III.BAHAN DAN METODE
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di DAS Ciliwung Hulu yang secara geografi terletak o
pada 6 38’01” LS – 6o41’51” LS dan 106o50’11” BT – 106o58’10” BT. Penelitian dimulai bulan Maret sampai Agustus 2011. Daerah penelitian meliputi areal seluas 15.000 ha, mulai dari Gunung Pangrango (hulu) sampai SPAS (Stasiun Pengamat Aliran Sungai) Katulampa. Lokasi penelitian disajikan pada Gambar 1. 705000
710000
715000
720000
725000
9255000
9255000
9260000
9260000
9265000
9265000
9270000
9270000
700000
9250000
9250000
N
1:100000 5
700000
5
0
705000
710000
10
715000
Km
720000
725000
PETAADMINISTRASI DAS CILIWUNGHULU Keterangan :
Sungai Batu Layang Bojong Koneng Bojong murni Ciawi Cibanon Cibedug Cibeureum Cilember Cipayng girang Cipayung datar Cisarua Citeko Gadog Gunung Geulis Jogjogan Karang Tengah Kopo Kuta Leuwi Malang Megamendung Pandansari Sirnajaya Sukagalih Sukakarya Sukamahi Sukamaju Sukamanah Sukaresmi Sukawangi Tugu Selatan Tugu Utara WargaJaya
Gambar 1. Lokasi Penelitian (DAS Ciliwung Hulu)
3.2. Bahan dan Alat 3.2.1. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian berupa data sekunder, data biofisik, dan data lapang. Data sekunder terkait dengan data input pemodelan dan data biofisik terkait data debit puncak aliran hasil pengukuran. Sedangkan, data lapang terkait dengan penggunaan lahan di lapang berupa pengelolaan lahan saat itu. Data sekunder dan biofisik yang digunakan, antara lain;
13
a. Peta DAS Ciliwung Hulu Mencakup peta kontur, peta administrasi, peta tanah, dan peta penggunaan lahan tahun 2009. Sumber peta diperoleh dari Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (BPDAS) Citarum - Ciliwung Bogor. b. Data Curah Hujan dan Debit Aliran Hasil Pengukuran Data pias curah hujan harian dari SPAS Cibeureum (Citeko), sehingga melalui perhitungan diperoleh akumulasi curah hujan. Sedangkan, data tinggi muka air diperoleh dari SPAS Bendung Katulampa dan persamaan debit diperoleh dari Balai Pengembangan Sumberdaya Air (BPSDA) Wilayah Ciliwung-Cisadane Bogor. c. Peta Kelompok Hidrologi Tanah (KHT) Mencakup pembagian kelompok hidrologi tanah yang akan dihubungkan bersama data hidrologi dari peta tanah. 3.2.2. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian, antara lain : a. Alat tulis b. Printer dan kamera digital c. Seperangkat komputer dengan program Microsoft office words 2007 dan
Microsoft office excel 2007 d. Program Arcgis 9.3, Arcview 3.3, HEC WMS 8.1 sebagai pengolah data
simulasi
3.3. Metode Penelitian Tahapan penelitian diawali dengan mempelajari program WMS dan mengumpulkan literatur. Kemudian dilanjutkan pada tahapan pengumpulan data. Data diperoleh dari Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (BPDAS) Wilayah Citarum-Ciliwung Bogor, Balai Pengembangan Sumberdaya Air (BPSDA) Wilayah Ciliwung-Cisadane Bogor, Stasiun Penakar Hujan Citeko, dan Bendungan Katulampa. Data sekunder yang diperoleh berupa data tahun 2009 dan data biofisik tahun 2010. Data tersebut selanjutnya dianalisa dan diolah pada 14
program Arcgis 9.3 dan Arcview 3.3 sehingga data dapat dijalankan dalam program model HEC WMS.
3.3.1. Pengolahan Data Sekunder a. Pengolahan Peta DAS Ciliwung Hulu Pengolahan peta DAS Ciliwung Hulu terdiri dari pembuatan Digital Elevation Model (DEM), digitasi peta KHT, digitasi peta penggunaan lahan, dan digitasi peta tanah. DEM merupakan suatu sistem, metode, dan alat dalam mengumpulkan, memproses, dan penyajian informasi lapangan (Frederic J. Doyle, 1991). Peta hasil digitasi ditambahkan kolom sesuai kebutuhan, sedangkan DEM digunakan sebagai masukan model. Langkah awal pengolahan data pada model yaitu pendefinisian parameter hidrologi (Job Control). b. Pengolahan Data Hidrologi Data hidrologi ditampilkan bersama nilai bilangan kurva aliran permukaan dan penggunaan lahan. Data hidrologi tersebut adalah data kelompok hidrologi tanah (KHT). Penentuan kelompok hidrologi tanah (KHT) ditentukan berdasarkan jenis tanah, sedangkan penggunaan lahan berdasarkan kelas dan lucode penggunaan lahan. Data hidrologi tersebut diolah pada data atribut program Arcview 3.3. Data atribut kelompok hidrologi tanah diperoleh setelah dilakukan tahap query pada jenis tanah. Begitu pun dengan kelas dan nomor (lucode) penggunaan lahan yang diperoleh setelah tahap query pada penggunaan lahan. Setelah data kelompok hidrologi tanah berada pada data atribut peta jenis tanah dan data kelas penggunaan lahan berada pada data atribut peta penggunaan lahan, maka kedua peta dioverlay. Pada data atribut peta overlay ditambahkan data bilangan kurva aliran permukaan (BKAP). Data BKAP ditentukan berdasarkan kelompok hidrologi tanah dan kelas penggunaan lahan.
3.3.2. Analisa Debit Aliran Model Data input curah hujan berasal dari satu stasiun pengamat (Stasiun Citeko). Model HEC WMS menerima satu data curah hujan dari penakar hujan yang mewakili DAS. Input data curah hujan berupa akumulasi curah hujan tiap 10 15
menit selama 24 jam. Sedangkan, penggunaan lahan ditampilkan dalam bentuk data nilai bilangan kurva aliran permukaan. Proses bilangan kurva aliran permukaan akan menghasilkan nilai BKAP di model HEC. Nilai BKAP digunakan dalam perhitungan waktu tenggang (TLAG). Waktu tenggang (TLAG) adalah beda waktu antara waktu puncak hujan dan waktu debit puncak aliran permukaan. Persamaan waktu tenggang (TLAG) adalah sebagai berikut: TLAG
di mana,
1000 / BKAP 10 1 0 . 7 ..............................(5) L 0 .8 1900 Y
TLAG : waktu tenggang (jam) L
: panjang hidrolik (kaki)
BKAP : bilangan kurva aliran permukaan Y
: kemiringan permukaan tanah (%)
Dengan persamaan tersebut dapat dilanjutkan ke langkah routing data dan run simulation, sehingga diperoleh hidrograf keluaran model.
3.3.3. Analisa Debit Puncak Aliran Hasil Pengukuran Karakteristik debit Katulampa diperoleh dari data tinggi muka air dan data pias curah hujan harian. Perhitungan debit aliran hasil pengukuran menggunakan data tinggi muka air harian tiap jam. Persamaan debit aliran hasil pengukuran diperoleh dari BPSDA Ciliwung-Cisadane. Persamaan debit puncak aliran hasil pengukuran adalah sebagai berikut :
Q 25.890 H 0.00
di mana, Q : H :
2.480
.................................................(6)
debit aliran (m3/s) tinggi muka air (m)
Nilai tinggi muka air tiap jam dalam satu kejadian hujan dimasukkan dalam persamaan 6, sehingga diperoleh nilai debit tiap jam pada kejadian hujan tersebut. Nilai debit puncak aliran hasil pengukuran tiap kejadian hujan diperoleh dari nilai debit aliran maksimum pada kejadian hujan tersebut. Tinggi muka air berfluktuasi mengikuti curah hujan dan memberikan pengaruh pada nilai debit puncak aliran hasil pengukuran.
16
3.3.4. Kalibrasi dan Validasi Model Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Sedangkan, verifikasi model adalah pemeriksaan kebenaran nilai dari suatu variabel. Validasi model dilakukan untuk memastikan ketepatan data yang dimasukkan pada model. Validasi model dapat dilakukan dengan cara menentukan koefisien deterministik (korelasi) melalui pengolahan data bilangan kurva aliran permukaan (BKAP). Nilai BKAP merupakan parameter yang sensitif (Ismawardi, 2003). Pengolahan data BKAP dilakukan dengan cara variasi BKAP berdasarkan BKAP referensi. Hasil variasi BKAP adalah nilai debit puncak aliran model mendekati hasil pengukuran dalam beberapa kejadian hujan. Pada variasi BKAP yang menghasilkan nilai debit puncak aliran model mendekati hasil pengukuran, maka dilakukan pengolahan nilai BKAP kembali dengan lebih tepat. Ketepatan nilai BKAP dimaksudkan untuk memperoleh nilai debit puncak aliran model seluruh kejadian hujan mendekati hasil pengukuran. Nilai bilangan kurva aliran permukaan (BKAP) referensi diperoleh dari Arsyad 2010. Hubungan antara debit puncak aliran (Q) model dengan hasil pengukuran diperoleh melalui analisis korelasi. Besarnya koefisien korelasi berkisar antara +1 hingga -1. Koefisien korelasi menunjukkan kekuatan hubungan linear dan arah hubungan dua variabel (Sarwono, 2006). Kriteria kekuatan hubungan antara dua variabel adalah sebagai berikut : 0
: Tidak ada korelasi antara dua variabel
>0 – 0,25
: Korelasi sangat lemah
>0,25 – 0,5
: Korelasi cukup
>0,5 – 0,75
: Korelasi kuat
>0,75 – 0,99 : Korelasi sangat kuat 1
: Korelasi sempurna
17
Studi Literatur Pengumpulan Data : - Data Sekunder - Data Biofisik -
Peta kontur Peta tanah Peta penggunaan lahan Peta Kelompok Hidrologi Tanah (KHT) Data pias curah hujan harian Data tinggi muka air (TMA) Data Bilangan Kurva Aliran Permukaan (BKAP) Pengolahan Data : Arcgis 9.3, Arcview 3.3, & Microsoft Excel 2007 Input Model HEC WMS
Proses Model HEC WMS (Perhitungan debit puncak aliran menggunakan metode SCS) Hidrograf Keluaran Model Simulasi Penggunaan Lahan
Ya Diterima
Validasi Model R2
Tidak Diterima
Tidak Sesuai Hidrograf Hasil Pengukuran
Hidrograf Hasil Pengukuran (Penjelasan) Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
18
