Curah Hujan …………………………………………..

31

3.2.2. Metode Thornthwaite and Mather Untuk Perhitungan
Neraca/Debit Air dalam Daerah Aliran Sungai (DAS)..

33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................... 37
4.1. Analisis Data Curah Hujan ..............................................

37

4.1.1. Analisis Data Curah Hujan Lokasi 1 ...................

37

4.1.2. Analisis Data Curah Hujan Lokasi 2 ...................

38

4.1.3. Analisis Data Curah Hujan Lokasi 3 ...................

39

4.2. Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA ....................

40

4.2.1. Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA
Lokasi 1 ...............................................................

40

4.2.2. Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA
Lokasi 2 ...............................................................

41

4.2.3. Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA
Lokasi 3 ...............................................................

42

4.3. Analisis Neraca Air .........................................................

43

4.3.1. Prediksi Analisis Neraca Air Lokasi 1 ................

43

4.3.1.1. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 1
Tahun 2010 ............................................

43

4.3.1.2. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 1
Tahun 2011 ............................................

44

4.3.1.3. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 1
Tahun 2012 ............................................

45

4.3.2. Prediksi Analisis Neraca Air Lokasi 2 ...............

45

4.3.2.1. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 2
Tahun 2010 ............................................

45

4.3.2.2. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 2
Tahun 2011 ............................................

46

4.3.2.3. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 2
Tahun 2012.............................................

47

4.3.3. Prediksi Analisis Neraca Air Lokasi 3 ...............

47

4.3.3.1. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 3
Tahun 2010 ............................................

47

4.3.3.2. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 3
Tahun 2011 ............................................

48

4.3.3.3. Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 3
Tahun 2012.............................................

49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................

50

5.1. Kesimpulan .......................................................................

50

5.2. Saran .................................................................................

50

DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................

52

LAMPIRAN .........................................................................................

L-1

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar
1.

Judul

Halaman

Daur Hidrologi DAS

13

4.1.

Rata-rata Curah Hujan Lokasi 1

45

4.1.

Rata-rata Curah Hujan Lokasi 2

46

4.3.

Rata-rata Curah Hujan Lokasi 3

47

4.4.

Prediksi Curah Hujan dengan Model ARIMA di Lokasi 1 48

4.5.

Prediksi Curah Hujan dengan Model ARIMA di Lokasi 2 49

4.6.

Prediksi Curah Hujan dengan Model ARIMA di Lokasi 3 50

4.7.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 1 Tahun 2010

51

4.8.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 1 Tahun 2011

52

4.9.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 1 Tahun 2012

52

4.10.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 2 Tahun 2010

53

4.11.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 2 Tahun 2011

54

4.12.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 2 Tahun 2012

55

4.13.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 3 Tahun 2010

55

4.14.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 3 Tahun 2011

56

4.15.

Prediksi Neraca Air di Lokasi 3 Tahun 2012

57

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Gambar

Judul

Halaman

A

Trend Prediksi Tongkoh

62

B

Trend Prediksi Polonia

63

C

Trend Prediksi Belawan

64

D

DAS Deli-Percut

65

SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN
INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN
MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI
(DAS) DELI PERCUT

ABSTRAK

Telah dilakukan suatu penelitian yaitu dibangunnya sebuah sistem peringatan dini
terjadinya bahaya banjir dengan input prediksi curah hujan menggunakan model
ARIMA di Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli Percut. Salah-satu masalah yang
ditimbulkan oleh DAS adalah banjir. Faktor yang mempengaruhi DAS di Indonesia
diantaranya debit air hujan yang jatuh ke alur DAS. Dalam penelitian ini air hujan
yang jatuh diprediksi dengan model ARIMA. Data untuk prediksi bersumber dari data
sekunder curah hujan di daerah aliran sungai. Untuk perhitungan debit air hujan di
DAS digunakan Metode Thornthwaite and Mather. Dari hasil penelitian didapat satu
sistem yang dapat digunakan sebagai informasi peringatan dini terjadinya bahaya
banjir di daerah aliran sungai Deli Percut. Diharapkan sistem ini dapat juga digunakan
menjadi sistem peringatan dini bahaya banjir untuk DAS yang lain di seluruh kota di
Indonesia.
Katakunci : Sistem, prediksi, DAS, ARIMA, Metode Thornthwaite and Mather

EARLY WARNING SYSTEM OF FLOOD BY GETTING THE INPUT
PREDICTION OF RAIN BY USING ARIMA MODEL IN
THE RIVER STREAM AREA OF DELI-PERCUT.

ABSTRACT

A research of flood early warrning system has been done by getting the input of rain
by using ARIMA model in Deli-Percut River Stream Area. One of the problems of
River Stream Area is flood. Factor which influences the River Stream Area in
Indonesia is the quantity of rain falling into if. This research, the falling rain is
predicted by using ARIMA model. Prediction data come from secondary data in the
River Stream Area. To calculate the rain the falling rain in the River Stream Area user
Thornthwaite and Mather methods. The result of the research, one system is found and
able to use as early warning system of flood in the River Stream Area of Deli-Percut.
This system should be able the use as the flood early warning system for the other
River Stream Area in the whole areas of Indonesia.
Keyword : System, Predictions, River Stream System, ARIMA, Thornthwaite and
Mather methods.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Masalah banjir akhir-akhir ini menjadi pandangan publik yang memilukan. Dalam
beberapa dekade terakhir ini, masih kental dalam ingatan bahwa musim hujan selalu
memaksa orang untuk mempersiapkan diri lebih dini dalam menyongsongnya karena
datangnya banjir dapat merendam wilayah mereka.
Terdapat beberapa faktor penyebab terjadinya

banjir. Diantaranya adalah

faktor iklim ekstrik (hujan ekstrim), faktor penurunan daya dukung daerah aliran
sungai (DAS) termasuk di dalamnya faktor pola pembangunan sungai, faktor
kesalahan perencanaan dan implementasi pengembangan kawasan, faktor kesalahan
konsep drainase dan faktor sosio-hidraulik (kesalahan perilaku masyarakat terhadap
komponen hidrologi-hidraulik).
Dalam peraturan pemerintah DAS dibatasi sebagai suatu daerah tertentu yang
bentuk dan sifat alamnya sedemikian rupa sehingga merupakan suatu kesatuan dengan
sungai dan anak sungainya yang melalui daerah tersebut dalam fungsi untuk
menampung air yang berasal dari curah hujan dan sumber air lainnya,
penyimpanannya serta pengalirannya dihimpun dan ditata berdasarkan hukum alam
sekelilingnya demi keseimbangan daerah tersebut.
Perkembangan pembangunan di bidang permukiman, pertanian, perkebunan,
industri, eksploitasi sumber daya alam berupa penambangan, dan ekploitasi hutan
menyebabkan penurunan kondisi hidrologis suatu daerah aliran sungai (DAS). Gejala
penurunan fungsi hidrologis DAS ini dapat dijumpai di beberapa wilayah Indonesia,

1

seperti di Pulau Jawa, Pulau Sumatera, dan Pulau Kalimantan, terutama sejak tahun
dimulainya Pelita I yaitu pada tahun 1972. Penurunan fungsi hidrologis tersebut
menyebabkan kemampuan DAS sebagai penyimpan air pada musim kemarau dan
kemudian dipergunakan melepas air sebagai “base flow” pada musim kemarau, telah
menurun. Ketika air hujan turun pada musim penghujan air akan langsung mengalir
menjadi aliran permukaan yang kadang-kadang menyebabkan banjir dan sebaliknya
pada musim kemarau aliran “base flow” sangat kecil bahkan pada beberapa sungai
tidak ada aliran sehingga ribuan hektar sawah dan tambak ikan tidak mendapat suplai
air tawar.
Faktor hujan sangat berpengaruh terhadap jumlah/debit air dalam DAS. Oleh
karena itu perlu diprediksi peluang terjadinya hujan. DAS sebagai wilayah tangkapan
air hujan yang akan ke sungai yang bersangkutan. Perubahan fisik yang terjadi di DAS
akan berpengaruh langsung terhadap kemampuan retensi DAS terhadap banjir.
Prediksi curah hujan dilakukan dengan komputasi model ARIMA menggunakan
Minitab 13.
ARIMA merupakan salah satu model yang berbasis pada metode time series,
yaitu metode yang berdasarkan pada nilai-nilai suatu perubah yang telah terjadi pada
waktu lampau. Tujuannya adalah untuk menentukan pola historis data yang kemudian
digunakan untuk mengekstrapolasikan pola tersebut ke masa yang akan datang. Dalam
metode time series, proses atau hubungan antara masukan dan keluaran sangat
diperhitungkan (tidak diabaikan). Hal ini yang membedakannya dengan

metoda

kausal.
Inti permasalahan dalam penelitian ini adalah membangun sebuah sistem
peringatan dini terjadinya banjir dengan input prediksi curah hujan dengan model
ARIMA di daerah aliran sungai (DAS) Deli Percut. Dengan adanya peringatan dini
ini diharapkan dapat mengurangi dampak negatif yang akan timbul sebagai akibat
dari bahaya banjir itu sendiri.

1.2. Perumusan Masalah
Penanggulangan banjir dari faktor hujan ini sangat sulit dan bahkan mustahil
karena hujan adalah faktor ekstern yang digerakkan oleh iklim makro/global. Usaha
yang dilakukan adalah dengan melakukan kajian terhadap prediksi terjadinya hujan
sehingga dapat ditentukan bagaimana pengaruh curah hujan yang terjadi terhadap
jumlah/debit air dalam DAS.
Prediksi curah hujan ini menggunakan input data sekunder yang terjadi di
masa lampau untuk diprediksi di masa yang akan datang dengan komputasi model
ARIMA menggunakan Minitab 13. Frekwensi terjadinya hujan mempengaruhi debit
air dalam DAS. Perhitungan neraca air dalam DAS menggunakan metode
Thornthwaite and Mather.
Hasil prediksi curah hujan akan memberikan informasi neraca air dalam DAS
sehingga apakah debit air surplus atau defisit. Jika debit airnya surplus, akan
diklasifikasi berpeluang besar terjadinya banjir dengan klasifikasi debit air : aman atau
rawan banjir. Informasi akhir dari semua perlakuan diharapkan menjadi satu sistem
peringatan dini akan terjadinya banjir.

I.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan suatu sistem peringatan
dini bahaya banjir dengan input data prediksi curah hujan dengan dasar data yang
dipakai adalah data sekunder curah hujan sembilan belas tahun yang lalu di daerah
aliran sungai (DAS) Deli Percut yang melintasi wilayah kota Medan. Maka data curah
hujan yang sudah terjadi pada beberapa waktu yang lalu dapat dijadikan dasar untuk
memprediksi curah hujan pada waktu yang akan datang.
Sistem yang dibangun didasarkan pada data prediksi curah hujan
menggunakan pemodelan komputasi dengan metode Forecast/peramalan jenis model
ARIMA pada Minitab 13 sehingga lembaga atau badan yang mengurusi tentang

penanggulangan bahaya banjir dapat mengantisipasi dan mengambil tindakan
prepentif dengan adanya sistem yang dibangun dengan basis teknologi informasi ini.
I.4. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat mengurangi dampat negatip dari
bahaya banjir sebab pada bulan-bulan yang kita informasikan berpotensi terjadinya
banjir, warga masyarakat yang berdomisili di wilayah sungai tersebut lebih waspada..
Selain daripada itu dapat dilakukan tindakan atau dicari solusi anternatip sehingga air
penyebab banjir dapat dialihkan ke kanal-kanal yang sudah dibangun jauh sebelum
terjadinya banjir.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sungai
2.1.1. Pengertian Sungai
Sungai sejak jaman purba menjadi suatu unsur alam yang sangat berperan di dalam
membentuk corak kebudayaan suatu bangsa. Ketersediaan airnya, lembahnya yang
subur

dan lain-lain, potensinya menarik manusia untuk bermukim di sekitarnya.

Kehidupan sehari-hari mereka tidak terlepas dari memanfaatkan sungai dengan
konsekwensi manusia akan melakukan rekayasa terhadapnya yang perlu untuk lebih
banyak dapat mengambil manfaat darinya.
Tetapi

kesadaran

selalu

datang

terlambat,

bahwa

manusia

harus

melakukannya secara bersahabat, agar tidak timbul dampak yang akan merugikan di
kemudian hari seperti bahaya banjir dan sebagainya. Seperti halnya unsur-unsur alam
yang lain, segala tindakan terhadapnya akan menimbulkan dampak perubahan sifat
dan keadaan sebagai penyesuian terhadap

perlakuan apa yang diterimanya.

(Mulyanto,H.R, 2007).
Dampak yang timbul dapat bersifat sangat merugikan kepada manusia sebagai
pemanfaatnya apabila tidak diantisifasi penanggulangannya sesuai dengan kehendak
alam, dan dapat bersifat tak berubah.
Sungai-sungai yang mengalir dan melintasi kota medan antara lain: sungai
Deli, Siei Babura, Sei Sikambing, Sei Denai, Sei Putih, Sei Percut, Sei Belawan dan
Sei Kera. (……….2010e).

5

2.1.2. Fungsi Sungai
Ada dua fungsi utama yang diberikan alam kepada sungai yaitu :
a. Mengalirkan air
b. Mengangkut sedimen hasil erosi pada DAS dan alurnya.
Air hujan yang jatuh pada sebuah Derah Aliran Sungai (DAS) akan terbagi
menjadi akumulasi-akumulasi yang tertahan sementara disitu sebagai air tanah dan air
permukaan, serta run off yang akan memasuki alur sebagai debit sungai dan terus
dialirkan ke laut. (Mulyanto,H.R, 2007).
2.1.3. Karakteristik Sungai
Sungai mempunyai fungsi mengumpulkan air curah hujan dalam suatu daerah
tertentu dan mengalirkannya ke laut. Sungai itu juga dapat digunakan untuk berbgai
jenis aspek seperti pembangkit tenaga listrik, pelayanan pariwisata, perikanan,
pertanian dan lain-lain. Dalam bidang pertanian sungai itu berfungsi sebagai sumber
air yang penting untuk irigasi.
2.1.3.1. Daerah Pengaliran
Daerah Pengaliran sebuah sungai adalah daerah tempat presipitasi itu
mengkonsentrasi ke sungai. Garis-garis batas daerah-daerah aliran yang berdampingan
disebut batas daerah pengaliran. Luas daerah pengaliran diperkirakan dengan
pengukuran daerah itu pada peta topografi. Daerah pengaliran, topografi, tumbuhtumbuhan dan geologi mempunyai pengaruh terhadap debit banjir, corak banjir, debit
pengaliran dasar dan seterusnya.

(Sri Harto, 1993)

2.1.3.2. Corak dan Karakteristik daerah pengaliran
a) Daerah Pengaliran Bulu Burung
Jalur daerah di kanan kiri sungai utama dimana anak-anak sungai mengalir ke
sungai utama disebut daerah bulu burung. Daerah pengaliran sedemikian

mempunyai debit banjir yang kecil, oleh karena waktu tiba banjir dari anak-anak
sungai itu berbeda-beda. Sebaliknya banjirnya berlangsung agak lama.
b) Daerah Pengaliran Radial
Daerah yang berbentuk kipas atau lingkaran dan dimana anak-anak sungainya
mengkonsentrasi ke suatu titik secara radial disebut daerah pengaliran radial.
Daerah pengaliran dengan corak sedemikian mempunyai banjir yang besar di dekat
titik pertemuan anak sungai.
c) Daerah Pengaliran Parallel
Bentuk ini mempunyai corak dimana dua jalur daerah pengaliran yang bersatu di
daerah hilir. Banjir itu terjadi di sebelah hilir titik pertemuan sungai-sungai.
d) Daerah Pengaliran yang Kompleks
Hanya beberapa buah daerah aliran yang mepunyai bentuk-bentuk ini dan disebut
daerah pengaliran yang kompleks. (Sri Harto, 1993)
2.1.4. Permukaan Air Sungai dan Debit.
a. Pengukuran permukaan air sungai.
Perubahan kondisi permukaan air sungai dalam jangka waktu yang panjang
akan dapat diketahui dengan mengadakan pengamatan permukaan air sungai itu dalam
jangka waktu yang panjang. Debit sungai dapat diperoleh juga dari permukaan air
sungai itu. Dalam persoalan pengendalian sungai, permukaan air yang sudah
dikorelasikan dengan curah hujan dapat membantu mengadakan penyelidikan data
untuk pengelakan banjir, peramalan banjir, pengendalian banjir dengan bendungan.
Dalam usaha pemanfaatan air, permukaan air sungai itu dapat digunakan untuk
mengetahui secara umum banyaknya air sungai yang tersedia, penentuan kapasitas
bendungan dan seterusnya. (Soewarno, 2000)
Beberapa jenis alat ukur permukaan air sungai :
(1) Jenis pembacaan langsung
(2) Jenis pelampung
(3) Sumur pengamatan
(4) Jenis tekanan air

b. Pengukuran Debit Air Sungai
Cara-cara pengukuran debit air sungai adalah sebagai berikut :
(1) Pengukuran debit dengan bending
(2) Perhitungan debit dengan mengukur kecepatan aliran dan luas penampang
melintang (untuk pengukuran kecepatan digunakan penampang atau pengukur arus
dengan kincir)
(3) Dengan menggunakan pengukur arus magnitis, pengukur arus gelombang
supersonic, meter venturi dan seterusnya. (Suyono Sosrodarsono, 2003).
Sungai merupakan jalan air alami. mengalir menuju samudera, danau atau laut,
atau ke sungai yang lain. Pemanfaatan terbesar sebuah sungai adalah untuk irigasi
pertanian, bahan baku air minum, sebagai saluran pembuangan air hujan dan air
limbah, bahkan sebenarnya potensial untuk dijadikan objek wisata sungai. Di
Indonesia saat ini terdapat 5.950 daerah aliran sungai (DAS).
Sungai menurut jumlah airnya dibedakan :
1. Sungai Permanen
yaitu sungai yang debit airnya sepanjang tahun relatif tetap. Contoh sungai
jenis ini adalah sungai Kapuas, Kahayan, Barito dan Mahakam di Kalimantan.
Sungai Musi, Batanghari dan Indragiri di Sumatera.
2. Sungai Periodik
yaitu sungai yang pada waktu musim hujan airnya banyak, sedangkan pada
musim kemarau airnya kecil. Contoh sungai jenis ini banyak terdapat di pulau
Jawa misalnya sungai Bengawan Solo, dan sungai Opak di Jawa Tengah.
Sungai Progo dan sungai Code di Daerah Istimewa Yogyakarta serta sungai
Brantas di Jawa Timur.
3. Sungai Intermittent atau sungai episodik

yaitu sungai yang pada musim kemarau airnya kering dan pada musim hujan
airnya banyak. Contoh sungai jenis ini adalah sungai Kalada di pulau Sumba.
4. Sungai Ephemeral
yaitu sungai yang ada airnya hanya pada saat musim hujan. Pada hakekatnya
sungai jenis ini hampir sama dengan jenis episodik, hanya saja pada musim
hujan sungai jenis ini airnya belum tentu banyak.
Sungai menurut genetiknya dibedakan :
1. Sungai Konsekwen
yaitu sungai yang arah alirannya searah dengan kemiringan lereng
2. Sungai Subsekwen
yaitu sungai yang aliran airnya tegak lurus dengan sungai konsekwen
3. Sungai Obsekwen
yaitu anak sungai subsekwen yang alirannya berlawanan arah dengan sungai
konsekwen
4. Sungai Insekwen
yaitu sungai yang alirannya tidak teratur atau terikat oleh lereng daratan
5. Sungai Resekwen
yaitu anak sungai subsekwen yang alirannya searah dengan sungai konsekwen.
Sungai seringkali dikendalikan atau dikontrol supaya lebih bermanfaat atau
mengurangi dampak negatifnya terhadap kegiatan manusia.
1. Bendung dan Bendungan dibangun untuk mengontrol aliran, menyimpan air
atau menghasilkan energi.
2. Tanggul dibuat untuk mencegah sungai mengalir melampaui batas dataran
banjirnya.
3. Kanal-kanal dibuat untuk menghubungkan sungai-sungai untuk mentransfer
air maupun navigasi
4. Badan sungai dapat dimodifikasi untuk meningkatkan navigasi atau diluruskan
untuk meningkatkan rerata aliran.

Manajemen sungai merupakan aktivitas yang berkelanjutan karena sungai
cenderung untuk mengulangi kembali modifikasi buatan manusia. Saluran yang
dikeruk akan kembali mendangkal, mekanisme pintu air akan memburuk seiring
waktu berjalan, tanggul-tanggul dan bendungan sangat mungkin mengalami rembesan
atau kegagalan yang dahsyat akibatnya. Keuntungan yang dicari dalam manajemen
sungai seringkali "impas" bila dibandingkan dengan biaya-biaya sosial ekonomis yang
dikeluarkan dalam mengatasi efek buruk dari manajemen yang bersangkutan. Sebagai
contoh, di beberapa bagian negara berkembang, sungai telah dikungkung dalam kanalkanal sehingga dataran banjir yang datar dapat bebas dan dikembangkan. Banjir dapat
menggenangi pola pembangunan tersebut sehingga dibutuhkan biaya tinggi dan
seringkali makan korban jiwa.
Banyak sungai kini semakin dikembangkan sebagai wahana konservasi
habitat, karena sungai termasuk penting untuk berbagai tanaman air, ikan-ikan yang
bermigrasi, menetap, dan budidaya tambak, burung-burung, serta beberapa jenis
mamalia. (……….2010b).
2.1.5. Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah Aliran Sungai (DAS) secara umum didefinisikan sebagai suatu
hamparan wilayah/kawasan yang dibatasi oleh pembatas topografi (punggung bukit)
yang menerima, mengumpulkan air hujan, sedimen dan unsur hara serta
mengalirkannya melalui anak-anak sungai dan keluar pada sungai utama ke laut atau
danau. Dari definisi di atas, dapat dikemukakan bahwa DAS merupakan ekosistem,
dimana unsur organisme dan lingkungan biofisik serta unsur kimia berinteraksi secara
dinamis dan di dalamnya terdapat keseimbangan inflow dan outflow dari material dan
energi. Selain itu pengelolaan DAS dapat disebutkan merupakan suatu bentuk
pengembangan wilayah yang menempatkan DAS sebagai suatu unit pengelolaan
sumber daya alam (SDA) yang secara umum untuk mencapai tujuan peningkatan
produksi pertanian dan kehutanan yang

optimum

dan berkelanjutan (lestari) dengan upaya menekan kerusakan seminimum mungkin
agar distribusi aliran air sungai yang berasal dari DAS dapat merata sepanjang tahun.
(Soewarno, 2000).
Kegiatan pengelolaan daerah aliran sungai (DAS) sudah dilaksanakan pada
berbagai belahan bumi lebih dari satu abad, namun masih terdapat kelemahan yang
mendasar dalam hal penetapan kriteria dan indikator fungsi hidrologi DAS. Adanya
harapan yang berlebihan dan kurang realistis tentang dampak pengelolaan DAS telah
memunculkan kebijakan yang memerlukan investasi besar seperti ‘reboisasi’, namun
hasilnya masih kurang sebanding dengan biaya yang dikeluarkan. Hingga tingkat
curah hujan tertentu fungsi hidrologi DAS adalah berhubungan dengan kemampuan
DAS dalam hal: (1). Transmisi air, (2). Penyangga pada puncak kejadian hujan, (3).
Pelepasan air secara perlahan, (4). Memelihara kualitas air, (5). Mengurangi
perpindahan massa tanah, misalnya melalui longsor, (6). Mengurangi erosi, dan (7).
Mempertahankan iklim mikro.
Dalam pendefinisian DAS pemahaman akan konsep daur hidrologi sangat
diperlukan terutama untuk melihat masukan berupa curah hujan yang selanjutnya
didistribusikan melalui beberapa cara seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Konsep
daur hidrologi DAS menjelaskan bahwa air hujan langsung sampai ke permukaan
tanah untuk kemudian terbagi menjadi air aliran, evaporasi dan air infiltrasi, yang
kemudian akan mengalir ke sungai sebagai debit aliran.

Gambar 1. Daur Hidrologi DAS Sumber: Hidrologi dan Pengelolaan DAS

Dalam mempelajari ekosistem DAS, dapat diklasifikasikan menjadi daerah
hulu, tengah dan hilir. DAS bagian hulu dicirikan sebagai daerah konservasi, DAS
bagian hilir merupakan daerah pemanfaatan. DAS bagian hulu mempunyai arti
penting terutama dari segi perlindungan fungsi tata air, karena itu setiap terjadinya
kegiatan di daerah hulu akan menimbulkan dampak di daerah hilir dalam bentuk
perubahan fluktuasi debit dan transport sedimen serta material terlarut dalam sistem
aliran airnya. Dengan perkataan lain ekosistem DAS, bagian hulu mempunyai fungsi
perlindungan terhadap keseluruhan DAS. Perlindungan ini antara lain dari segi fungsi
tata air, dan oleh karenanya pengelolaan DAS hulu seringkali menjadi fokus perhatian
mengingat dalam suatu DAS, bagian hulu dan hilir mempunyai keterkaitan biofisik
melalui daur hidrologi. (Sri Harto, 1993).
2.1.6. Definisi DAS Berdasarkan Fungsi
Dalam rangka memberikan gambaran keterkaitan secara menyeluruh dalam
pengelolaan DAS, terlebih dahulu diperlukan batasan-batasan mengenai DAS
berdasarkan fungsi, yaitu (Suyono Sosrodarsono,2003)
(1)

DAS bagian hulu didasarkan pada fungsi konservasi yang dikelola untuk
mempertahankan kondisi lingkungan DAS agar tidak terdegradasi, yang antara

lain dapat diindikasikan dari kondisi tutupan vegetasi lahan DAS, kualitas air,
kemampuan menyimpan air (debit), dan curah hujan.
(2) DAS bagian tengah didasarkan pada fungsi pemanfaatan air sungai yang dikelola
untuk dapat memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi, yang
antara lain dapat diindikasikan dari kuantitas air, kwalitas air, kemampuan
menyalurkan air, dan ketinggian muka air tanah, serta terkait pada prasarana
pengairan seperti pengelolaan sungai, waduk, dan danau.
(3) DAS bagian hilir didasarkan pada fungsi pemanfaatan air sungai yang dikelola
untuk dapat memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi, yang
diindikasikan melalui kuantitas dan kualitas air, kemampuan menyalurkan air,
ketinggian curah hujan, dan terkait untuk kebutuhan pertanian, air bersih, serta
pengelolaan air limbah.
Keberadaan sektor kehutanan di daerah hulu yang terkelola dengan baik dan
terjaga keberlanjutannya dengan didukung oleh prasarana dan sarana di bagian tengah
akan dapat mempengaruhi fungsi dan manfaat DAS tersebut di bagian hilir, baik
untuk pertanian, kehutanan maupun untuk kebutuhan air bersih bagi masyarakat
secara keseluruhan. Dengan adanya rentang panjang DAS yang begitu luas, baik
secara administrasi maupun tata ruang, dalam pengelolaan DAS diperlukan adanya
koordinasi berbagai pihak terkait baik lintas sektoral maupun lintas daerah secara
baik. (Abdul Rohman 2006).
Metode perhitungan banyaknya hujan di DAS, dengan 2 cara. yaitu: 1. Metode
Isohyet, Ishoyet: garis dalam peta yang menghubungkan tempat-tempat yang memiliki
jumlah curah hujan yang sama selama periode tertentu. Digunakan apabila luas tanah
lebih dari 5000 km² 2. Metode Thiessen, digunakan bila bentuk DAS memanjang dan
sempit (luas 1000-5000 km²).
Pengelolaan DAS diatur dalam :
•

Peraturan Menteri Kehutanan Nomor: P.39/Menhut-II/2009 tentang Pedoman
Penyusunan Rencana Pengelolaan DAS Terpadu .

•

Surat Keputusan Menteri Kehutanan Nomor : SK.328/Menhut-II/2009 tentang
Penetapan Daerah Aliran Sungai (DAS). Prioritas dalam rangka Rencana
Pembangunan Jangka Menengah Tahun 2010-2014.

•

Peraturan Direktur Jenderal RLPS Nomor: P.04/V-SET/2009 tentang Pedoman
Monitoring dan Evaluasi DAS;

•

Lampiran Peraturan Direktur Jenderal RLPS Nomor: P.04/V-SET/2009
tentang Pedoman Monitoring dan Evaluasi DAS;dan.

•

Kerangka Kerja Pengelolaan DAS di Indonesia sebagai amanah Inpres Nomor:
5 Tahun 2008 tentang Fokus Program Ekonomi Tahun 2008-2009.
(……….2010a)

2.1.7. Analisis Spasial Normal Ketersediaan Air
Pengetahuan akan kondisi ketersediaan air di dalam tanah sangat diperlukan
dalam pengelolaan pertanian, beberapa manfaat dari informasi tersebut antara lain
adalah untuk mempertimbangkan kesesuaian lahan khususnya lahan tadah hujan bagi
jenis tanaman yang akan diusahakan, merencanakan jadwal tanam dan panen, serta
mengatur jadwal pemberian air irigasi/ siraman baik jumlah maupun waktunya
sehingga dapat dilakukan secara lebih efisien.
Kondisi ketersediaan air tanah dilakukan dengan menggunakan metode neraca
air. Neraca air merupakan penjelasan tentang hubungan keseimbangan antara aliran
masuk (in flow) dan aliran keluar (out flow) dari air di suatu daerah hamparan lahan
suatu periode tertentu dari proses sirkulasi air.
Tiap komponen dari neraca air tersebut dapat dihitung berdasarkan data
sekunder maupun data primer suatu luasan lahan tertentu dan pada saat atau periode
yang diinginkan menurut keperluannya. Satuan tiap komponen neraca air adalah
tinggi air (mm atau cm) sedangkan waktunya adalah harian, mingguan, dekade,
bulanan dan tahunan. Pengolahan data neraca air bersifat akumulatif sesuai dengan
waktu yang digunakan. Perimbangan antara masukan dan keluaran air di suatu tempat
dikenal sebagai neraca air (water balance), dan nilainya berubah dari waktu ke waktu.

Neraca air dapat dihitung pada luasan dan periode waktu tertentu menurut
keperluannya. Secara umum persamaan neraca air adalah :
Curah hujan = Run off + Evapotranspirasi ± Perubahan KAT
Hillel (1971), mengatakan bahwa estimasi neraca air secara tidak langsung adalah
melibatkan evaluasi presipitasi dan evaporasi sebagai faktor utama dalam inflow dan
outflow air ke dan dari tanah. Selanjutnya dikatakan, selama presipitasi dan evaporasi
dianggap sebagai proses dasar utama yang mengatur kelengasan tanah, maka selama
itu pula kelengasan tanah dapat diduga dari parameter cuaca, disamping diperlukan
beberapa informasi mengenai fisika tanah.
Kenyataan bahwa tidak dapatnya menentukan daerah basah maupun kering
tanpa membandingkan suplai air tanah dengan keperluan air tanah, maka
Thornthwaite mengembangkan perhitungan neraca air lahan menggunakan sistem
tatabuku (book keeping) dengan satuan tinggi air (mm atau cm) untuk semua unsur
dan satuan waktu harian, mingguan, dasarian atau bulanan sesuai dengan
keperluannya. Bentuk tatabuku perhitungan neraca air tersebut mengandung beberapa
hal, yaitu presipitasi (CH), evapotranspirasi potensial (ETP), evapotranspirasi aktual
(ETA), simpangan kelengasan tanah (KAT), surplus dan defisit.
Berdasarkan tujuan penggunaanya, neraca air dapat dibedakan atas neraca air
umum, neraca air lahan dan neraca air tanaman. Untuk neraca air tanaman,
evapotranspirasi yang digunakan adalah evapotranspirasi tanaman (ETc) yang
menunjukkan jumlah penguapan air yang terjadi pada tanaman sesuai dengan umur
dan jenis tanaman selama masa pertumbuhan. (Soewarno, 2000)

II.1.8. Komponen Neraca Air Lahan
a. Presipitasi
Presipitasi atau curahan, adalah cara pengembalian air dari langit ke permukaan bumi
dalam segala bentuk. Pada daerah tropis, termasuk Indonesia, presipitasi umumnya
berbentuk curah hujan.
Dalam perhitungan neraca air lahan, curah hujan merupakan variabel yang selalu
berubah. Apabila perhitungan dilakukan untuk keperluan jangka panjang, maka tahap
awal yang penting adalah menghitung peluang terjadinya curah hujan.
b. Evapotranspirasi
Kehilangan air dari tanah terjadi melalui dua proses yang berbeda, yaitu melalui
evaporasi dari permukaan tanah dan transpirasi dari permukaan daun. Dalam
prakteknya, penentuan kehilangan air secara terpisah melalui kedua proses tersebut
sulit dilakukan atau ditentukan, sehingga pengukuran jumlah air yang hilang dihitung
sebagai total air yang hilang melalui evaporasi dan transpirasi, yang disebut dengan
evapotranspirasi. (Asdak, C. 1999)
Veihmeyer dan Hendrickson, 1955 menyatakan bahwa evapotranspirasi yang
terjadi pada laju potensial (ETP) meningkat sampai titik layu dan akan turun drastis
setelah itu. Tetapi, menurut Thornthwaie dan Matter (1957), laju evapotranspirasi
akan mengikuti garis linier dengan naiknya tekanan air. Sementara itu, para ahli lain
memadukan pendapat antar keduanya, bahwa ETP terjadi pada laju potensial untuk
beberapa saat, kemudian menurun dengan cepat secara eksponensial, sebagaimana
dijelaskan oleh Pierce, 1958.
2.1.9. Perubahan Air Tanah, Surplus dan Defisit
Perubahan kadar air tanah sangat beragam, mulai dari 0 (nol) untuk tanah
kering mutlak sampai nilai tertentu pada saat kapasitas lapang. Kapasitas simpan air
pada suatu tanah merupakan kesetimbangan antara air yang hilang dan air yang
masuk. Nilai kapasitas simpan tergantung pada jenis tanah dan zona perakaran.

Apabila di sekitar zona perakaran relatif seragam, maka kapasitas simpan tersebut
adalah jumlah kapasitas simpan dari setiap lapisan pembentuk tanah (Soewarno, 2000)
Kelebihan air atau surplus digunakan untuk meningkatkan KAT. Setelah
mencapai kapasitas lapang, selanjutnya akan hilang sebagai limpasan permukaan
(Chang, 1968). Limpasan permukaan dapat terjadi sebelum tercapainya kapasitas
lapang pada seluruh lapisan tanah bila intensitas hujan melebihi laju infiltrasi.
2.1.10. Kandungan Air Tanah (KAT)
Kandungan (kadar) air dalam tanah merupakan suatu sistem penyangga bagi
tanaman untuk mengatur keseimbangan air dalam tanaman itu sendiri. Sumber air
yang tersedia bagi tanaman adalah yang berada atau ditahan oleh zona perakaran. Air
yang tersedia, adalah berupa air yang tertahan di dalam tanah antara kapasitas lapang
dan titik layu permanen (Asdak, C. 1999).
Kapasitas Lapang (water holding capacity), mekanismenya terjadi apabila
infiltrasi saat berlangsungnya hujan dimana air akan mengalir ke dalam tanah akibat
gaya gravitasi melalui pori-pori tanah dan menempati lapisan paling bawah. Jika tanah
menjadi jenuh akan air dan tidak lagi dipengaruhi oleh gaya gravitasi, maka tanah
dikatakan dalam keadaan kapasitas lapang (KL). Dengan demikian, kapasitas lapang
merupakan jumlah air yang tertahan dalam tanah sesudah kelebihan air gravitasi
mengalami drainase dan laju gerak turun dari air tersebut menurun. Kapasitas lapang
dari suatu jenis tanah tergantung pada tekstur dan struktur tanah (Agus Maryono,
2005).
Titik Layu Permanen (permanent wilting point) atau koefisien layu (wilting
coeficient) merupakan batas bawah ketersediaan air dalam tanah untuk tanaman,
dimana tanaman tidak dapat lagi menyerap air untuk pertumbuhannya. Pada saat titik
layu permanen (TLP), kandungan (kadar) air tanah beragam yaitu mulai (30 – 40) %
untuk tanah pasir halus, dan 30 % untuk tanah dengan tekstur liat halus .

Air tersedia bagi tanaman adalah air di dalam tanah yang berada pada kisaran
antara kapasitas lapang (field capacity) dan titik layu permanen (permanent wilting
point). Dalam perhitungan neraca air lahan, pada suatu periode tertentu apabila CH >
ETP maka kandungan air tanah mencapai maksimum dan nilainya sama dengan
kapasitas lapang. Apabila CH < ETP maka kandungan air tanah ditentukan oleh
ketersediaan air tanah maksimum (air tersedia) dan akumulasi air tanah yang hilang
secara potensial. (Suyono Sosrodarsono dan Takeda, 2003).
2.1.11. Analisis Neraca Air Metode Thornwaite and Mather
Perhitungan neraca air menurut fungsi meteorologis sangat berguna untuk
evaluasi ketersediaan air di suatu wilayah terutama untuk mengetahui kapan ada
surplus dan defisit air. Neraca air ini umumnya dihitung dengan metoda Thornthwaite
and Mather.
Data yang diperlukan berupa :
1. Curah hujan bulanan
2. Suhu udara bulanan
3. Penggunaan lahan
4. Jenis tanah atau tekstur tanah
5. Letak garis lintang
Penyusunan neraca sumber daya air merupakan salah satu cara untuk memantau
kekritisan sumber daya air/kekritisan DAS.
Untuk menganalisis neraca digunakan suatu pendekatan yaitu metode Thornwaite
and Mather untuk menghitung defisit lengas tanah, kebutuhan air dalam satu tahun.
Perhitungan neraca air dilakukan dengan masukan berupa data curah hujan bulanan,
Water Holding Capacity (WHC) berdasarkan perubahan penggunaan lahan serta
letak lintang tiap stasiun penakar hujan.
Neraca air merupakan perimbangan antara masukan (input) dan keluaran
(output) air di suatu tempat pada suatu periode tertentu. Sebagai keluaran dari analisis
neraca air akan diperoleh informasi tingkat ketersediaan air tanah di Bali apakah

cukup tersedia, sedang atau kurang sesuai dengan informasi fisika tanahnya. Tingkat
ketersediaan air tanah diperoleh dengan menganalisa data kandungan air tanah (KAT)
terhadap nilai kapasitas lapang (KL) dan titik layu permanen (TLP) di masing-masing
wilayah.
Sebaran hujan yang tidak selalu merata baik menurut ruang dan waktu
menyebabkan kondisi ketersediaan air tanah berbeda pula pada setiap ruang dan
waktunya. Faktor iklim yang berperan dalam ketersediaan air tanaman adalah curah
hujan dan evapotranspirasi. Evapotranspirasi berpengaruh terhadap ketersediaan air
tanah, evapotransfirasi merupakan gabungan evaporasi dari permukaan tanah dan
transpirasi tanaman yang menguap melalui akar tumbuhan ke batang daun menuju
atmosfer.
Kekeringan dan kemarau panjang yang terjadi secara ekstrim seperti pada
kondisi El-Nino yang menyebabkan cadangan air semakin berkurang dan sementara
itu hujan yang menjadi sumber air utama tidak ada. Jika keadaan ini berlangsung
dalam waktu lama akan menyebabkan tanaman pertanian mengalami kekurangan air.
Selain curah hujan, tanah juga memegang peranan yang penting terhadap ketersediaan
air bagi tanaman.
Kemampuan tanah untuk menyimpan air akan menentukan jumlah air yang
dapat digunakan oleh tanaman. Ketersediaan air dalam tanah ini dapat diketahui
dengan menggunakan pendekatan neraca air. Kajian ini bertujuan untuk mengetahui
batas normal neraca air lahan sehingga diketahui tingkat ketersediaan air tanah
bulanannya untuk dapat diupayakan pemanfaatan sebaik mungkin. Data neraca air
dapat memberikan beberapa keterangan penting tentang jumlah netto air yang dapat
diperoleh, nilai surplus dari air yang tidak dapat tertampung dan kapan saat terjadinya.
Informasi ketersediaan air tanah tentunya akan sangat bermanfaat bagi sektor
pertanian.(I Gede.A.P, I Nyoman. G.W, 2009).

2.2. Hujan

2.2.1.Proses Terjadinya Hujan
Hujan terjadi karena ada penguapan air dari permukaan bumi seperti laut,
danau, sungai, tanah, dan tanaman. Pada suhu udara tertentu, uap