BAB I PENDAHULUAN
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan daerah permukaan bumi sebagai
tempat air hujan menjadi aliran permukaan dan menjadi aliran sungai yang mempunyai fungsi utama menampung, menangkap dan mengalirkannya sampai ke sebuah outlet atau keluaran serta memiliki batasan igir bukit atau gunung (Sudjarwadi, 1987). Air hujan yang jatuh ke DAS mengalami infiltrasi ke dalam tanah, intersepsi maupun jatuh langsung ke dalam sungai. Tanah yang telah mengalami jenuh air membuat air hujan menjadi air limpasan permukaan. Limpasan permukaan yang kecil tidak mengganggu sistem sungai namun limpasan permukaan yang besar mengganggu sistem sungai dan kehidupan manusia. Besarnya air yang menjadi limpasan menyebabkan meluapnya air sungai sehingga air menggenang di daerah sekitar sungai tersebut. Daerah-daerah yang tergenang ataupun mengalami kebanjiran mengganggu aktivitas manusia. Kelalaian manusia dalam menjaga kelestarian sungai dan DAS membuat banyaknya terjadi bencana banjir di berbagai daerah termasuk DAS Code. Keseimbangan DAS sangat penting dijaga karena mengingat fungsi DAS yang banyak digunakan manusia untuk mencukupi kebutuhan dasar. DAS bagian hulu dan hilir merupakan kesatuan yang harus diperhatikan dalam menjaga dan memelihara DAS (Sinukaban, 2007). Pemeliharaan DAS dilakukan dengan memperhatikan jenis penggunaan lahan yang mampu meningkatkan fungsi DAS.
1
Faktor penggunaan lahan mempengaruhi besarnya limpasan yang terjadi. Penggunaan lahan dapat meningkatkan limpasan apabila penggunaan lahan yang digunakan adalah permukiman dan jalan beraspal yang tidak dapat meresapkan air. Sebaliknya, penggunaan lahan seperti vegetasi yaitu pembuatan taman kota atau hutan kota dapat memperkecil limpasan permukaan karena vegetasi dapat membantu meningkatkan besarnya infiltrasi dan sebagai penyangga (Rahman, 2009). Daerah bagian hulu tersusun dari penggunaan lahan hutan yang sangat membantu proses penyerapan air mengingat bagian hulu DAS merupakan bagian recharge area. Fungsi lahan hutan sangat besar dalam memperkecil aliran permukaan serta menjaga ketersediaan airtanah melimpah sepanjang tahun (Yunita Lisnawati dan Ari Wibowo, 2009). Kerusakan yang terjadi di DAS bagian hulu menimbulkan dampak pula di DAS bagian hilir seperti terjadinya erosi yang besar yang terjadi di bagian hulu dapat membuat pendangkalan akibat proses sedimentasi serta bencana banjir di bagian hilir DAS. Penggunaan lahan permukiman semakin mendominasi menggantikan penggunaan lahan pertanian dan perkebunan. Perubahan penggunaan lahan ini mengakibatkan bertambah besarnya limpasan permukaan di DAS Code dan penurunan pengisian airtanah karena kurangnya daerah resapan air. 1.2.
Perumusan Masalah Curah hujan yang jatuh pada DAS masuk ke dalam tanah (infiltrasi), lalu
air hujan yang sudah tidak mampu masuk ke dalam tanah menjadi aliran permukaan dan menuju ke sungai. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya
2
aliran permukaan adalah curah hujan, kondisi hidrologi tanah dan penggunaan lahan. Perubahan penggunaan lahan yang salah dapat merusak kondisi DAS yang dapat mengganggu aliran air, seperti infiltrasi, perkolasi, runoff, intersepsi serta evapotranspirasi. Perubahan tutupan lahan dan penggunaan lahan yang terjadi pada daerah hulu dan hilir DAS dapat menyebabkan permasalahan hidrologis seperti bencana banjir. Oleh karena itu, penelitian perubahan penggunaan lahan di DAS sangat penting karena perubahan didaerah tersebut dapat mengganggu DAS secara keseluruhan. 1.3.
Pertanyaan Permasalahan
Adapun masalah yang diteliti adalah: 1. Bagaimana volume limpasan permukaan yang terjadi di DAS Code? 2. Bagaimana kondisi perubahan penggunaan lahan yang terjadi di DAS Code? Apa dampaknya dengan besarnya limpasan permukaan di DAS Code? 1.4.
Tujuan
1. Mengetahui limpasan permukaan yang terjadi berdasarkan metode Soil Conservation Service (SCS). 2. Mengetahui pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap limpasan permukaan.
3
1.5
Tinjauan pustaka
1.5.1
Hujan Hujan yaitu air yang telah sampai dipermukaan bumi dan dapat diukur (Sri
Harto, 1993). Hujan merupakan masukan utama dalam suatu DAS. Air hujan yang jatuh dipermukaan terbagi menjadi dua bagian, sebagai aliran limpasan (overland flow) dan air yang terinfiltrasi. Semakin besar air yang terinfiltrasi maka semakin sedikit air yang menjadi limpasan. Masukan hujan yang digunakan dalam analisis adalah besaran hujan yang dianggap mewakili jumlah seluruh hujan dalam DAS. Hujan adalah faktor utama yang mengendalikan proses hidrologi di suatu DAS. Terbentuknya ekologi, geografi dan tata guna lahan di suatu daerah sebagian besar ditentukan atau tergantung pada fungsi hidrologi, dengan demikian hujan merupakan kendala sekaligus kesempatan dalam usaha pengelolaan sumberdaya tanah dan air. Pengukuran hujan pada suatu DAS biasanya menggunakan curah hujan rata-rata daerah penelitian. Terdapat tiga cara yang dapat digunakan dalam analisis, yaitu cara aljabar, cara isohyet (isohyet method) dan cara poligon Thiessen (Asdak, 2007). 1.5.2
Daerah Aliran Sungai Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan daerah permukaan bumi sebagai
tempat air hujan menjadi aliran permukaan dan menjadi aliran sungai yang mempunyai fungsi utama menampung, menangkap dan mengalirkannya sampai ke sebuah outlet atau keluaran serta memiliki batasan igir bukit atau gunung (Sudjarwadi, 1987). Hujan yang jatuh masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan
4
kemudian mengalir menjadi limpasan. Limpasan permukaan yang terjadi kemudian berkumpul dan mengalir menjadi sungai. DAS merupakan ekosistem yang terdiri dari berbagai macam komponen dan terjadi keseimbangan dinamik antara komponen yang merupakan masukan (input) dan komponen yang merupakan keluaran (output) , dimana keadaan atau pengaruh yang berlaku pada salah satu bagian didalamnya akan mempengaruhi wilayah secara keseluruhan (Hartono,dkk, 2005). 1.5.3. Limpasan Limpasan adalah bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju ke sungai, danau dan lautan (Asdak, 2007). Limpasan berlangsung ketika jumlah curah hujan melampaui laju infiltrasi air ke dalam tanah. Air kemudian akan menjadi air limpasan ketika tanah telah tidak mampu menyerap air. Menurut Dasanto (2006) dijelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan digolongkan menjadi tiga yaitu faktor yang mempengaruhi volume total limpasan, faktor yang mempengaruhi distribusi waktu limpasan, faktor meteorologi, faktor DAS dan faktor manusia. Faktor yang mempengaruhi volume total limpasan adalah banyaknya presipitasi, banyaknya evapotranspirasi, ukuran DAS dan tinggi tempat rata-rata daerah aliran sungai. Secara sederhana dapat dijelaskan bahwa DAS memiliki input yaitu hujan yang mengalami proses seperti penyerapan ke dalam tanah yang didukung kemampuan perakaran vegetasi. Air yang tidak dapat terinfiltrasi menjadi limpasan yang menuju sungai. Besarnya limpasan yang terjadi di dalam DAS dipengaruhi juga oleh manusia seiring
5
dengan perkembangan IPTEK (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi) seperti perubahan penggunaan lahan untuk mendukung kehidupan manusia yang membuat kemampuan tanah dalam menyerap air menjadi berkurang. Output yang dihasilkan dari proses tersebut adalah adanya debit sungai, muatan dan sedimen yang terbawa oleh sungai sebagai hasil proses dari erosi dan limpasan akibat hujan yang terjadi pada DAS tersebut. Hal ini secara lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 1.1.
INPUT = CURAH HUJAN
VEGETASI
TANAH
AIR SUNGAI
MANUSIA IPTEK
OUTPUT = DEBIT, MUATAN SEDIMEN
Gambar 1.1. Fungsi Ekosistem DAS (Asdak, 2007)
1.5.4. Penggunaan Lahan Dalam
hubungannya
dengan
sistem
hidrologi,
DAS
mempunyai
karakteristik yang spesifik serta berkaitan erat dengan unsur utamanya seperti jenis tanah, penggunaan lahan, topografi, kemiringan dan panjang lereng. Diantara faktor-faktor yang paling berperan, faktor penggunaan lahan dapat direkayasa manusia. Dalam merencanakan pengelolaan DAS, perubahan penggunaan lahan menjadi salah satu fokus dalam perencanaan pengelolaan DAS (Asdak, 2007). Perubahan penggunaan lahan
membuat proses hidrologi dalam DAS
terganggu. Dalam sistem hidrologi fungsi vegetasi sangat penting. Fungsi vegetasi
6
akan memperkecil aliran permukaan dan meningkatkan ketersediaan airtanah. Aliran air permukaan yang terjadi akibat hujan yang jatuh ke bumi tidak dapat terinfiltrasi semua karena besarnya tanah dapat menampung hujan dipengaruhi oleh karakteristik tanah tersebut. 1.5.5. Bilangan Kurva Penentuan besarnya volume limpasan permukaan dilakukan dengan menggunakan metode Soil Conservation Service (SCS) Curve Number (CN) (Asdak, 2007). Metode SCS dikembangkan dari hasil pengamatan curah hujan selama bertahun-tahun dan melibatkan banyak daerah pertanian di Amerika Serikat. Metode SCS berusaha mengkaitkan karakteristik DAS seperti tanah, vegetasi, dan penggunaan lahan dengan bilangan kurva air limpasan (runoff curve number) yang menunjukkan potensi limpasan untuk curah hujan tertentu. Estimasi direct runoff dengan parameter perubahan penggunaan lahan dapat dihitung dengan menggunakan pendekatan SCS-CN (Soil Conservation Service Curve Number). Pendekatan ini mengasumsikan bahwa volume curah hujan total dialokasikan untuk (Dingman, 1994) : 1. Initial abstraction (Ia) Yaitu jumlah infiltrasi yang harus dipenuhi sebelum aliran dimulai 2. Retensi (S) Yaitu jumlah hujan yang jatuh setelah initial abstraction terpenuhi tetapi tidak menambah aliran yang terjadi 3. Direct runoff (Q)
7
Metode bilangan kurva (curve number) dikembangkan dalam formula (Asdak, 2007) : Q =(
(
) )
Sebelum limpasan permukaan terjadi, sebagian hujan yang turun mengalami kehilangan awal (Ia) akibat intersepsi, infiltrasi, evaporasi dan simpanan air permukaan. (Ia) merupakan variabel yang komplek, namun secara umum dapat didekati dengan karakteristik tanah dan penggunaan lahan (USDA, 1986) menggunakan persamaan empiris yaitu :
Ia = 0,2S
Formula untuk limpasan permukaan menjadi : Q =
(
)
Nilai (S) berhubungan dengan karakteristik tanah dan penggunaan lahan yang juga merupakan variabel penentu bilangan kurva (CN). Persamaan yang digunakan untuk menentukan S yang ditentukan US-SCS (dalam Asdak, 2007) sebagai berikut :
S=
Keterangan : Q = Limpasan permukaan dengan satuan ketebalan (mm) P = Curah hujan (mm) Ia = Kehilangan awal (mm) S = Perubahan parameter retensi (parameter potensial penahan air maksimum di dalam tanah (mm)) CN = Bilangan kurva limpasan permukaan yang bervariasi dari 0 hingga 100.
8
AMC (Antecedent soil Moisture Condition) merupakan keadaan kelembaban awal tanah yang dihitung dengan menjumlahkan curah hujan selama 5 hari sebelumnya, dimana terbagi menjadi tiga kondisi (McQueen, 1982) yaitu: 1. AMC I merepresentasikan tanah kering dengan curah hujan musim kering (5 hari) < 10 mm dan curah hujan musim basah (5 hari) < 28 mm. 2. AMC II merepresentasikan tanah normal dengan curah hujan musim kering 1022 mm dan curah hujan musim basah 28-42 mm. 3. AMC III merepresentasikan tanah basah dengan curah hujan musim kering > 22 mm dan curah hujan musim basah > 42 mm. Pada umumnya bilangan kurva dihitung pada saat AMC II, kemudian ditambahkan pada saat simulasi AMC III dan dikurangi saat simulasi AMC I. Tabel 1.1. Kelompok Tanah Menurut NRCS untuk kondisi hujan awal II Kel. Tanah A B C D
Laju infiltrasi (mm/jam)
Keterangan Potensi limpasan paling kecil, termasuk tanah pasir dalam dengan unsur debu dan liat. Laju infiltrasi tinggi. Potensi limpasan kecil, tanah berpasir lebih dangkal dari A. Tekstur halus sampai sedang. Laju infiltrasi sedang. Potensi limpasan sedang, tanah dangkal dan mengandung cukup liat. Tekstur sedang sampai halus. Laju infiltrasi rendah. Potensi limpasan tinggi, kebanyakan tanah liat, dangkal dengan lapisan kedap air dekat permukaan tanah. Infiltrasi paling rendah.
8-12 4-8 1-4 0-1
Sumber : Asdak, 2007
1.5.6. Penelitian Sebelumnya Penelitian mengenai
prediksi limpasan permukaaan berdasarkan
perubahan penggunaan lahan telah dilakukan sebelumnya oleh beberapa peneliti diantaranya Anif Farida (2009) dengan judul “Pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap respon DAS menggunakan metode rasional Modifikasi”,
9
Pramanda Sekar Lakshmi (2011) dengan judul “Prediksi volume aliran langsung dan debit puncak menggunakan metode soil conservation service-curve number di DAS SERANG Kab.Kulon progo”, dan Albertus Krisna (2012) dengan judul “Pemodelan dinamis limpasan permukaan dengan integrasi penginderaan jauh dan sistem informasi geografis". Perbedaan penelitian ini dibandingkan dengan penelitian-penelitian sebelumnya tersebut disajikan pada Tabel 1.2. Tabel 1.2. Perbedaan dan Persamaan Usulan Penelitian-Penelitian Sebelumnya Nama dan Tahun Peneliti Komponen
latar belakang
tujuan
Pramanda sekar Lakshmi, 2011 Besarnya air yang menjadi limpasan pada recharge are dapat dikurangi dengan cara memperbanyak jumlah air yang masuk ke dalam tanah Keterbatasan data hidrologi dapat dikaji untuk pengalihragaman hujan menjadi aliran dengan metode yang sesuai.
Albertus Krisna P. Putra, 2012 Sub DAS Kuning memiliki jenis penggunaan lahan yang beragam serta variasi kondisi morfologi
Anif farida, 2009
Kartika, 2013 Tanah yang telah mengalami jenuh air membuat air hujan menjadi air limpasan permukaan.
Intergrasi antara manfaat data pengideraan jauh dan sistem informasi geografi dapat menghasilkan model dinamis
Sub DAS Tambakbayan mengalami perkembangan baik fisik maupun non fisik yang mengakibatkan perubahan penggunaan lahan Banyaknya permukiman menurunkan daya infiltrasi tanah sehingga banyak hujan yang menjadi aliran karena perubahan penggunaan lahan
Menghitung volume aliran langsung pada beberapa kejadian hujan menggunakan metode SCS CN di DAS Serang
Memanfaatkan data penginderaan jauh untuk identifikasi variabel-variabel laan yang digunakan untuk menghitung ketebalan limpasan permukaan
Penggunaan lahan permukiman makin mendominasi menggantikan penggunaan lahan pertanian dan perkebunan. Mengkaji besarnya Menduga pengaruh perubahan limpasan penggunaan lahan permukaan terhadap respon yang terjadi DAS. berdasarkan metode Soil Conservation Service (SCS).
10
Lanjutan Tabel 1.2. Komponen
tujuan
daerah penelitian
sumber data
Pramanda sekar Lakshmi, 2011 Menghitung debit puncak aliran
Mengetahui perbedaan nilai volume aliran langsung dan debit pucak di DAS Serang dengan perhitungan hidrograf menggunakan uji paired-test
DAS SERANG, Kabupaten Kulon Progo
data tinggi muka air, data debit aliran, data hujan harian, Peta RBI Lembar Sendangagung, Bagelen, Wates dan Brosot, Peta Geologi, Peta tanah, Peta Infiltrasi tahun 2002
Nama dan Tahun Peneliti Albertus Krisna P. Anif farida, P., 2012 2009 Mengetahui ketebalan Mengestima limpasan permukaan si besarnya di sub DAS Kuning Qp
Kartika, 2013 Mengetahui pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap limpasan permukaan.
Mengetahui cara membuat model dinamis limpasan permukaan di sub DAS Kuning
Mengetahui tingkat akurasi model dinamis limpasan permukaan dengan pendekatan nilai debit hasil perhitungan model terhadap debit hasil estimasi lapangan sub DAS Kuning, Kabupaten Sleman dan Bantul, Provinsi Yogyakarta Citra ALOS AVNIR2, citra SPOT-5, citra Shuttle Radar Topography Missio (SRTM), peta RBI, peta jenis tanah, peta geologi dan data curah hujan
Sub DAS Tambakbay an, Kabupaten Sleman Curah hujan, Penggunaan lahan, jumlah penduduk 1992-2004
DAS BoyongCode, D.I. Yogyakarta
Citra dari Google Earth, Curah hujan, data infiltrasi
11
Lanjutan Tabel 1.2. Komponen
Pramanda sekar Lakshmi, 2011 Metode curve number peta hujan menggunakan metode isohyet
metode analisis
Uji statistik menggunakan paired test
Optimalisasi dengan trial eror Prediksi volume aliran langsung dengan metode SCS CN
Nama dan Tahun Peneliti Albertus Krisna P. Anif farida, 2009 P., 2012 Metode Curve Model rasional Number modifikasi Tipe data analisis yang digunakan berbasis vektor dan raster Pemodelan limpasan permukaan menggunakan software Pcraster dengan menggunakan variasi curah hujan
Analisis komparatif
Pemodelan dinamis limpasan permukaan untuk mengetahui ketebalan limpasan permukaan di sub DAS Kuning
Terjadi peningkatan Qp yang disebabkan oleh adanya perubahan penggunaan lahan dan koefisien aliran
hasil yang Hasil perhitungan diharapkan debit puncak aliran dengan metode hidrograf segitiga
Peta ketebalan limpasan permukaan
Optimalisasi nilai CN
Tingkat akurasi model dinamis limpasan permukaan di sub DAS Kuning
Kartika, 2013 Metode Curve Number Analisis kualitatif
Besarnya ketebalan dan volume limpasan
Pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap limpasan
12
1.6. Kerangka Pemikiran Daerah aliran sungai merupakan suatu sistem yang didalamnya terdapat masukan seperti hujan yang kemudian diproses dan menjadi keluaran. Faktorfaktor yang berpengaruh terhadap input ketebalan limpasan yaitu faktor penggunaan lahan, faktor curah hujan, faktor tekstur tanah, faktor infiltrasi tanah. Faktor-faktor tersebut saling mempengaruhi hasil output DAS. Penginderaan jauh dapat digunakan untuk membantu memperoleh data-data yang berpengaruh terhadap limpasan permukaan. Citra google earth cukup detail dan akurat untuk diambil informasinya sehingga dapat digunakan untuk membuat peta tematik yaitu peta penggunaan lahan. Data kelompok hidrologi tanah didapatkan dari peta jenis tanah dan peta tekstur tanah. Dari peta-peta tersebut didapatkan data infiltrasi tanah. Data infiltrasi tanah kemudian dapat digolongkan menjadi kelompok hidrologi tanah. Laju infiltrasi kecil menunjukkan potensi limpasan tinggi sehingga digolongkan kelompok hidrologi tanah kelas D, sedangkan laju infiltrasi yang besar menunjukkan potensi limpasan kecil sehingga digolongkan kelompok hidrologi tanah kelas A. Data-data kelompok hidrologi tanah dan penggunaan lahan kemudian dicocokan dalam tabel curve number sehingga nilai curve number (CN) tergantung dari penggunaan lahan dan kelompok hidrologi tanah. Nilai perubahan parameter retensi (S) dapat dihasilkan setelah nilai CN didapatkan. Nilai Q (ketebalan limpasan) didapatkan dari curah hujan (P) dan perubahan parameter retensi (S). Besarnya volume limpasan didapatkan dari perkalian ketebalan limpasan dengan luas DAS.
13
Daerah Aliran Sungai (DAS)
Citra Multispektral
Peta Tematik
Curah hujan
Data yang komponen berpengaruh terhadap limpasan permukaan Tekstur tanah
Tingkat laju infiltrasi
Penggunaan lahan
Kelompok hidrologi tanah
Nilai ketebalan limpasan permukaan
Klasifikasi nilai bilangan kurva (CN) )
Gambar 1.2. Kerangka Pemikiran
14
1.7. Batasan istilah 1. Daerah aliran sungai (DAS) merupakan bagian muka bumi yang airnya mengalir ke dalam sungai yang bersangkutan, apabila hujan jatuh (Sandy, 1985). 2. Curah hujan adalah curahan atau jatuhnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk yang berbeda (Asdak, 2007). 3. Laju infiltrasi merupakan kecepatan air masuk ke dalam tanah yang dinyatakan dalam satuan milimeter per jam (Asdak, 2007). 4. Tutupan tanah (land cover) berhubungan dengan berbagai macam kenampakan yang ada di permukaan bumi. Bangunan dan danau merupakan contoh dari tutupan tanah. Tutupan tanah dapat berupa kenampakan alam, mempuyai 3 jenis unsur pokok yaitu air, tanah dan vegetasi (Liliesand & Kiefer, 1990). 5. Bilangan kurva (CN) menunjukkan potensi limpasan untuk curah hujan tertentu (Asdak, 2007). 6. AMC (antecedent soil moisture condition) merupakan keadaan kelembaban awal tanah yang dihitung dengan menjumlahkan curah hujan selama 5 hari sebelumnya (Asdak, 2007).
15
