DAFTAR ISI
RESUME
......... I
DAFTARrsr ..........
.....iii
DAFTAR TABEL
.......vii
DAFTAR GAMBAR
...................viii
DAFTAR LAMPIRAN BAB I.
.............,..xi
PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang Masalah l-2
......................1
PerumusanMasalah....
........3
1.3 MaksudPene1itian..................
.............4
1.4 Pembatasan Masalah
-.----....4
1.5 RuangLingkupPenelitian
...................4
1.6 LokasiPenelitian.
...............5
BAB 2 TINJAUAN PIJSTAKA 2.1 ModelHidroloei..
.-.............6
2.1.1 Jenis-Jenis ModelHidrologi.. 2 .l .l .l
Mo d e L l u mp ed....
....................6 ......................6
(DistributeA............. 2.1.1.2 ModelTersebar 2.2 SistemInformasiGeografi(SIG)........ 2.2.1 DEN{/DTMdanDSM
........7
..................9 ............ 10
lrcegularNetwork(TIN)....... 2.2.2 Triangulated 2.3 Mekanisme Erosi......
..............12 ........13
Erosion)... 2-3.1 ErosiPercikanHujan(Rainsplash 2.3.2 ErosiAlur (l?l//Erosion) 2.3.3 ErosiParit(GullyErosion)... (SheetErosion)... 2.3.4 ErosiLembaran 2.3.5 ErosiTebingSungai(Streambank Erosion). 2.3.6 ErosiTerowongan(Tunnel Erosion) 2.4 ModelSWAT......
...........13 ........14 ................... 14 ...........L4 .............14 ......-15 15 .............
15 2.4.1 Antarmuka SWATdanSIG(ATcSWAT).................................. iii
j
2.4.2 Komponen HidrologiSWAT
2.5 FaseLahan(LandPhase)padaSub-DAS 2 . 5 .1 H u j a n .......
.......-...17 ............. 18
(SurfoceRunffi 2.5.2 LimpasanPermukaan 2.5.2.1 SCSCurveNumber.... 2.5.2.2 WaktuKonsentrasi................ 2.5.2.3 DebitPuncakLimpasan 2.5.2.4
.................. 16
.................... 19 ............. 19 ...................21 ..........24
PenundaanLimpasanPermukaan(SurfaceRunoffLag) ..................24
2.5-3 ErosiLahan...-.-.
....25
2.5.3.1 UniversalSoil LossEquation(USLE)
......26
2.5.3.2 Modfied UniversalSoil LossEquation(MUSLE).....27 (RoutingPhase)padaSaluranUtama.. 2.6 FasePenelusuran 2.6-l Penelusuran Ak (WaterRouting) (Sediment 2.6.2 Penelusuran Sedimen Routing)
....-28 ............28 .......-...-....29
2.7 Tampungan Waduk
.........-29
2.8 EfisiensiPengendapan Sedimen..............
...........30
2 . 9 Kerangka Berpikir....
........33
2 . 1 0 Hipotesis
........-34
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 3 . 1 TujuanPenelitian
.............36
3 . 2 ManfaatPenelitian..
.....-....36
BAB 4 METODOLOGI
4.r
U m u m......
.......37
4.2 Pemisahan Aliran Dasar(BaseFlow Separation)....-. 4.3 Evaluasiterhadap PrediksiModel....... 4.4 Kalibrasi Model.......
........-..40 ................40 .........40
4.4.1 NeracaAir danDebitSungai......
............-42
4.4.2 Sedimen...
.............42
4.5 ValidasiModel......
...........43
4.6 Penentuan BatasToleransiErosi......... 4.7 Penentuan Laju ErosiAktual
................43 .............44
IV
4 . 8 Penentuan IndeksErosi
.....................44
4.9 Penentuan UmurWaduk......
..............45
4 . 1 0 Penentuan TingkatKekritisanUmur Waduk......
..................47
4 . t t PenentuanHubunganantaraTingkat Kekritisanumur waduk dan Indeks Erosi.........
.......48
BAB 5 HASIL DAI\I PEMBAIIASAN 5 . 1 Penyiapan Data(DataPre-processrng).........
.......53
5.2 ModelElevasiDigital......
..................53
5.3 TataGunaLahan.-...............-......
.......54
5.4 JenisTanah
.....56
5 . 5 Iklim
...............58
5.5.1 Stasiun Klimatolcgi...............
.................58
5 . 5 .2 H u j a n .......
.............59
5.5.3 Temperatur
...........59
5.5.4 Kelembaban
..........59
5.5.5 LanzPenyinaranMatahari
....59
5.5.6 Kecepatan Angin....... 5 . 6 Penyusunan Model(ModelSetup).......
...............60
5 . 7 Pemisahan Baseflow(BaseflowSeparation)
.......61
5.8 AnalisisSensitivitas Parameter Model.......
.........62
5 . 9 KalibrasiModel.......
.........63
5.9.1 KalibrasiterhadapDataTahunan
............63
5.9.1.1 KalibrasiWaterYieldTahunan...
.............63
5.9.1.2 KalibrasiSurfuceFlow Tahunan.......... 5.9.1.3 KalibrasiBaseflowTahunan
....65
.................,..66
5.9.1.4 KalibrasiDebitInflow Rata-Rata Tahunan................ 6g 5.9.1.5 KalibrasiSedimen InflowTahunan 5.9.2 Kalibrasiterhadap DataBulanan 5.9.2.1 KalibrasiWaterYieldBulanan....
..........69 .............71 .............71
5.9-2.2 KalibrasiSurfuceFlow Bulanan
...............72
5.9.2.3 KalibrasiBaseflowBulanan...
..................73
5.9.2.4 KalibrasiDebitInflow Rata-RataBulanan................ 74 v
5.9.2.5 KalibrasiSedimenInflow Rata-Rata Bulanan.... ........75 l
I
I I
It T
I
5.10 ValidasiModel...
...-......--..77
5.10.1ValidasiModeldenganDataTahunan
.....77
5.10.2ValidasiModeldengan DataBulanan
................. .....77
5.11 IndeksErosiDAS.........
....77
I
I I
I I
I I
5.12 UmurEfektifWaduk............. 5.13 TingkatKekritisan UmurWaduk......
............79 ..................81
5.14 HubunganantaraIndeksErosidanTingkatKekritisanUmur Waduk....82 BAB 6 KESIMPULA}I DAN SARAN
I
6.1 Kesimpulan
.....83
i
6.2 Saran........
.......83
I
II
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vi
DAFTAR TABEL
Tabel2.l, Nilai koefisienkekasaranManninguntuk alirandi lahan(no,)..........22 Tabel2.2 Nilai koefisienkekasaranManninguntuk alirandalamsaluran(n"il.23 Tabel2.3 HubunganantaraDaya TampungWadukdenganSedimenYang Diendapkanmenurut Brune ..........32 Tabel4.l Contohrekapitulasineracaair dan debit hasil pengamatandan simulasi ......42 Tabel4.2 Contohrekapitulasisedimenhasilpengamatan dan simulasi............43 Tabel4.3 PedomanPenetapanNilaiBatasTolerasiErosi untuk Tanah-Tanah di Indonesia ....44 Tabel4.4 KriteriaPenilaianIndeksErosi(IE) DAS / HRU...... .......45 Tabel5.l SumberDataInput .......53 Tabel5.2 Landuse LookupTable .................55 Tabel5.3 SoilLookupTable .......57 Tabel5.4 LokasiStasiunKlimatologi(WeatherStations) 58 ............... Tabel5.5 TemperaturMaksimumdanMinimum Rata-rataBulanan(oC)........59 Tabel5.6 Kelembaban UdaraRata-rataBulanan(%)........... ...........59 Tabel5.7 LamaPenyinaran MatahariHarianRata-rata 6am)...........................59 Tabel5"8 Kecepatan Angin HarianRata-rata Bulanan(krr/jam)......................60 Tabel5.9 Parameter-Parameter PalingSensitifMenurutPeringkat..................63 T a b e l 5 . l 0KalibrasiWaterYieldTahunan... ...................64 Tabet5.11 KalibrasiSurfaceFlow Tahun€1n..."....... .........65 T a b e l 5 . 1 2KalibrasiBaseFlow Tahunan .......67 Tabel5.13KalibrasiDebitInflow Rata-Rata Tahunan... ................... 68 Tabr,l5.l4 KalibrasiSedimenInflow Tahunan... .............70 Tabel5.15Rekapitulasi Nilai Rata-RataTahunanHasil simulasi.......................71 Tabel5.16RekapitulasiNilai Rata-RataBulananHasil simulasi ......76 T a b e l 5 . 1 7Rekapitulasi HasilValidasiModeldenganDataTahuna n ................ 77 Tabel5.18Rekapitulasi HasilValidasiModeldenganDataBulanan.................77 Tabel5.19 IndeksErosiDAS CitarumHu1u......... ........... 78 Tabel5.20Prosedur untukMenentukan UmurWaduk...... ................80 Tabr]5.21UmurEfektifWaduk(Ue)......... ....................81
DAFTARGAMBAR
Gambar2.1
Dalam naodellumped,DAS dianggapmemiliki karakteristikyang (Rahardja, seragam 2007)........ ....................7 Gambar2.2 Dalam modelHRU, grid-grid yangkarakteristiknyasama digabungkan membentuksatuHRU (Rahaxdj 8 a 2007) ................... Gambar2.3 Dalammodelgrid, setiapgrid memiliki karakteristikyangunik ....9 Gambar2.4 Model PermirkaanDigital (Digital SurfaceMode[ DSM) dengan resolusi3 meteruntuk koridor saluranpipa selebar5 km (satellite ImagingCorporatiorU 2008) .....10 Gambar2.5 Model ElevasiDigital (DEM) menggunakancitra satelitIKONOS (SatelliteImagingCorporatioA2008).... .... l0 Gambar2.6 PermukaanreferensiDEIvI/DTM (SatelliteImaging Corporation" 2 0 0 8 )........ ,.............. 11 Gambar2.7 PenurunanDEI'{/DTM danDSM dari citra satelitdan foto udara (Satellite ImagingCorporation,2003)...-.... ................. l2 Gambar2.8 Permukaanreferensimodelpermukaandigital (DSM) (Satellite Im,agingCorporatioa2003) .....12 Gambar2.9 TriangulatedIrregular Network (TIITI)(SatelliteImaging Corporation" 2008) ................... 13 Gambar2.10 Skemafaselahandan fasepenelusuranyang dimodelkanoleh SWAT(Neitsch dkk.,2005)............... .......17 Gambar2.11 Representasi skematikdari faselahan(Neitschdkk.,2005).........18 Gambar2.12 Hubungancurahhujan denganlimpasandenganmetodeSCSCurve Number(Neitschdkk.,2005)............... .....21 Gambar2.13 Representasi skematikdari faselahan(Neitschdkk., 2005).........28 Gambar2.14 Taraf air waduk dan kurva kapasitasvs elevasiakibat sedimentasi (MorrisdanFan, 1997)............30 Gambar2.15 LengkungTrap Efficiency(Bureauof Reclamation,2006)..........32 Gambar2.16 Diagramskematikdari endapansedimenyang diramalkan@ureau of Reclamation, 2006) ..............33 Gambar2.17 Kerangka Berpikir.... ................35 Gambar4.1 BaganAlirMetodologiPenelitian........ .....38 Gambar4.2 Zone erosi dan sedimentasidi separ{angsuatusistemfluvial (persungaian) (Monis & Fan,1997) ..........39 Gambar4.3 Prosedurkalibrasi aliran dan sedimendalammodel swAT (Santhi d kk.,2 0 0 l ) ..............41 Gambar4.4 Tingkatkekritisanwaduksecaraskematik... ...............48 Gambar4.5 Hubunganantaraindekserosidengantingkat kekritisanwaduk...49 Garnbar4.6 Prosespenentuanhubunganarfieraindekserosi dengantingkat kekritisan umurwaduk .......-.....50 vll1
rumusuntuk menentukanhubunganindeks Skemapengguruum ............... 51 erosidengantingkatkelaitisanumurwaduk padasuatu skematikpemodelanerosidan sedimentasi Gambar4.8 Representasi ...........52 DdS denganSWAT...... 54 Gambar5.1 ModelElevasiDigitaldariDAS CitarumHulu............................ Gambar5.2 Tata GunaLahanpadaDAS CitarumHulu dalamFormatRaster.55 Gambar5.3 KlasifrkasiTata GunaLahanpadaDAS Citarum Hulu dalam Gantbar4.7
swAT......
....--.........56
...........57 Gambar5.4 Tamh padaDAS CitarumHulu dalamFormatRaster....... ..........58 Gambar5.5 LokasiStasiunKlimatologi(WeatherStations) Gambar5.6 Langkah-langkahuntuk menyusunmodel SWAT dengan AToSWAT ...............60 sub-DASdenganATcSWAT ...............61 Gambar5.7 Hasildelineasi Baseflowdari Aliran $ungai ....62 Gambar5.8 Pemisahan Gambar5.9 KalibrasiWaterYield Tahunan ...------.-......64 Gambar5.10 HubunganantaraWater Yield TahunanHasil simulasidan Observasi ................65 ...-............66 Gambar5.11 KalibrasiSurfaceFlow Tahunan Gambar5.12 HubunganantaraSurfaceFlow TahunanHasil simulasidan Observasi ................66 .........-.........67 Gambar5.13 KalibrasiBaseflowTahunan... Gambar5.14 HubunganantaraBaseflowTahunanHasil simulasidan Observasi6S Gambar5.15 KalibrasiDebitlnflowRata-RataTahunan... ..............69 Gambar5.16 HubunganantaraDebit Inflow Rata-RataTahunanHasil simulasi danObservasi.............. .............69 Gambar5.17 SedimenInflow Tahunan... .......70 Gambar5.18 HubunganantaraSedimenInflow TahunanHasil simulasidan Observasi Gambar5.19 KalibrasiWate-r YieldBulanan... .-.-.-.........72 Gambar5.20 Hubunganantarawater yield bulananhasil simulasidan observasi72 Gambar5.21 KalibrasiSurface Flow8u1anan........... .....73 Gambar5.22 Hubunganantarasurfaceflow bulananhasil simulasidan observasiT3 Gambar5.23 KalibrasiBaseflowBulanan .....74 Gambar5.24 Hubunganantarabaseflow bulananhasil simuiasidanobservasi.T4 Gambar5.25 KalibrasiDebitInflowRata-Rata Bulanan...................................75 Ganbar5.26 Hubunganantaradebit inflow rata-ratabulananhasil simulasidan observasi .................75 Gatnbar5-27 KalibrasiSedimen ...........................76 InflowBulanan... Gambar5.28 Hubunganantarasedimeninflow bulananhasil simulasidan observasi .................76 Gambar5.29 SedimentYield Tahunan ......"...78 Gambar5.30 IndeksErosiRata-Rata .......79 DAS CitarumHu.Iu.........
Gambar5.31 HubunganantzralndeksErosi (IE) dan Tingkat KekritisanUmur Waduk(c)............ ....................82 Gambar5.16 Keseimbangan air observasipadaoutletDAS citarum Hulu CNanjung). ...............66 Gambar5.17 Keseimbangan air hasilsimulasipadboutlet DAS CitarumHulu (Nanjung). Gambar5.18 WaterYieldBulanan.... ............67 Gambar5.19 Hubunganantarawateryield bulananhasilsimulasidan observasi.. ...............67 Gambar5.20 SurfaceFlow Bulanan ..............6g Gambar5.21 Hubunganantarasurfaceflow bulananhasil simulasidan observasi ................: ............... 68 Gambu5.22 BaseFlow Bulanan .................. 69 Gambar5.23 Hubunganantarabaseflow bulananhasil simulasidan eg5€rvasi69
DAFTAR LAMPIRAN
LampiranI Lamptran2 Lampiran3 Larnptran4 Lampiran5 Lampiran6 Lampiran7
PetaDAS citarum HuIumenurutwilayahadministrasi.............L-r PetaTopografiDAS CitarumHulu..... .....L_2 PetaGeologiDAS CitarumHulu......... ....L_3 JaringanSungaiIJtannDASpadaCitarumHu1u......... .............. L_4 Sub-.Sub DAS padaDAS padaCitarumHuIu........ ... L_5 PetaTataGunaLahanpadaDAS padaCitarumHulu................ L_6 sebaranPenggunaan l^a"han padaDAS citarum Hulu Tahun 200r .. ............. L_7 Lampiran8 ModelElevasiDigitaldariDAS CitarumHulu.......................... L_g Lampiran9 PetaJaringanSungaipadaDAS CitarumHulu.......................... L_9 Lampiran10 Grid TutupanLahandariDAS CitarumHulu ........ ..L-10 Lampiranll BasisDataTutupanLahan(LandCover/plant) .....-...................L1I Lampnan12 BasisDataDaerahTerbangun(Urban) ...L-12 Lampiran13 KlasifikasiI'utupanLahanpadaDAS CitarumHu1u.................L_ I3 Lampiran14 Grid JenisTanahdariDAS CitarumHu1u......... .......L-14 Lampiran15 BasisDataJenisTanah........................ ...L_15 Lampiran16 KlasifikasiJenisTanahpadaDAS CitarumHu1u......... ....-........L-16 LampiranI7 LokasiStasiunKlimatologipadaDAS Citarum HuIu...............L_17 Lampiranl8 DataKlimatologipadaDAS CitarumHulu..... Lampiran19 ContohBasisDataStasiunCuaca(WeatherGenerator)...........L_19 Lampiran20 AnalisisStatistikDaraHujanHarian(19g7-1996)
XI
