26
3.3.3 Analisis Data
Tahap Analisis data terdiri dari identifikasi perubahan penggunaan lahan, analisis debit sungai dengan menggunakan model SWAT dan analisis debit model hasil
kalibrasi SWAT terhadap penggunaan lahan 1994, 1997 dan 2001 .
A. Identifikasi Perubahan penggunaan lahan
Pola perubahan penggunaan lahan diidentifikasi dengan cara overlay peta landuse Citarum Hulu tahun 1994 dengan peta landuse 1997, kemudian overlay landuse 1997
dengan 2001. Landuse 2001 dengan 2005. Proses overlay peta tersebut menggunakan program Arcview 3.3. Proses identifikasi perubahan lahan disajikan pada Gambar 7.
Gambar 6. Peta landuse tahun 2005
27
Gambar 7. Proses identifikasi perubahan lahan
B. Analisis Debit Sungai menggunakan model MWSWAT
Pada tahap ini, telah dilakukan pengolahan analisis debit aliran dengan menggunakan data lokal daerah penelitian. Analisis debit aliran yang akan di
simulasikan adalah debit aliran permukaan runoff, aliran lateral dan aliran dasar. Prosedur analisis debit aliran adalah sebagai berikut :
a Deliniasi Daerah penelitian
Deliniasi daerah penelitian dilakukan menggunakan DEM STRM 30 x 30 m dengan bantuan program Map Window. Daerah penelitian akan dideliniasi dari
DEM secara otomatis berdasarkan topografi alaminya, begitu pula dengan jaringan hidrologinya. SWAT membagi DAS menjadi beberapa Sub DAS dimana setiap Sub
DAS mempunyai jaringan utama. Metode yang digunakan dalam proses deliniasi DAS adalah metode treshold. Besar kecilnya treshold yang digunakan akan
menentukan jumlah jaringan sungai yang terbentuk kemudian, jaringan sungai tersebut akan menentukan banyaknya Sub DAS yang terbentuk dalam DAS.
Deliniasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 8.
Perubahan Landuse 1994-2005
Landuse 1997
Landuse 2001
Landuse 2005
Landuse 1994
Perubahan Landuse 1994-
1997 Perubahan
Landuse 1997- 2001
Perubahan Landuse
2001-2005
28
Gambar 8. Kotak dialog watershed delineation b
Pembentukan HRU HRU merupakan unit analisis hidrologi yang dibentuk berdasarkan
karakteristik tanah dan penggunaan lahan yang spesifik. HRU diperoleh melalui overlay
peta tanah dan penggunaan lahan. Satu sub DAS terdiri dari beberapa HRU. Proses pembentukannya dapat diihat pada Gambar 9.
Pembuatan HRU Create Hidrology Response Unit -
Interval slope menurut Arsyad 2006 -
Peta raster landuse dan peta raster tanah format sistem koordinat proyeksi UTM.
- Treshold
dari presentase total luasan landuse 10, jenis tanah sebesar 5 dan slope sebesar 5 yang memiliki persentase luasan yang lebih kecil
dari treshold yang ditentukan akan diabaikan.
29
Gambar 9. Kotak dialog pembentukan HRUs
c Penggabungan HRUs dengan data iklim
Tahap penggabungan HRUs dengan data iklim dilakukan setelah satuan analisis terbentuk. Pada tahap ini harus ditentukan periode simulasi terlebih dahulu
kemudian memasukan data iklim.
Gambar 10. Kotak dialog penggabungan HRUs dan iklim
30
d Simulasi
Proses simulasi dijalankan setelah proses penggabungan HRU dengan data iklim selesai dilakukan. Kemudian simulasi hidrologi tersebut dijalankan berdasarkan
periode harian. Persamaan yang digunakan di dalam SWAT untuk memprediksi aliran permukaan adalah metode SCS Curve Number.
Dimana Q
surf
adalah jumlah aliran permukaan pada hari I mm. R
day
Dimana CN curve number bilangan kurva, Curve Number CN diturunkan dari analisis spasial dimana peta tanah dikonversi menjadi Hydrology Soil Group dan
dioverlay dengan peta penutupan lahan masing–masing tahun. CN digunakan untuk memprediksi nilai runoff atau infiltrasi dan Ia adalah 0.2 S berdasarkkan
hasil penelitian, sehingga persamaan perhitungan aliran menjadi : adalah
jumlah curah hujan pada hari ke I mm. Ia adalah kehilangan akibat resapan permukaan, intersepsi dan infiltrasi mm dan S adalah parameter retensi mm.
Paramater retensi dihitung berdasarkan persamaan berikut :
Qsurf = Persamaan untuk menghitung aliran lateral adalah :
Dimana Qlat adalah jumlah air lateral yang masuk ke sungai utama pada hari ke I mm, SW
iy,excess
adalah kelebihan air pada lapisan tanah mm, K
sat
adalah saturated hydraulic conductivity
mmjam, slp adalah lereng mm, Ød adalah porositas tanah mmmm dan L
hill
SW adalah panjang lereng m. Kelebihan air
pada lapisan tanah dihitung dengan persamaan :
iy,excess
= SW
ly
- FC
ly
jika SW
ly
FC SW
ly iy,excess
= 0 jika SW
ly
FC Dimana SW
ly ly
adalah kandungan air tanahmm dan FC
ly
Aliran bawah tanah atau base flow Q adalah kapasitas
lapang mm.
gw
dihitung dari persamaan :
31
Dimana K
sat
e Output SWAT
adalah hydraulic conductivity mmhari, = adalah jarak antar
sub DAS ke saluran utama m dan adalah tinggi muka air tanah m.
Hasil debit model SWAT yang menggunakan peta landuse pada tahun 2001 dan curah hujan tahun 2001 dapat divisualiasi dalam gradasi warna. Output
yang dipilih berupa debit rata-rata bulanan pada tahun 2001. Output
SWAT tersimpan dalam file-file output SWAT Output File yang terdiri dari file BSB, SBS dan RCH. File BSB berisi informasi sub DAS, file
SBS berisi informasi masing-masing HRU dan RCH berisi informasi pada masing-masing sungai utama dalam sub DAS. Informasi yang terdapat pada
masing-masing sub DAS dan HRU dihasilkan selama periode simulasi dan terdiri dari area km
2
f Kalibrasi dan Validasi Model SWAT
, jumlah curah hujan mm, kandungan air tanah mm, perkolasi mm, aliran permukaan mm, aliran lateral mm dan aliran dasar
mm.
Kalibrasi dan pengujian model bertujuan agar output model yang digunakan hasilnya mendekati dengan output dari DAS yang diuji. Kalibrasi
dilakukan terhadap nilai debit dengan cara membandingkan antara hasil prediksi dengan hasil observasi hasil pengukuran stasiun pengamat arus sungai SPAS
di lapangan dimana perbandingan tersebut menggunakan kriteria stastistik. Data hasil observasi yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari SPAS Nanjung
dari tahun 1994-2005. Model SWAT telah menyediakan 500 parameter untuk simulasi, tapi tidak
semua parameter digunakan untuk daerah Citarum Hulu sesuai dengan waktu dan ketersediaan data. Pemilihan dan penyesuaian parameter ini dilakukan
dengan proses kalibrasi manual. Setelah dilakukan kalibrasi terhadap parameter model, dilakukan pengujian model validasi. Validasi dilakukan terhadap
landuse tahun 1994, 1997 dan 2005. Prosedur kalibrasi dan validasi untuk aliran
permukaan dapat dilihat pada Gambar 11.
32
Perbandingan debit hasil simulasi dengan debit hasil observasi dilakukan dengan menggunakan SWAT Ploth and Graph . Pada SWAT Ploth and Graph
akan digunakan koefesien determinasi R
2
Nash-Sutclifffe Index NSI digunakan untuk mengevaluasi model pada SWAT ploth
dan Graph. Persamaan Nash-Sutcliffe Index NSI adalah sebagai berikut : dan Nash-Sutcliffe Index NSI.
Koefesien determinasi menunjukan seberapa dekatnya nilai yang dihasilkan oleh simulasi dengan nilai yang sesungguhnya di lapangan. Koefesien mendekati satu
menandakan nilai hasil simulasi memilki nilai yang cukup dekat dengan nilai sesungguhnya. Persamaan koefesein determinasi adalah sebagai berikut :
Gambar 11. Prosedur kalibrasi dan validasi aliran Debit sungai dengan model SWAT
Analisis Debit tahun 2001
Evaluasi statistik
tidak
ya Kalibrasi Parameter Model
SWAT
selesai
Validasi dengan landuse 1994,1997 dan 2005
33
Keterangan : Q
obs
= debit observasi m
3
Q det
cal,i
= debit hasil simulasi m
3
= debit Simulasi rata-rata m det
3
= debit observasi rata-rata m det
3
Range nilai NSI adalah antara ∞ sampai dengan 1.
Kategori simulasi berdasarkan nilai NSI Van Liew et al, 2005 dalam Stehr, 2009 adalah sebagai
berikut : det
Layak jika
≥ 0.75
Memuaskan jika 0.36 ≤ NSI 0.75
Kurang Memuaskan jika 0.36
C. Analisis Debit Sungai dengan Model SWAT Hasil Kalibrasi terhadap