1PENERAPAN PENGINDERAAN JAUH MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS UNTUK MENENTUKAN PARAMETER FISIK DAERAH ALIRAN SUNGAI(Lokasi Studi Sub DAS Sumber Brantas) Saifurridzal1, Donny Harisuseno2, M. Bisri21Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya MalangE-mail: sai_furridzal@yahoo.com

ABSTRAK

PengelolaanDAS yangterarahdanbenarserta berkonsep lingkungan merupakan suatu langkahyangharusdilakukan.Untukdapat mengetahui dan mencapainya informasi mengenai parameterfisikDAS yang sangat dipengaruhi oleh morfologi dan morfometri DAS merupa- kan halyangharusdikuasai.Dari hasil analisis parameterfisik SubDAS Sumber Brantas meng- gunakan data penginderaan jauh (ASTER GDEM V2) dengan software WMS v.9 yang telah diverifikasi untukhasildelineasiDAS-nya dengan Google Earth Pro secara interpretasi pada bentukDAS(aspekmorfologidanmorfometri)mengilustrasikanbentukhidrograf limpasannya mencirikansifatlajualiranpermukaanyanglebihkecil(hidrograf pendek dan tumpul). Dengan konsentrasi air lebih lambat (periode kejadian lebih panjang) yang mana akan sama dengan interpretasi indeks tingkat percabangan sungai (bifurcation ratio) dan indeks kerapatan sungai- nya.Halyang sama pun ditunjukanpadahasil analisis sistem pemodelan DAS melalui model HEC-HMS ModClark.Hal ini memberikan gambaran bahwa pentingnya parameter fisik DAS dalam konsep pengelolaan DAS yang terarah dan benar serta konservasi lingkungan yang berkelanjutan

Kata kunci: Parameter fisik DAS, morfologi dan morfometri, penginderaan jauh, AquaveoWMS, laju aliran permukaan, HEC-HMS ModClark.

ABSTRACT

Management of watershed that properly directed and having an environmental concept is a goal that have to be done. To determine and achieve it, the information about the physical parameters of the watershed, which is strongly influenced by the morphology and morphometry, are some points that must be mastered. From the analysis of physical parameters of Sumber Brantas sub-watershed using remote sensing data (ASTER GDEM V2) WMS v.9 , a software that has been verified for its watershed delineation results with Google Earth Pro, interpretationally illustrated the runoff hydrograph, characterizing the flow rate of the smaller surface (short and dull hydrograph) of the watershed (aspect of morphology and morphometry). With the slower water concentration (longer event periods), which would be equal to the index level of branching river (bifurcation ratio) interpretation and its rivers density. The same result has been shown in the analysis of watershed modeling system HEC-HMS models of ModClark. This shows that the importance of physical parameters in the concept of watershed management, direction and the sustainability of environmental conservation.

Keyword: physical parameters of a watershed, morphology and morphometry, remote sensing, Aquaveo WMS, surface runoff, HEC-HMS ModClark.

1

10

I. PENDAHULUANDalam mempelajari suatu DAS taklepas dari istilah morfologi dan morfome- tri, yang mana kedua istilah tersebut meru- pakan penentu parameter fisik DAS. Para- meter fisik DAS dapat berupa informasi geo- grafis yang terdapat pada DAS tersebut. Ketersediaan data dan informasi hidrologi yang memadai, akurat, tepat waktu dan ber- kesinambungansudahmenjadituntutan men- desak untuk dapat segera diwujudkan, seba- gaimana yang diamanatkan dalam Undang- UndangSumber Daya Air No. 7 tahun 2004. Data daninformasi hidrologi dapatberupa da- ta curah hujan, klimatologi, data duga muka air permukaan dan tanah, kualitas air, dan informasi geografis DAS yang didalamnya mencakup parameter fisik DAS. Namun kenyataannya hingga saat ini kualitas data hidrologi yang ada, dapat dikatakan secara umum masih rendah. Banyaknya keterliba- tan lembaga baik pemerintah, swasta dan perguruan tinggi dengan berbagai kepenti- ngan masing-masing menyebabkan pengelo- lan hidrologi di Indonesia menjadi tidak efi- sien dan kurang terkoordinasi secara baik, tumpang-tindih informasi ruang kebumian yang menimbulkan ketidak pastian hukum dan kerusakan lingkungan pun terjadi.Pengelolaan DAS merupakan suatu kegiatandidalam melestarikan sumber daya alamdanlingkungan. Dalamhal pengelolaan DAS, berbagai studi telah dilakukan untuk mendukung analisis dan pengambilan kepu- tusanterkaittatagunalahan dan pemanfaatan sumberdayaair.Salahsatunya melalui pende- katankarakteristik parameter fisik DAS de- nganmenggunakanaplikasiSistemInformasi Geografi (SIG). Untuk dapat mengetahui ke- berhasilanpengelolaan DAS, informasi me- ngenai parameter fisik DAS yang sangat dipengaruhi oleh morfologi dan morfometri DAS merupakan hal yang harus dikuasai.Kabupaten Malangdan kota Batu me- rupakan cakupan dari DAS Brantas Hulu dengan mata air di Desa Sumber Brantas (Kota Batu).Pada kawasan Sub DAS Sumber Brantasterjadiperubahanlahanhutan menja- di kawasan perumahan dan pertanian yang begitu besar. Sehingga berkurangnya luas

daerah hutan sebagai fungsi hidrologis. Aki- batnya terjadi erosi dan sendimentasi di DASSungai Brantas.Hal tersebut diperbesar lagi dengan banyaknya pembangunan kawa- san atau RTRW (Rencana Tata Ruang Wila- yah) yang kurang atau bahkan tidak memper- hatikankonsep konservasi lingkungan yang berkelanjutan. Terbukti pada RTRW Kota Malang2010-2030, untuk kawasan lindung atau ruang terbuka hijau semakin kecil dan peruntukan kawasan pemukiman yang sa- ngatbesardenganmembiarkankawasansem- padansungaiBrantasdipenuhiolehrumah.Semakin tingginya tingkat kerusakan terhadap alih fungsi lahan yang terjadi pa- da wilayah DAS Brantas Hulu khususnya pada Sub DAS Sumber Brantas, menjadi ru- anglingkuppengamatan studi ini. Berdasar- kan uraian diatas, diperlukan suatu perenca- naan yang intensif dengan membutuhkan data-data yang penting dan akurat, khusus- nya data spasial. Selain itu, sesuai amanat UU No. 4 tahun 2011 tentang Informasi Geo- spasialbahwadalam mengelolasumber daya alam dan sumber daya lainnyasertapenang- gulangan bencana dalam wilayah Negara KesatuanRepublikIndonesiadanwilayahyu- risdiksinyadiperlukaninformasigeospasial.Kurang tersedianya informasi spasial yang ideal untuk mendukung seluruh ruang lingkup analisis morfometri dan morfologi pada DAS di Indonesia baik dalam aspek kuantitatifdankualitatifbagaimanapunharus ditutupi dengan pemanfaatan data satelit pe- nginderaan jauh yang dikombinasikan de- ngan data spasial lainnya melalui pendeka- tan SIG. Salah satu pendekatan untuk meng- optimalkan pemanfaatan data satelit peng- inderaan jauh adalah memanfaatkan model ketinggian digital atau Digital Elevation Model (DEM) dalam analisis morfometri DAS dengan bantuan SIG.Datapenginderaanjauhtersebut akan memberikanpeluangyang lebih besar untuk melakukan identifikasi lokasi sebaran atau singkapanDASdan dapat mengurangi biaya, waktusertatenagabila dibandingkan dengan pengukuran secara terestrial, sehingga mem- persempit tahap survei eksplorasi, pengem- bangan dan pemeliharaan DAS (explora-

tion, development and maintenance of watershed) lebih efisiensi. Karena tidak membutuhkan banyak survei kecuali untuk verifikasiataukecocokkan lapangan sehing- ga survai-survai yang dilakukan lebih ter- arah. Masalah-masalah yang terkait dengan survey lapagan dan aksessibilitas dapat di- atasi dengan teknologi penginderaan jauh.Sedangkan SIG dibutuhkan karena untuk data spasial penanganannya sangat su- lit terutama karena peta dan data statistik cepat kadaluarsa hingga tidak ada pelaya- nanpenyediaandatasehinggainformasi yang diberikan menjadi tidak akurat. Dengan de- mikian, SIGdiharapkan mampu memberikan kemudahan-kemudahan dalam penyelesaian studi ini, sehingga hasil analisisnya diharap- kan akan dapat bermanfaat dalam pengelola- an DAS sebagai usaha konservasi DAS yang aplikatifsesuaidengankondisi lapangan.Dalamstudiini tujuan yang akan di- sampaikan adalah menentukan parameter fisik DAS khususnya Sub DAS Sumber Brantas dengan alternatif yang digunakan yaknipenerapanpenginderaanjauh menggu- nakan SIG. Yang selanjutnya hasil tersebut akandianalisislebihlanjutsebagai tolak ukur besarnya pengaruh parameter fisik DAS terhadap prediksi laju aliran permukaan (hidrograf limpasan).

II. DATA DAN METODOLOGIStudi kasus ini berada di Sub DASSumber Brantas yang masuk dalam ling- kup Sub DAS Ambang pada kawasaan DAS Brantas Hulu,yang berkoordinat lokasi: North (utara) : 744'24.00"SEast (timur) : 11235'24.00"E South (selatan) : 746'48.00"S West (barat) : 11230'0.00"EDengantitik outlet di Desa Sumber Brantas (Kota Batu) yangberkoordinat 746'38.74"S dan 11231'29.36"E serta elevasi 1448,233 m.Yangdicirikanolehdaerahperbukitan danpergunungandengankelerengan yangcuram, curahhujanyangrelatiftinggi,danjenis tanah andosol dengan kandungan organik yang tinggi, sehingga Sub DAS Sumber Brantas secara alamiah rentan terhadap terjadinya bencana tanah longsor.

Gambar 1. Peta Sub DAS Brantas Hulu.Sumber: Departemen Kehutanan, 2006.

Gambar 2. Peta Lokasi Outlet Sub DAS Sumber Brantas.Sumber: Citra Satelit Google Earth, 2012.

1. Data-Data Yang DiperlukanData-data yang akan digunakan da- lam studi ini diantaranya:a. Digital Elevation Model (DEM) jenis ASTER GDEM V2 yang didapat dari website resmi USGS (United States Geological Survey) Global Data Explorer http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/b. Citra satelit Digital Globe (QuickBird) yang ditampilan pada aplikasi Google Earth Pro 6.2.2.6613 untuk perekaman antara tahun 2011-2012c. Citra satelit Landsat jenis Landsat 4-7MSS, TM, and ETM+ Combined yang didapat dari website resmi USGS Global Visualization Viewer (GLOVIS) http://glovis.usgs.gov/ untuk perekaman antara tahun 2011-2012.d. Data Track (survey pemetaan lokasi sebenarnya) pada GPS.e. Experimental Real-Time TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) Multi-Satellite Precipitation Analysis (TMPA-RT): 3B42RT, yakni data presi- pitasidengan resolusi spasial dan tempo- ral adalah 0.25 dan 3 jam. Pengambi-

lan data dipusatkan untuk daerah studi yang ingin dikaji yakni dengan pere- kaman antara tahun 20011-2012.f. Harmonized World Soil Database version 1.21 (HWSD) yakni data jenis raster resolusi spasial30 arc-sec, dengan lebihdari16.000unit informasi pemetaan tanah diseluruh dunia skala 1:5.000.000. HWSD dikembangkan oleh Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), Chinese AcaDEMy of Sciences (CAS), International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA), International Soil Reference and Information Centre (ISRIC), Joint Research Centre of the European Commission (JRC).

2. Metodologi Penelitian2.1. MorfologiUntuk dapat memanfaatkan sungai secaraoptimalperlumempelajariseluk-beluk bentuk (morfologi) sungai, dan juga meng- identifikasi pengaruh perubahan-perubahan bentuksungaiterhadapaliran air yang mem- pengaruhinya. Berikut ini merupakan hal-hal yang berkaitandengan morfologi sungai.a. Daerah Aliran Sungai (DAS)Dalam UU Republik Indonesia nomor 7 tahun 2004 tentang Sumber Daya Air, daerah aliran sungai (catchment, basin, watershed)adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujanke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai de- ngan daerah perairan yang masih terpe- ngaruhaktifitasdaratan.SetiapDAS besar merupakangabungandari beberapa DAS sedang/sub DAS dan sub DAS adalah ga- bungan dari Sub DAS kecil-kecil (Soewarno, 1991:20).b. Bentuk Daerah Aliran SungaiPola sungai menentukan bentuk suatu DAS. Bentuk DAS mempunyai arti pen- tingdalamhubungannyadenganaliran su- ngai, yaitu berpengaruh terhadap kecepa- tan terpusatnya aliran. Bentuk DAS dian-

taranya: radial, memanjang, paralel (dua jalur sub DAS yang bersatu di bagian hilirnya), komplek (gabungan dasar dua ataulebihbentukDAS).Gambar3 menun- jukan sketsa pengaruh bentuk DAS ter- hadap bentuk hidrograf aliran sungai yang dihasilkannya.Pada waktu kejadian banjir DAS berbentuk radial akan dapat meng- hasilkan bentuk hidrograf yang lebih ta- jamserta periode kejadiannya lebih pen- dek apabila dibanding dengan bentuk hidrograf DAS yang berbentuk meman- jang, dalam keadaan hujan yang sama. Yang mana akan mempengaruhi kecepa- tan aliran yang menyebabkan perbedaan nilai debit.

Gambar 3. Sketsa Pengaruh Bentuk DAS Terhadap Bentuk Hidrograf Alirannya. Sumber: Puslitbang Pengairan, 1986 dalam Soewarno (1991:24).c. Pola Aliran (Drainase) SungaiPola aliran sungai pada DAS akan mem- berikan informasi-informasi penting ter- kaitdengan kondisi karakteristik DAS (to- pografi,geologi, litologi,iklim,vegetasi)

Gambar 4. Sketsa Pola Aliran Sungai 3Dimensi.Sumber: Microsoft, 2002 dalam Ramdan, (2006:11).

Gambar 5. Sketsa Pola Aliran Sungai Dasar (A) dan Pola Aliran Sungai Modifikasi (B) dalam 2 Dimensi. Sumber: Zenith 1932, dalam A. D. Howard1967.

Gambar 6. Sketsa Pola Aliran Sungai Dasar (B) dan Pola Aliran Sungai Modifikasi (C) dalam 2 Dimensi. Sumber: Zenith 1932, dalam A. D. Howard1967.2.2. MorfometriMorfometri DAS adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan keadaan jari- ngan alur sungai secara kuantitatif. Keadaan yang dimaksud untuk analisis aliran sungai antara lain meliputi:a. Luas- Bentuk DAS

- Koefisien corak & bentuk DASb. Panjang dan lebar- Keliling DASc. Kemiringan- Kemiringan sungai utama (max stream slope)- Kemiringan lereng DAS (basin slope)- Relief ratiod. Orde dan tingkat percabangan sungai- Frekuensi aliran (stream frequency)- Tekstur DAS (drainage texture)e. Kerapatan sungai (drainage density)- Rasio panjang sungai- Indeks infiltrasi- Panjang aliran permukaan lahan- Kekasaran DAS2.3. Limpasan (Laju Aliran) PermukaanLimpasanpermukaanadalahbanyak- nya atau volume air (direct runoff) yang me- ngalir melalui suatu titik per satuan waktu (m3dt-1) atau m3jam-1. Untuk menentukan limpasan permukaan di Sub DAS SumberBrantas sebagai tolak ukur besarnya penga- ruh parameter fisik DAS dalam memperkira- kan besarnya laju aliranpermukaannya dapat diperoleh melalui dua cara, yaknia. Interpretasikan secara langsung sesuai dengan parameter fisik DAS yang dapat mendiskripsikanlimpasanpermukaan se- cara kualitatif (pola & sifat limpasan), diantaranya: penafsiran morfologi pada bentuk DAS dan morfomeri pada bentuk DAS,indeks tingkat percabangan sungai (bifurcation ratio), kemiringan lereng.b. Analisis melalui model HEC-HMS Mod- Clark di WMS v.9 yang didapat nilai laju aliran permukaan (hidrograf limpa- san) secara kuantitatif berdasarkan data parameter fisik DAS dan curah hujan. Modelinitermasukparameterquasiterdis- tribusi(quasidistributedparameter), yak- ni menentukandan membagiDAS menja- dihomogenpadamasing-masingsub wila- yah (sub DAS) berdasarkan topografi atau daerah drainase. Parameter infiltrasi atau hujan diperlakukan sebagai homogen da- lamsetiapsubDASdan aliran ditentukan. Gambar 7 merupakan konseptual model ModClark dalam menentukan hidrograf limpasanpermukaan.

Gambar 7. Konseptual Model ModClark.

cedent moisture (AMC)) atau kandu- nganair tanahsebelumnya(HEC-HMS TechnicalReferenceManual,2000:40)(P 0,2S)2Q (1)(P 0,8S)Keterangan:Q = Volume aliran permukaan (mm) P = Curah hujan (mm)S = Retensipotensialmaksimum(mm) Dari penelitian emperik diperoleh bah- wa S dapat diduga denga persamaan:Sumber: Kull and Feldman, 1998 dalam ASCE (2009:1099).

S 25400 254CN

(2)1. Memecah DAS kedalam sel gridSetiap sel grid memiliki nomor kurva sendiri (CN), curah hujan, dan waktu untuk konsentrasi2. Meroutingsetiap sel melalui reservoir linierMenciptakan hidrograf aliran permu- kaan (surface runoff) untuk tiap sel3. Menghitung hidrograf komulatif untuk seluruh DAS

Yang menyatakan CN adalah bilangankurva yangnilainya berkisar 0 sampai100, yangdapatdihitungmenggunakan prosedur pada tahap berikutnya.3. Estimasi nilai CN (Curva Number) Untuk DAS yang terdiri dari beberapa jenistanahdan penggunaan lahan, CN komposit dihitung sebagai berikut (HEC-HMS Technical Reference Ma- nual, 2000:41)Menggabungkan semua hidrograf individu yang ada.

CN A i CN i

ico mpo site A

(3)Berikut merupakan alur/tahapan yang di- perlukan untuk analisis model HEC-HMS ModClark di WMS v.91. Menentukan presipitasi (curah hujan)di DASCurahhujan yang dimaksudkan disini merupakan curah hujan kawasan/area untuk mewakili seluruh luasan DAS (curah hujan rata-rata diseluruh daerah yangbersangkutan bukan curah hujan pada suatu titik pengamatan tertentu atau pos duga) dalam menampung hu- jan dengan waktu pengamatan yang telah ditentukan.2. Prediksi volume aliran permukaan Melaluimetode perhitungan limpasan SCS Curve Number (CN) loss model gridded yang memperkirakan model curah hujan berlebih (precipitation excess (Pe)) atau volume aliran permu- kaan(Q)sebagai fungsi dari curah hu- jan kumulatif (cumulative precipita- tion(P)),penggunaanjenis tanah (land soil), tata guna lahan (land use), dan kelembaban tanah sebelumnya (ante-

Di mana CNcomposite = CN komposityang digunakan untuk perhitungan vo-lume limpasan dengan HEC-HMS ModClark, i = indeks subdivisi DAS penggunaan lahan seragam dan jenis tanah; CNi = CN untuk subdivisi i, dan Ai = luas DAS subdivisi i.Dalam Model HEC-HMS ModClark,pemodelan DAS menggunakan CN berbasisgrid.Dengan pilihanmodel ini di WMS, subdivisi dalam persamaan (3)adalahselgrid.Deskripsidari setiap sel dalam database meliputi lokasi sel, jarak perjalanan menuju outlet DAS, ukuran sel, dan CN sel. HEC-HMS menghitung curah hujan berlebih (pre- cipitation excess) atau volume aliran permukaan(Q) untuk setiap sel secara independen/tersendiri, dengan meng- gunakan persamaan (1), dan hidrograf limpasan langsung (direct runoff) ke titik outlet DAS pun terbentuk dengan menggunakanmetodeModClark.

- Klasifikasi kelompok tanahEmpat kelompok hidrologi (hydrolic soil group) yang ditandai dengan hu- ruf A, B, C, dan D menurut SCS ada- lah(Arsyad,2010:94 dan HEC-HMS Technical Reference Manual,2000:40):

- Klasifikasi komplek penutup tanah Terdiri atas tiga faktor yaitu penggu- naan tanah, perlakuan atas tindakan yang diberikan, & keadaan hidrologi. Seperti Tabel 2 untuk menduga CN.Tabel 2. (CN)1) Aliran Permukaan Untuk Ber- bagai Komplek Tanah-Penutup TanahKelompok A:pasirdalam (deepsand) (Kondisi AMC: II, dan Ia = 0,2S)loess dalam (deep loess), debu yangberagregat (aggregated silts). Kelompok B:loess dangkal (shallow loess),lempungberpasir(sandyloam) Kelompok C : lempung berliat (clay loams), lempung berpasir dangkal(shallow sandy loam), tanah berkadar bahan organik rendah (soils low in organic content), dan tanah-tanahberkadar liat tinggi (soils usually high in clay).Kelompok D: tanah-tanah yang me- ngembang secara nyata jika basah(soils that swell significantly when wet),liat berat, plastis (heavy plastic clays), dan tanah-tanah saline tertentu (certain saline soils).Kelompok tanah SCS tersebut dapat ditentukan ditempatdengan menggu- nakan salah satu ketiga cara berikut (Arsyad, 2010:95):1. Sifat-sifat fisik tanah2. Peta tanah detail3. Laju infiltrasi minimum tanah Sifat-sifattanahyang dimaksud pada butir 1 telah dikemukakan di atas, se- dangkan peta tanah detail memberi- kan deskripsi secara rinci mengenai sifat-sifattanah yang diperlukan dan memberikanlokasitanahtersebut de- ngan jelas. Hubungan laju infiltrasi minimum dengan kelompok tanah adalah sebagai berikut (Arsyad,2010:95):Tabel 1. Hubungan Laju Infiltrasi Mini- mum Dengan Kelompok Tanah

1000 m

NoPenggunaan Tanah/Perlakuan/ Kondisi Hidrologi Kelompok HidrologiTanah A B C D1PemukimanPersentasi rata-rata kedap air2)Luas kaplinga.500 m2 dan lebih kecil6577859092b.23861758387c.1300 m23057728186d.2000 m22554708085e.4000 m220516879842Tempat parkir diaspal, atap dan3) 8989898983Jalan umuma.beraspal dan saluran pembuangan air98989898b.kerikil76858991c.tanah728287894Daerah perdagangan dan pertokoan5899294955Daerah industri72818891936Tempat terbuka, padang rumput yang dipelihara, lapangan golf, kuburan dan lain-lain :a.Kondisi baik: 75 % atau lebih tertutup rumput39617480b.Kondisi sedang: 50%-75%tertutup rumput496979847Bera-larikan menurut lereng778691948Tanaman semusim dalam barisan:a.Menrut lerengburuk72818891b.Menrut lerengbaik677885898c.Menrut konturburuk70798488d.Menrut konturbaik65758286e.Kontur dan terasburuk66748082f.Kontur dan terasbaik627178819Padi-padian:a.Menrut lerengburuk65768488b.Menrut lerengbaik63758387c.Menrut konturburuk63748285d.Menrut konturbaik61738184e.Kontur dan terasburuk61727982f.Kontur dan terasbaik5970788110Leguminosa4) ditanam rapat atau pergiliran tanaman padang rumput:a.Menrut lerengburuk66778589b.Menrut lerengbaik58728185c.Menrut konturburuk64758385d.Menrut konturbaik55697883e.Kontur dan terasburuk63738083f.Kontur dan terasbaik5167768011Padang rumput pengembalaan:a.-buruk68798689b.-sedang49697984c.-baik39617480d.Menrut konturburuk47678188e.Menrut kontursedang25597583f.Menrut konturbaik635707912Padang rumput potongbaik3058717813Hutan:a.Buruk45667783b.Sedang36607379c. Baik 2555707714Perumahan petani59748286jalan aspal, dan lain-lain.

KelompokTanahLaju InfiltrasiMinimum (mm/jam)

A8-12

B4-8

C1-4

D0-1

Sumber: Arsyad, (2010:95).

Sumber: Arsyad, (2010:97).

Keterangan:1) Bilangan kurva (CN) dihitung berda- sarkan asumsi bahwa aliran permu- kaan dari rumah dan jalan masuk di- arahkan ke jalan umum dengan se- jumlah minimum air dari atap diarah- kan ke halaman berumput yang me- nyatakan infiltrasi dapat terjadi.2) Areal sisa yang tidak kedap air (pe-karanganberumput) dianggap berada sebagai rumput yang baik.3) Dibagian yang lebih panas bilangan kurva 95 dapat digunakan.4) Dalam barisan rapat atau disebar.

Tabel 3. Nilai CN Untuk Kondisi AirTanah Sebelumnya (AMC) I Dan III

- Kandungan air tanah sebelumnya AMC (Antecedent Moisture Catego- ries) mempengarui volume dan laju aliranpermukaan. Terdapat 3 kondisi AMC menurut SCS, yakni:Kondis I : Tanah dalam keadaan ke- ring tetapi tidak sampai pada titik layu, telah per- nah ditanami dengan ha- sil yang memuaskan.Kondis II : Keadaan rata-rataKondis III : Hutan lebat atau hutan ri- ngan dan temperatur ren- dah telah terjadi dalam li- ma hari terahir, tanah je- nuh air.Tabel berikut memberikan batas be- sarnya curah hujan untuk ketiga kon- disikandunganair tanah sebelumnya:Tabel 4. Curah Hujan Untuk Ketiga Kondisi Air Tanah Sebelumnya

(Kandungan Air Tanah Sebelumnya) AMCTotal Curah Hujan 5 Hari Sebelumnya (mm)

Musim Dorman MusimTumbuh

I (Kering)53

CN Untuk KondisiIICN Setara Untuk Kondisi I III1001001009587999078988570978063947557917051876545836040795535755031704527654023603519553015502512452093915733104265217 0 0 0 Sumber: Arsyad, (2010:99).- Pendugaan CNTabel 2 merupakan kompilasi tabel CN, menunjukkan nilai CN untuk ber- bagai penggunaan tanah, perlakuan, dankondisihidrologinya.NilaiCNdi- berikanuntuksetiapkelompok tanah. Sebagai contoh,nilaiCN untuk tanah hutan (No. 13 pada Tabel 2) dengan tanaman penutup yang baik pada ke- lompok tanah B adalah 55, untuk ke- lompok tanah C nilai CN lebih tinggi yaitu 70. Jika penutup tanah pada tanah hutan kelompok B ini buruk, CN menjadi 66 (Arsyad, 2010:95).

Sumber: Arsyad, (2010:96).Untuk dapat menggolongkan/meng-klasifikasi musim dorman (dormant season)dan musimtumbuh (growing season)terlebihdahuluperlutauiklim pada daerah studi. Yang selanjutnya dapatmenentukanawalmusim&pan- jangmusimtersebut.Padadaerahber- iklimtropisseperti halnya Indonesia, memiliki2(dua)musimyakni;musim hujan yangmewakili musim tumbuh&musimkemarauyangmewakilimu- sim dorman pada tabel AMC SCS. BadanMeteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Indonesia telah menetapkan cara menentukan awal musim &panjangmusim untukkedua musimtersebut, yakni: AwalmusimmenurutBMKG1. Awalmusimhujandiidentifikasi denganjumlahcurahhujandasarian telahlebih dari 50 mm dan diikuti minimal dua dasarian berikutnya.

2. Awal musim kemarau diidentifi- kasi dengan jumlah curah hujan da- sarian kurang dari 50 mm & diikuti minimal dua dasarian berikutnya.Panjang musim menurut BMKG1. Panjang musim hujan jumlah da- sarian (10 hari) antara awal musim hujan sampai dengan awal musim kemarau berikutnya.2. Panjang musim kemarau jumlah dasarian (10 hari) antara awal mu-

St = R Ot (5) dimana R adalah konstanta parameter reservoir linier. Menggabungkan dan memecahkan1 persamaan1 mengguna- kan persamaan diferensial (a simple finitedifference)hingga menghasilkan perkiraan sederhana:Ot = CAIt + CBOt-1 (6) yang mana CA, CB adalah koefisien rou- ting. Koefisien tersebut dihitung dari persamaan (7) dan (8) berikut:sim kemarau sampai dengan awal musim hujan berikutnya.4. HidrografSatuanSintetisModClark

C t A R 0,5t

(7)CB 1 CA

(8)Seperti model hidrograf satuan Clark(Clarks UH (Unit Hydrograph)

Rata-rata outflow selama periode t dihi- tungdenganpersamansebagai berikut:Model), perhitungan limpasan dengan

O t-1 O t model ModClark (ModifiedClark) se-

Ot 2

(9)cara eksplisit mewakili 2 proses yangkritis didalam transformasi kelebihan presipitasi (precipitation excess) men- jadi limpasan, yakni (HEC-HMS Tech- nical Reference Manual, 2000:60):1. Translation atau pergerakan kelebi- han presipitasi dari daerah asal se- panjang drainase menuju ke outlet DAS.2. Attenuationataupenguranganbesar- nya debit sebagai kelebihannya pre- sipitasi adalah disimpan (storage) di seluruhDAS.Penyimpanan dicatat denganmodelreservoirlinearyangsamakemu- dian dimasukkan dalam model Clark. Model ini dimulai dengan persamaan kontinuitas:dS

Ada 2 parameter yang perlu diperhati- kan dalam menerapkan model Clark yakni:1. Hubungan dari waktu dengan luas histogram (time of concentration (Tc))2. Koefisien tampungan (storage coef- ficient (R))Sebagaimana dalampenjelasan di atas hubungan dari model routing linier se- caraimplisit dijelaskan dengan waktu dan luas histrogram, secara teoritis se- suai dengan persamaan berikut:

(10)dt It Ot

(4)

Dimana At = luas DAS kumulatif ber-kontribusi pada waktut, A = Luas DASKeterangan:dS = lajuwaktu perubahan airdalamdtpenyimpanan (storage) padawaktu tIt = rata-rata inflow dalampenyim- panan pada waktu tOt = outflow dalam penyimpanan

dantc= waktu konsentrasi DAS.Dalam aplikasimodel HEC-HMS nilai tc dan R dapat ditentukan/diperkirakan de- ngan proses kalibrasi dari data hujan yang mengalirdi daerah DAS tersebut Terjemahan dicatat denganmodelperjalananwaktu berbasis griddpada waktu tDenganmodelreservoirlinier,penyim-

t cell t c cell d max

(11)panan (storage)pada waktu t berkaitan dengan outflow sebagai persamaan:

di mana tcell= waktu perjalanan untuksebuahsel,tc=waktukonsentrasi untuk

DAS, dcell = jarak perjalanan dari sel menuju outlet, dan dmax = jarak per- jalananuntukselyang paling jauh dari outlet.5. Menjalankan program model HEC- HMS ModClark di WMS v.9ModClarkadalahmetode transformasi didistribusikanberdasarkanpadamem- bagi DAS ke dalam sel jaringan kecil dengan ukuran yang sama dan menen- tukan limpasan dari setiap sel grid. Berikut langkah-langkah pemodelan- nya dalam WMS v.9 (Aquaveo WMSv.9, 2012):1. Watershed Delineation mengguna- kan Hydrologic Modeling Wizard2. Setup Gridded HEC-HMS Model(ModClark)3. Hydrologic Input Parameters4. Define Precipitation5. Clean Up Model6. Run HEC-HMS

Gambar 8. Tampilan Ekstensi Hydrologic Modeling Wizard Pada WMS 9. Sumber: Aquaveo WMS v.9, 2012 (http://www.aquaveo.com/wms).

Gambar 9. Tahapan Penentuan Parameter Fisik DAS Untuk Prediksi Laju Aliran Permukaan.Sumber: Aquaveo WMS v.9, 2012 (http://www.aquaveo.com/wms).

III. HASIL DAN PEMBAHASAN1. Analisis parameter fisik DASParameter fisik Sub DAS Sumber Brantas yangdihasilkan dari penerapan peng- inderaan jauh (ASTER GDEM V2) menggu- nakan SIG (WMS v.9) & telah diverifikasi un- tuk hasil delineasi DAS-nya dengan Google EarthPro, hasilnya sesuai Tabel 5 berikut.Tabel5. Hasil Analisis Parameter Fisik Sub

Parameter Fisik Sub DAS Sumber BrantasReferensiFormulaHasilAnalisisMorfologi:# Daerah aliransungai (DAS)UU RI No.7/2004 tentang SDA dan Aquaveo WMS,2013KomputasiWMS, 2013Gambar10# Bentuk DASSoewarno,1991:23KomputasiWMS, 2013Bentukkomplek# Pola aliran(drainase)Howard, 1967KomputasiWMS, 2013PinnateKesimpulan:1. Secara visual bentuk DAS (Gambar 10) dapat diinterpretasi-kan ke dalam bentuk komplek (memanjang dan radial). Bentuk hidrograf DAS-nya yang mungkin terjadi sesuai dengan Gambar 11, dengan dicirikan sifat debit banjirnya relatif sedang dan periode kejadiannya juga relatif sedang.2. Sesuai dengan pola alirannya pinnate, Sub DAS SumberBrantas memiliki ciri karakteristik sesuai dengan Tabel 6.Morfometri:# Luas DAS(basin areas) [A] (km2)UU RI No.7/2004 tentang SDA&Aquaveo WMS, 2013KomputasiWMS, 201311,31# Elongationratio [Re]Schum, 1956dalam Zavoianu,1985:1070 ,5Re 1,129 A L0,547# Circularityratio [Rc]Miller, 1953dalamZavoianu,1985:1074A Rc P 20,162# Corak DAS(form factor) [F]Horton, 1932dalam Romshooet al., 2013:52F = A/L0,234# Bentuk DAS(shape factor) [S]Singh, 1992dalam Shultz2007:12 danAquaveo WMS,2013S = L2/A Komputasi WMS, 20134,26# Panjang DAS(basin lengths) [L] (km)Aquaveo WMS,2013KomputasiWMS, 20136,944# Lebar DAS(basin widths) [W] (km)Soewarno,1991:35W = A/L1,628# Keliling DAS(basin perime- ter) [P] (km)Aquaveo WMS,2013KomputasiWMS, 201329,639# PanjangSungai Utama Linier (max stream length) [MSL] (km)Aquaveo WMS,2013KomputasiWMS, 20138,495# Panjang semuasungai di DAS [SL] (km)Aquaveo WMS,2013KomputasiWMS, 201320,022 DAS Sumber Brantas

Parameter Fisik Sub DAS Sumber BrantasReferensiFormulaHasilAnalisis# Elevasi rata2DAS(meanba- sin elevation) [AVEL] (km)Aquaveo WMS,2013KomputasiWMS, 20131,94# Nilaikekasaran(ruggedness number) DAS [Rn] (km2)Pareta et al.,2011 dalamRomshoo et al.,2013:5Rn = Bh x Dd Bh/Dd (km2)0,935Kesimpulan:1. Bentuk DAS lebih dominan memanjang (Re>Rc) sehinggalaju aliran permukaan lebih kecil dan konsentrasi air lebih lambat (debit puncak yang pendek dengan durasinya yang cukup lama).2. Secara keseluruhan alur sungai dalam DAS ini mempunyai kenaikan muka air banjir (laju aliran permukaan) dengan cepat, sedangkan penurunnya berjalan dengan lambat (Rb