KARAKTERISTIK FISIK-HIDRO-KLIMATOLOGI (8) DELAPAN DAS DI WILAYAH UPT PSAWS SAMPEAN BARU Indarto1), Budi Soesanto2),Sri Wahyuningsih3) 1), 2), 3)
Laboratorium Teknik Pengendalian dan Konservasi Lingkungan, Jurusan TEP, FTP - UNEJ. Jl. Kalimantan No. 37, Kampus - Tegalboto, Jember 68121 E-mail:
[email protected]
elit.unej.ac.id
Abstract The study demonstrated the application of statistical method to describe discharge characteristics by means of time series analysis. Eight (8) watersheds in East Java were selected for this study. Data input for the analysis include: physical data, rainfall and discharge. Physical data of the watershed (topography, land use, soil type, river network, and boundary of regions) are extracted from existing database and treated using CatchmentSIM and visualized on the MapwindowGIS. Daily rainfall data is collected from existing pluviometers around the region. Daily discharge data is obtained from measurement station located at the outlet of each watershed. Rainfall of each watershed is determined using average value of existing pluviometers around the watershed and determined using simple arithmetic method. These time series data are then imported to RAP (River Analysis Package). Analysis on the RAP, include: general statistical value (max, min, mean, median, quintile, standard deviation, coefficient of variance, and skewness), flow duration curve (FDC), and baseflow analysis (Baseflow Indice/BFI and Floodflow Indice/FFI). The result then presented in graphic and tables. Research shows that among the watersheds have different discharge characteristics although they located on the same climatic regions. Key word: Time-series-analysis, watershed, discharge, east java Abstract Penelitian ini mendemontrasikan aplikasi metode statistik untuk mendeskripsikan karakteristik hidro-meteorologi pada delapan (8) DAS di wilayah Tapalkuda di Jawa Timur. Data masukan utama adalah data rentang-waktu (time-series) berupa hujan dan debit harian. DATA diperoleh dari stasiun pengukuran yang terpasang pada masing-masing DAS. Karakteristik fisik DAS (yang mencakup: Luas DAS, kontur, topografi, jaringan sungai, peruntukan lahan, dan jenis tanah) diolah dari database sumberdaya air yang tersedia. Hujan harian DAS dihitung dengan rerata aritmatik dari beberapa stasiun hujan di wilayah DAS tersebut. Data debit harian diambil dari stasiun pengukuran debit (AWLR) yang terpasang pada outlet DAS. Selanjutnya, data-data tersebut diimport ke dalam perangkat lunak River Analysis Package (RAP). Perhitungan di dalam RAP mencakup: nilai statiktik umum (maksimum, minimum, rerata, median, quantile, standard deviasi (SDT), coefficient variasi (CV), dan skewness); frekuensi kejadian; dan indek aliran dasar (Baseflow Indice/BFI) dan Flood Flow Indice (FFI). Hasil analisa selanjutnya ditampilkan dalam tabel dan grafik. Hasil penelitian menunjukkan adanya perbedaan kerakteristik hidro-meteorologi diantara DAS-DAS meskipun dalam suatu wilayah iklim yang sama. Hasil penelitian berguna sebagai dasar pengelolaan DAS. Keywords: Analisa-rentang-waktu, DAS, RAP, Hidro-meteorologi
1
1. PENDAHULUAN Pemahaman terhadap fenomena hidrologi yang terjadi di dalam suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) sangat diperlukan sebagai dasar pengelolaan DAS. Analisa keruangan (spatial analysis) dan analisa rentang waktu (time series analysis) dapat digunakan untuk mendeskripsikan variabilitas fenomena hidrologi yang bervariasi terhadap ruang dan waktu. Termasuk data rentang waktu adalah data hujan dan data debit harian. Gordon et al., (1992) memberikan pengantar aplikasi analisa rentang waktu dalam konteks manajemen Daerah Aliran Sungai (DAS). Kedua jenis analisa tersebut pada hakekatnya merupakan penerapan metode statistic terhadap data yang bervariasi sebagai fungsi ruang (spatial variability) dan data yang bervariasi sepanjang waktu (time variability).
Berbagai metode statistik telah dikembangkan dan digunakan sebagai tool (alat
analisa) dalam pengelolaan sumberdaya air pada level DAS. Artikel ini mendeskripsikan dan membandingkan karakteristik fisik hidro-meteorologi 8 (Delapan) DAS di wilayah UPT PSAWS SAMPEAN BARU (Jawa Timur). Persamaan, perbedaan, keteraturan dan ketidakteraturan diantara DAS-DAS dapat dijadikan sebagai landasan bagi upaya regionalisasi DAS-DAS. DAS-DAS di wilayah iklim yang sama mungkin memiliki karakteristik yang relatif seragam. Keseragaman ini dapat dijadikan sebagai dasar, misalnya aplikasi suatu model pada DAS yang tidak ada alat ukurnya (ungauged catchment) dapat menggunakan kisaran nilai parameter yang sudah dikalibrasi pada DAS yang terukur di sekitarnya.
2. METODOLOGI 2.1 LOKASI STUDI Penelitian dilakukan dengan mengambil sampel delapan (8) DAS di wilayah UPT PSAWS Sampean Baru (Eks. Balai PSAWS Sampean-Baru). Peta indek menunjukkan (9) Sembilan wilayah UPT (Balai) yang ada di Jawa Timur. UPT PSAWS Sampean baru mencakup wilayah administratif Kab. Banyuwangi, Kab. Bondowoso dan Kab. Situbondo. Urutan nama DAS sebagai berikut: (7) Bomo Bawah; (8)Deluwang; (9)Bajulmati; (10) Bomo Atas; (11)Karangdoro; (12) Klopo Sawit. (13) Gladak; (14)Kali Stail. Selanjutnya di dalam tulisan ini digunakan simbol: DAS-7 s.d DAS-14. 2.2 DATA YANG DIGUNAKAN a. Data geografis Semua data geografis diolah dari database GIS yang terdapat di Lab. TPKL. Layer yang diolah mencakup: peta kontur, DEM, Jaringan sungai, peruntukan lahan, jenis tanah, hidro-geologi, batas administratif, lokasi stasiun hujan, lokasi stasiun pengukur debit (AWLR), lokasi stasiun iklim. Semua layer selanjutnya dipotong (clip) sebatas wilayah UPT. Pengolahan data menggunakan OSSGIS Mapwindow. Batas DAS diturunkan secara otomatis dari DEM. 2
3
b. Data debit Data Debit Harian Rerata (DHR) diperoleh dari rekaman AWLR yang terpasang pada Outlet masing-masing DAS. Studi ini menggunakan rekaman data debit harian dari: 1 Januari 1996 sampai 31 Desember 2005. c. Data Hujan Data hujan harian yang digunakan adalah Hujan Harian Rerata (HHR) untuk masing-masing DAS. HHR diperoleh dari rerata aritmatik data hujan harian yang diperoleh dari beberapa stasiun di sekitar DAS. Rekaman data HHR yang digunakan adalah : 1 Januari 1997 sampai dengan 31 Desember 2005.
Gambar 2. Lokasi penelitian di UPT PSAWS Sampean Baru
2.3 ANALISA a. Karakteristik fisik DAS Karakteristik fisik DAS yang mencakup: topografi, peruntukan lahan, jenis tanah, hidro-geologi diviualisasikan dalam bentuk peta (Gambar 3: Lampiran 1) dan prosentase luas (Tabel 1: Lampiran 2). b. Analisa data hujan dan data debit Data HHR dan DHR selanjutnya diurutkan sebagai data rentang-waktu. Periode rekaman yang digunakan adalah dari: 1 Januari 1997 s/d 31 Desember 2005. Data dalam format Excel tersebut selanjutnya diformat dalam file (*.csv). File(*.csv) ini selanjutnya diimpor ke dalam RAP (River Analysis Package). Analisa dilakukan di dalam perangkat lunak RAP (Herman, 2005ab). RAP
3
merupakan seperangkat tool (software) yang dapat digunakan untuk menganalisa data rentang waktu (time series). RAP memfasilitasi dengan teknik analisa- rentang-waktu untuk data debit yang mencakup tujuh aspek, yaitu :
Statistik umum (General Statistics) Kurva durasi banjir (Flow Duration Curve /FDC) Analisa debit musiman (High/Low flow spell analysis) Analisa kenaikan dan penurunan hidrograf (Rates of rise and fall) Analisa baseflow (Baseflow separation) Indeks Colwells (Colwells Indice) Analisa Frequensi Banjir (Flood Frequency analysis)
Statistik Umum: Nilai statistik umum mencakup tiga kategori evaluasi: ringkasan, distribusi, dan nilai lain. Nilai statistik dapat dihitung untuk seluruh periode, untuk tahun tertentu, tiap tahun, tiap bulan dan tiap musim. Nilai ringkasan mencakup: minimum (Min), maksimum (Max), percentile(P10, … P90), rerata (Mean), median (MED). Nilai rerata merupakan ukuran dari pusat kecenderungan, dihitung dengan rumus (jumlah nilai/jumlah hari). Median juga merupakan ukuran pusat kecenderungan.
Median adalah nilai tengah dari semua data yang terekam (nilai yang
frekuensinya lebih dari 50%). Untuk data aliran (debit) harian, median biasanya lebih rendah dari nilai rerata-nya karena distribusi data debit mempunyai nilai kemiringan grafik (skewness) cenderung negatif dengan batas bawah NOL dan tidak ada batas atas. Distribusi mencakup nilai: Standard Deviation (SD), Coefficient of variation (CV), Kemiringan atau Skewness (skew = mean/median), variability (VAR), S_log, dan Lanes Variability Index (Lane). SD menyatakan seberapa lebar distribusi nilai terhadap nilai reratanya. Satuan SD sama dengan data input. CV = (Mean/SD). CV untuk debit harian dihitung dari nilai rerata debit harian dibagi nilai SD. Skewness (Skw) menyatakan seberapa jauh perbedaan antara mean dan median. Skewness dapat digunakan untuk membedakan DAS-DAS yang mempunyai respon cepat dan lambat terhadap hujan. Suatu DAS dengan respon cepat, maka waktu antara terjadinya hujan dan terbentuknya debit di sungai relatif cepat (banjir terjadi dengan cepat). Misalnya, DAS yang berukuran kecil (relatif tidak luas atau luasnya sekitar 200km2), maka normalnya debit aliran dasar (base flow) nya juga sangat kecil, dan terjadi perubahan drastis besarnya debit ketika kejadian banjir. Debit banjir yang hanya beberapa kejadian akan menyumbang besar terhadap nilai rerata debit di DAS tersebut (karena debit hariannya sangat kecil). Akibatnya, nilai rerata cenderung naik (karena pengaruh beberapa kejadian banjir yang besar), dan nilai median relatif rendah (karena debit harian umumnya kecil). Konsekuensinya, nilai skewness untuk DAS kecil tersebut cenderung lebih besar daripada DAS yang ukurannya lebih luas. Variabilitas (variability) didasarkan pada nilai median. VAR = (range nilai)/(nilai median). Range ditentukan oleh pengguna dengan ukuran
4
5
percentile dari aliran, RAP memberikan nilai default setting untuk range adalah selisih antara nilai percentile 10 dan percentile 90. Kurva durasi banjir (Flow Duration Curves/FDC) merupakan metode sederhana untuk menyatakan kisaran (range) dari suatu seri data rentang-waktu. Analisa FDC dapat juga diterapkan untuk data renatng waktu yang lain (selain debit). FDC dibuat dengan merangking semua data yang ada di dalam rentaang waktu tersebut dan memplotkannya dengan nilai prosentase kemunculannya dari 0% sampai 100%. Marsh (2004) and Herman (2005ab) menjelaskan metode FDC sebagai berikut: “FDC is a simple way of representing the range and spread of data in a time series. It is created by taking all the data in a time period and ranking them from largest to smallest. The ranked data is plotted against a percentage value from 0% to 100%. The percentage is the proportion of the time that that flow is exceeded. FDC is usually shaped like a backward S with low probability of high flows, a central reasonably linear section of the curve and a flattening off with high probability of low flow. The central section of the plot is usually linear, and the slope (as well as linearity) of this section tells us something about the flow regime”. Finally, the results are compared for two watersheds by means of tables and figures of FDC curves. Uraian lebih detail tentang ke tujuh teknik analisa yang tersedia di dalam RAP dapat ditemukan di dalam tulisan (Marsh, 2004; dan Herman, 2005ab). Aliran dasar (Base flow) menyatakan aliran air yang masih ada di sungai pada saat tidak ada hujan dan bukan berasal dari aliran permukaan. Hidrograf biasanya memiliki periode debit kecil (low flow) yang panjang. Hal ini banyak terjadi pada sungai di mana komponen utama debit berasal dari kontribusi air tanah, yang diselingi oleh debit besar karena kejadian hujan yang ekstrim. Tujuan dari analisa base flow adalah memisahkan komponen hidrograf menjadi: aliran dasar (base flow) dan aliran permukaan yang berasal dari kejadian hujan ekstrim (flood flow). Di dalam RAP, pemisahan aliran dasar (base flow) dari komponen hydrograf lainnya menggunakan metode “Lyn-Hollick filter”. Metode ini menghitung komponen aliran dasar dengan menggunakan 3(tiga) filter digital sebagaimana dijelaskan oleh Grayson (Grayson et al., 1996). Tujuan digital filter adalah membuat transisi yang halus (smooth transitiion) antara periode base flow sebelum kejadian banjir dan base flow pada saat banjir. Pada saat banjir komponen base flow juga relatif naik dan lebih besar dari pada saat tidak ada hujan. Idealnya tidak ada cara yang benar-benar akurat untuk menentukan basaliran dasar selama periode banjir, tetapi metode “Lyn and Holick” dapat diterima dengan beberapa asumsi dan pendekatan (Grayson et al., 1996). Metode ini hanya menggunakan satu parameter (yaitu: nilai alpha). Grayson et al., (1996) merekomendasikan nilai alpha = 0,975.
5
b1. Analisa data hujan Data rentang waktu untuk Hujan Bulanan Rerata (HBR) dan Hujan Tahunan Rerata (HTR) diperoleh dari kumulatif HHR. Data HBR dan HTR diolah dengan fasilitas Time-series-manager (TSM) yang ada di dalam RAP. Data ini ditentukan dari data rentng waktu HHR. Analisa statistik umum yang mencakup nilai: rerata, maksimal, minimal, median, skewness, standard deviasi, koefisien variasi, variability, lane variability indek, S_log, dan percentile dilakukan terhadap data rentang waktu tersebut (HHR, HBR, dan HTR). Selanjutnya hasil analisa ditampilkan dalam tabel. Frekuensi kejadian hujan yang melebihi nilai tertentu divisualisasikan dalam bentuk grafik dan dibandingkan antar ke enam DAS. b2. Anallisa data debit Analisa data debit menggunakan fasilitas yang ada pada perangkat lunak RAP. Analisa di dalam RAP meliputi: (1) nilai statistik umum rerata, maksimal, minimal, median, skewness, standard deviasi, koefisien variasi, variability, lane variability indek, S_log, dan percentile, (4) baseflow analysis, dan Flow Duration Curve (FDC). Hasil analisa untuk ke delapan(8) DAS selanjutnya dibandingkan dalam bentuk tabel dan grafik.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 KARAKTERISTIK FISIK a. Bentuk dan topografi DAS Gambar 3a (Lampiran-1) memperlihatkan: Digital Elevation Model (DEM) yang dibagi ke dalam beberapa kelas ketinggian, batas DAS, jaringan sungai, titik outlet (AWLR), titik lokasi stasiun hujan, dan Batas UPT (Balai). Tabel (1) menunjukkan adanya dua tipe bentuk DAS: Triangle melebar (DAS-9; DAS-11; DAS-12) dan memanjang (DAS-7; DAS-8; DAS-10; DAS-13; DAS-14). Panjang sungai utama berkisar antara: 17 sd 49 km. Ketinggian tempat di dalam DASDAS tersebut juga bervariasi dari: 20 m sd 3000 m di atas permukaan laut.
No 1
Karakterisitk 2
Luas DAS (km )
154.7 MemanJang
165.1 MemanJang
Panjang sungai utama (km)
36.56
35.12
Ketinggian (m)
78-2450
19-2261
2 3
8
Tabel 1. Ringkasan Karakteristik Topografi Prosentase per luas DAS (%) DAS-7 DAS-8 DAS-9 DAS-10 DAS-11 DAS-12 201.8 Triangle melabar
19.31 34-1775
6
44.9 MemanJang
467.9 Triangle melabar
722.1 Triangle melabar
33.12
40.03
99-2152
64-2449
48.84 1402916
DAS-13
DAS-14
121.6 MemanJang
218.1 MemanJang
17.21
47.17
31-1660
42-2475
7
b. Peruntukan lahan Gambar 3.b (Lampiran-1) dan Tabel (2) menunjukkan (7) tujuh kelas utama peruntukan lahan pada DAS-DAS tersebut, meliputi: (1) pemukiman, (2) sawah irigasi, (3) sawah tadah hujan, (4) kebun, (5) hutan, (6) semak belukar, dan (7) ladang. Prosentase luas untuk masing-masing kelas peruntukan lahan relatif bervariasi antara satu DAS dengan DAS lainnya (Tabel 2). Tabel 2. Peruntukan lahan utama pada enam (8) DAS Peruntukan No Lahan Luas DAS 1 Pemukiman 2 Sawah Irigasi Sawah Tadah 3 Hujan 4 Kebun 5 Hutan 6 Semak Belukar 7 Ladang
DAS-7 154.7 3.2 16.6 0.6 18.0 36.2 23.4 0.6
DAS-8 165.1 5.8 3.8 8.4 3.0 39.0 5.2 32.2
Prosentase per luas DAS (%) DAS-9 DAS-10 DAS-11 DAS-12 201.8 44.9 467.9 722.1 0.4 6.5 6.3 10.5 0.6 48.1 13.9 36.5 18.9 69.0 9.7 1.4
0.7 19.1 25.0 0.2
0.0 49.5 23.8 3.5 2.6
11.8 8.7 10.3 8.1 13.3
DAS-13 121.6 3.8 29.0
DAS-14 218.1 16.6 35.7
0.5 40.8 11.8 8.3 5.8
19.2 8.7 16.6 3.0
c. Jenis Tanah Gambar 3c (Lampiran-1) dan Tabel (3) menunjukkan prosentase luas untuk jenis dan tipe tanah pada masing-masing DAS. Mayoritas tanah berjenis: grumosol, mediteran dan andosol. Tabel 3. Prosentase luas jenis tanah pada enam (8) DAS Tanah No Jenis 1 Aluvial 2 Andosol 3 4 5 6 7
Tipe Sedang Ringan Sangat Grumosol Berat Latosol berat Litosol berat Sangat Mediteran Berat Regosol ringan
Prosentase luas (%) DAS-7 56.4
DAS-8 8.1 92.8
75.5 -
64.2 -
22.8 -
-
DAS-10 31.7
DAS-11 66.7
DAS12 224.4
DAS13 94.6
21.0 23.6 1.5
0.0 -
-
65.0 -
26.4 -
-
0.3 69.8
13.1 -
401.2 -
409.0 23.7
0.6 -
110.4 -
DAS-9 85.5
DAS14 20.1 87.5
3.2 KARAKTERISTIK HUJAN Periode rekaman yang seragam untuk data hujan harian uuntuk ke delapan DAS adalah dari: 1 Januari 1997 s/d 31 Desember 2005. Data rentang waktu tersebut selanjutnya diimport ke dalam RAP dan dijadikan sebagai dasar analisa Hujan Harian Rerata (HHR). Analisa dilakukan dengan membandingkan nilai statistik umum dan bentuk grafik frekuensi kejadian, dengan memanfaatkan fungsi FDC yang ada di dalam RAP. Hal yang sama juga dilakukan terhadap data Hujan Mingguan rerata (HMR), Hujan Bulanan Rerata (HBR) dan Hujan Tahunan Rerata (HTR). Nilai HMR, HBR 7
dan HTR merupakan nilai kumulatif hujan harian yang dihitung per satuan waktu minggu-an, bulan-an dan tahun-an. Nilai rerata adalah nilai rerata selama periode (1 Januari 1997 s/d 31 Desember 2005). Hasil perhitungan disajikan dalam Tabel (4a) sd Tabel (4c) dan ditampilkan dalam grafik pada Gambar (4). Nilai HHR maksimum (Tabel 4a) terekam antara: (80 s/d 160) mm/hari., nilai HHR maksimum sangat bervariasi antar satu DAS dengan lainnya. Sementara, hujan per hari (HHR) yang jatuh pada ke delapan (8) DAS berkisar antara: 3 sd 5 mm dan relatif seragam untuk semua DAS. HBR maksimum terekam sebesar: 606 mm/bulan untuk DAS-8. Sedangkan, HBR yang diterima masingmasing DAS pada kondisi normal berkisar antara: (85 sd 130) mm/bulan. HTR maksimum tercatat sebesar: 2629 mm/tahun pada DAS-8. HTR rerata antar DAS bervariasi dari: (1150 sd 1847 mm/tahun). Tabel 4a. Statistik Hujan Harian Rerata (HHR), dalam mm/hari Nilai Luas DAS Max Mean Median CV STD
DAS-7 154.7 102 3.6 0 2.1 7.9
DAS-8 165.1 161.1 3.6 0 2.4 9.1
DAS-9 201.8 82 3.3 0 2.1 7.2
DAS-10 44.9 96.7 2.8 0 2.5 7.2
DAS-11 467.9 94.5 4.8 0.4 1.8 8.8
DAS-12 722.1 100.4 3.6 0 1.8 6.6
DAS-13 121.6 108.6 3.8 0.0 1.8 7.0
DAS-14 218.1 118.8 4.3 0.0 2.1 9.2
DAS-13
DAS-14
Tabel 4b. Statistik Hujan Bulanan Rerata (HBR) dalam mm/bulan Nilai Max
DAS-7
DAS-8
DAS-9
DAS-10
DAS-11
DAS-12
373
606
448.8
347
520
512.5
563.5
453.9
111.7
111.0
100.6
85.1
146.9
110.9
116.9
131.6
89.4
55.1
33.9
58.1
114.8
47.7
48.3
97.4
CV
0.8
1.2
1.2
1.0
0.9
1.1
1.2
0.9
STD
95.6
137.5
125.4
87.6
134.0
131.6
139.5
124.0
Mean Median
Tabel 4c Statistik Hujan Tahunan Rerata (HTR) dalam mm/tahun Nilai
DAS-7
DAS-8
DAS-9
DAS-10
DAS-11
DAS-12
DAS-13
DAS-14
Min
399
1095
516.5
447.8
1151.7
1453.9
1403.7
920
Max
2148
1845.2
2628.9
1643.1
2553.5
2003.1
2199.4
2571.4
Mean
1341.2
1332.5
1358.6
1149.4
1984.4
1709.4
1847.1
1798.2
Median CV STD
1198.9 0.4 586.0
1168.2 0.2 258.0
1224.1 0.5 816.9
1157.3 0.4 555.3
2013.5 0.2 785.9
1732.4 0.1 778.8
1970 0.2 839.1
1973 0.3 777.6
Pengamatan terhadap nilai CV dan STD menunjukkan bahwa HBR dan HTR relatif lebih stabil antar DAS. Hal ini ditunjukkan oleh nilai CV yang relatif kecil. Pola grafik HHR (gambar 4a) juga relatif sama dengan pola Grafik HBR dan HTR (Gambar 4b, 4c: Lampiran).
8
9
DAS-14 DAS-13 DAS-12 DAS-11 DAS-10 DAS-9 DAS-8 DAS-7
Gambar 4a. Pola distribusi frekuensi grafik HHR 3.3 KARAKTERISTIK DEBIT Periode rekaman yang seragam untuk data debit harian pada ke delapan (8) DAS adalah dari: 1 Januari 1996 s/d 31 Desember 2001. Data rentang waktu tersebut selanjutnya diimport ke dalam RAP dan dijadikan sebagai dasar analisa Debit Harian Rerata (DHR). Analisa di dalam RAP yang digunakan untuk mendeskripsikan karakteristik hidrologi antar DAS hanya mencakup: statistik umum, FDC dan baseflow analysis. Nilai statistik umum diberikan pada tabel (5a) dan hasil analisa baseflow diberikan dalam tabel (5b). Tabel 5a. Karakteristik Debit Harian Rerata (DHR = m3/detik) Nilai Luas DAS
Min Max Mean Med CV STD Skw S_lg Lane
DAS-7
DAS-8
DAS-9
DAS-10
DAS-11
DAS-12
DAS-13
DAS-14
154.7
165.1
201.8
44.9
467.9
722.1
121.6
218.1
0,6
0
0,2
0,0
0,7
1,3
0,4
0,1
12,0
15,4
63,8
40,4
119,0
97
54
498,0
2,0
1,5
3,5
1,2
21,3
9,5
3,7
9,1
1,7
1,0
1,8
0,6
17,1
8,0
2,6
4,3
0,5
1,0
1,4
1,8
0,7
0,7
1,0
1,9
1,1
1,5
4,7
2,1
15,5
6,3
3,6
17,6
1,2
1,5
1,9
2,1
1,2
1,2
1,4
2,1
0,1
0,2
0,3
0,2
0,3
0,2
0,3
0,4
0,1
0,2
0,3
0,2
0,3
0,2
0,3
0,4
9
Gambar 5a. FDC pada ke delapan (8) DAS. Data dari : 01 Januari 1996 s/d 31 Desember 2001
Gambar 5b. FDC pada ke delapan (8) DAS untuk periode: 01 Januari 1996 s/d 31 Desember 2001(Zoom untuk debit kecil)
Grafik FDC untuk semua periode rekaman diberikan pada Gambar (5). Debit rerata berkisar antara: 1,2 sd 21,3 m3/detik. Debit maksimum untuk semua DAS berkisar antara: 12 sd 498 m3/detik. Median debit juga relatif sama dengan rerata debit. Nilai skewness(Skw) dapat dikelompokan menjadi dua kelompok (1). Kelompok pertama terdiri dari: DAS-7, DAS-8, DAS-11, DAS-12, dan DAS-13, dengan nilai Skw antara: 1,2 sd 1,5. Kelompok kedua, terdiri dari: DAS-9, DAS-10, dan DAS-14. Kelompok pertama tergolong DAS-DAS dengan respon lambat. Debit maksimum pada DAS kelompok ke dua relatif lebih besar bila dibanding dengan nilai reratanya, hal ini menyebabkan nilai Skw besar. Nilai Skw yang besar menunjukkan DAS yang rawan terhadap banjir bandang, karena kontribusi debit besar yang mendadak terjadi akibat kejadian hujan yang ekstrim. Tabel 5c menunjukan salah satu cara menafsirkan informasi yang diperoleh oleh dari grafik FDC. Misalnya, kita dapat menentukan besarnya debit dengan peluang kejadian (>= 75%) dan (>= 50%) untuk DAS-7 sd DAS-14. Nilai tersebut dapat digunakan sebagai dasar perencanaan untuk pemanfaatan air sungai yang ada di dalam DAS, misalnya: pada kegiatan pembangunan DAM, menentukan debit tersedia untuk irigasi, dll. Tabel 5c. Karakteristik FDC yang dapat diambil dari grafik FDC Nilai
Luas DAS 3
75% flow (m /s) 50% flow (m3/s)
DAS-7
DAS-8
DAS-9
DAS-10
DAS-11
DAS-12
DAS-13
DAS-14
154.7 ± 2,0
165.1 ±0,5
201.8 ± 2,5
44.9 ±0,5
467.9 ± 11
722.1 ±5
121.6
218.1 ±3
±1
± 2,6
±1
± 18
±8
± 2,7
10
±5
11
Tabel (5b) memuat hasil stastistik aliran dasar yang digambarkan oleh tiga indeks, yaitu: Base Flow Index (BFI), Flood Flow Index (FFI) dan Mean Daily Base Flow (MDBF). BFI merupakan perbandingan antara: (Base-flow/Total flow).
FFI ditentukan dengan rumus (1 – Base flow).
MDBF dapat diartikan sebagai nilai rerata harian dari aliran-dasar. Tabel 5b. Karakteristik baseflow, dengan alpha = 0,975 Nilai
DAS-7
DAS-8
DAS-9
DAS-10
DAS-11
DAS-12
DAS-13
DAS-14
Luas DAS
154.7
165.1
201.8
44.9
467.9
722.1
121.6
218.1
BFI FFI MDBF
0,4
0,3
0,3
0,3
0,4
0,4
0,4
0,3
0,6
0,7
0,7
0,7
0,6
0,6
0,6
0,7
1,0
0,3
8,5
3,7
1,5
2,7
0,9
0,5
Dari tabel (5b) diperoleh: (1) nilai MDBF bervariasi dari 0,3 sd 8,5 m3/detik, (2) nilai BFI berkisar antara: 0,3 sd 0,4 dan (3) nilai FFI berkisar antara: 0,6 sd 0,7. Nilai MDBF sangat bervariasi dari satu DAS ke DAS lain, hal ini menunjukan karakteristik spesifik masing-masing DAS. Nilai MDBF yang besar menunjukkan kondisi aliran sungai yang relatif besar juga. Sebaliknya nilai BFI dan FFI relatif seragam untuk semua DAS. Hal ini menunjukkan tingkat base flow yang seragam diantara sungai-sungai tersebut.
KESIMPULAN Hasil analisa menunjukkan bahwa ke delapan (8) DAS di wilayah UPT PSAWS Sampean baru memiliki karakteristik fisik, klimatologi dan hidrologi yang bervariasi dan spesifik untuk masingmasing DAS. Karakteristik topografi diwakili oleh: (1) Bentuk DAS (memanjang dan triangle melebar); (2) Luas DAS antara 45 sd 722 km2; (3) panjang sungai utama, antara: 17 sd 47 km; (4) ketinggian tempat bervariasi dari: 20 sd 3000 m dpl. Peruntukan lahan utama pada ke delapan DAS, terdiri dari: pemukiman, sawah irigasi, sawah tadah hujan, kebun, hutan, semak dan ladang. Jenis tanah Andosol dan grumosol mendominasi lapisan tanah pada ke delapan DAS. Curah hujan bervariasi antara satu DAS dengan lainya. HHR maksimum berkisar antara: 60 sd 160 mm/hari. HBR yang jatuh antara: 85 sd 130 mm/bulan. HTR normal berkisar antara: 1150 sd 2000 mm/tahun. Debit rerata juga bervariasi antar DAS. Nilai DHR berkisar antara 1,2 sd 9,1 m3/detik. Tingkat base flow juga berbeda-beda antar DAS dan berkisar antara: 0,9 sd 8,5 m3/detik. Nilai BFI dan FFI relatif seragam antara ke delapan DAS.
Penelitian menunjukkan bahwa metode statistik yang
sederhana terhadap data rentang waktu juga dapat digunakan untuk menggambarkan karakteristik fenomena alam yang berbeda-beda antar DAS. Metode ini dapat digunakan sebagai dasar analisa antar DAS dalam rangka regionalisasi karakteristik DAS.
11
UCAPAN TERIMAKASIH Penelitian ini dibiayai oleh program Penelitian Fundamental, DP2M-DIKTI Th. 2009. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Dinas PU-Pengairan Provinsi Jawa Timur yang telah menyediakan data-data dan semua pihak yang telah memberikan kontribusi terhadap penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA Blöschl, G., and Grayson, R. 2000. 'Spatial observation and interpolation.' In : R. Grayson and G. Blöschl,(eds.), Spatial Pattern in Catchment Hydrology : Observation and modelling ", Cambridge University Press, Cambridge, pp : 17-50. Buras, N (Eds). 1997. Reflections on Hydrology Science and Practise. American Geophysical Union. Croke, B.F.W. and Jakeman A.J. 2004, "A Catchment Moisture Deficit module for the IHACRES rainfallrunoff model", Environmental Modelling and Software, vol 19, pp 1-5. Croke, B.F.W., Andrews, F., Spate, J., and Cuddy, S., 2004. IHACRES User Guide, Software Version Classic Plus – V2.0, ICAM Centre, The Australian National University. Croke, B.F.W., Andrews, F., Jakeman, A.J., Cuddy, S. and Luddy, A. 2005. Redesign of the IHACRES rainfall-runoff model, to appear in the proceedings of the 29th Hydrology and Water Resources Symposium, Engineers Australia, February 2005. Colwell, R.K., 1974. Predictability, Constancy, and Contingency of Periodic Phenomena. Ecology, 55: 1148-1153. Dye P.J. and B. F. W. Croke 2003, "Evaluation of streamflow predictions by the IHACRES rainfall-runoff model in two South African catchments", Environmental Modelling and Software, vol 18, pp 705-712. Fleeming, G. 1975. Computer Simulation Techniques in Hydrology. El Sevier. Floyd, C. 1987. Outline of a Paradigma Change in Software Engineering. In Bjerknes, G., Eha, P. and Kyng, M (Eds) Computers and Democracy. Avebury, Aldershort, UK, and Brookfield, USA Gordon, N.D., McMahon, T.A. and Finlayson, B.L., 1992. Stream Hydrology: an Introduction for Ecologists. John Wiley and Sons, 526 pp. Grayson, R., Argent, R., Nathan, R., McMahon, T. and Mein, R., 1996. Hydrological Recipes. Cooperative Research Centre for Catchment Hydrology, Melbourne Victoria. Institution of Engineers Australia, 1997. Australian Rainfall and Runoff: a Guide to Flood Estimation, Revised Edition. Institution of Engineers Australia. Jakeman, A.J., Littlewood, I.G., and P.G. Whitehead., 1990, "Computation of the instantaneous unit hydrograph and identifiable component flows with application to two small upland catchments", Journal of Hydrology, vol 117, pp 275-300. Jakeman, A. J., and Hornberger G. M. 1993, "How much complexity is warranted in a rainfall-runoff model?", Water Resources. Research, vol 29, pp 2637-2649. Klemes, V. 1986. ' Dilettantism in hydrology : transition or destiny ? ' Water Resource Research, 22, 9, pp : 177-188. Littlewood, I.G, K. Down, J.R. Parker and D.A Post. 1997b. IHACRES Catchment Scale RainfallStreamflow Modelling (PC Version). The Australian National University, Canberra, 99p. Maidment, D. R. 1993.' Developping a spatially distributed unit hydrograph by using GIS.' In : K. KOVAR and H. P. NACHTNEBEL, (Eds.), HydroGIS'93 : Application of Geographic Information Systems in hydrology and water resources management, Vienne, Autriche IAHS Publication, n°211, pp : 181192.
12
13
Refsgaard, J. S. 2000. ' Towards a Formal Approach to Calibration and Validation of Models Using Spatial Data.' In : R. Grayson and G. Blöschl, (eds.), Spatial Patterns in Catchment Hydrology, Cambridge University Press, Cambridge, pp : 397 + index. Stewardson, M. and Gippel, C., 2003. Incorporating flow variability into environmental flow regimes using the flow events method. River Research and Applications, 19: 459-472. Singh, V. P. 1995. 'Watershed Modeling.' In : V. P. Singh, (ed.), Computers Models of Watershed Hydrology, Water Resources Publications, Baton Rouge, Laoisiana, USA.
LAMPIRAN-1: GAMBAR PETA
13
PUSLIT-PSDA LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS JEMBER
(
800000
PETA RAW DEM
(
(
12
(
(
13 8
( (
(
(
(
14 (
850000
Skala :
0
850000
900000
BALAI SAMPEAN-BARU
Skala :
20
20 Kilometers
0
20 Kilometers Kabupaten Banyuwangi, Bondowoso Dan Bondowoso
Kabupaten Banyuwangi, Bondowoso Dan Bondowoso
Gambar 3. DEM, jaringan sungai , Batas DAS & lokasi AWLR 900000
Gambar 6. Hidro-geologi 800000
PETA PERUNTUKAN LAHAN
( â â â â â â â ââ â
( (
(
( 9050000
9050000
850000
0
â â(
N
9100000
â â â â â â ââ â â ââ â â â â â âââ ââ ââ ( â â( ââ ( â â â ( â ( â â ââ â â â â ( ââ (
850000
Skala :
20
â
LEGENDA Batas DAS Balai Sampean Baru Stasiun Hujan ( Stasiun AWLR
â
900000
900000
BALAI SAMPEAN-BARU 20
BALAI SAMPEAN-BARU
Skala :
â
(â â â â â â âââ â â â
â
800000
800000
PETA LOKASI STASIUN HUJAN
9050000
(
(
9050000
9100000
(
(
Danau/Bendungan Hutan Kebun Ladang Pemukiman Rawa/Hutan Rawa Sawah Irigasi Sawah Tadah Hujan Semak Belukar Sungai Tanah Kosong
PUSLIT-PSDA LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS JEMBER
900000
9100000
9100000
(
(
â
N
LEGENDA Batas DAS Balai Bondoyudo Mayang ( Stasiun AWLR Tata Guna Lahan
850000
9150000
(
(
PUSLIT-PSDA LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS JEMBER
9150000
850000
9150000
9150000
800000
(
(
BALAI SAMPEAN-BARU 20
( (
800000 800000
(
( (
LEGENDA Batas DAS Balai Sampean Baru ( Stasiun AWLR Tipe Aquifer AA1 AA2 AA3 AB1 AB2 AB3 AD2
9050000
9050000
9050000
N
LEGENDA Batas DAS Balai Sampean Baru Jaringan Sungai ( Stasiun AWLR Kelas Ketinggian (m) -1 - 357 358 - 715 716 - 1074 1075 - 1432 1433 - 1791 1792 - 2149 2150 - 2508 2509 - 2866 2867 - 3225 No Data
9100000
9 11
(
N
9100000
9100000
7
PETA HIDRO - GIOLOGI
(
(
9100000
(
9050000
10
PUSLIT-PSDA LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS JEMBER
850000
9150000
900000 9150000
9150000
850000
9150000
800000
0
20 Kilometers Kabupaten Banyuwangi, Bondowoso Dan Bondowoso
20 Kilometers Kabupaten Banyuwangi, Bondowoso Dan Bondowoso
Gambar 4. Peta peruntukan lahan 850000
900000 9150000
9150000
800000
(
(
Gambar 7. Jaringan stasiun Hidro-klimatologi
PUSLIT-PSDA LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS JEMBER PETA JENIS TANAH
( (
N 9100000
9100000
(
( (
(
(
( (
LEGENDA Batas DAS Balai Sampean Baru ( Stasiun AWLR Jenis Tanah Aluvial Andosol Grumosol Latosol Litosol Mediteran Regosol
9050000
9050000
800000
850000
Skala :
20
0
20 Kilometers
900000
BALAI SAMPEAN-BARU Kabupaten Banyuwangi, Bondowoso Dan Bondowoso
Gambar 5. Jenis dan tipe tanah
14
