ANALISIS PERUBAHAN BILANGAN KURVA ALIRAN PERMUKAAN (RUNOFF CURVE NUMBER) TERHADAP DEBIT BANJIR DI DAS LESTI

Transkripsi

1 ANALISIS PERUBAHAN BILANGAN KURVA ALIRAN PERMUKAAN (RUNOFF CURVE NUMBER) TERHADAP DEBIT BANJIR DI DAS LESTI Lenny Febriana Ideawati 1, Lily Montarcih Limantara 2, Ussy Andawayanti 2 1 Mahasiswa Program Magister Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Malang, Jawa Timur, Indonesia; lennyfebrianasigit@gmail.com 2 Dosen, Program Studi Magister Sumber Daya Air, Teknik Pengairan Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Malang, Jawa Timur, Indonesia ABSTRAK: Kegiatan tata guna lahan yang merubah tipe dan jenis tutupan lahan, perubahan vegetasi ke jenis vegetasi lainya dalam pengelolaan sumber daya alam, penebangan hutan, peladangan berpindah, serta perubahan perlakuan pengolahan lahan dijumpai pada DAS Lesti. Upaya yang dapat dijadikan alternatif solusi perubahan fungsi lahan yaitu dengan menganalisa variabel CN (Curve Number) dan mengklasifikasikan tiap penggunaan lahanya, jenis tanah serta vegetasinya, sehingga diketahui pengaruh debit lahan serta debit pada sungai. Hasil studi menunjukkan peningkatan nilai CN dari tahun 2002 sampai 2012 rata-rata sebesar 1,03%, dan limpasan permukaan rata-rata 54, mm, dengan debit sungai rata-rata sebesar 18,54 m 3 /dtk. Perubahan tata guna lahan dari tahun 2002 hingga 2012 menyebabkan kenaikan nilai CN (Curve Number), limpasan permukaan dan debit di sungai Lesti. Kata Kunci : DAS Lesti, Curve Number, Limpasan permukaan. ABSTRACT: Land use activities that changing types of land cover, vegetation changes to other vegetation types in managed of natural resources, deforestation, shifting cultivation, and changes in land treatments found in the watershed Lesti. Efforts that can be used as an alternative solution to the landuse change is to analyze the CN (Curve Number) as a variable that classify each landuse, type of soil and vegetation, in order to know the effect of the runoff and river discharge. The study shows CN value increase from 2002 to 2012 an average of 1.03%, average surface runoff 54. mm, with an average streamflow of m 3 / sec. The changes in land use from 2002 to 2012 caused increase in the value of the CN (Curve Number), surface runoff, and river discharge in Lesti River. Key words: Lesti Watershed, Curve Number, Runoff 1. PENDAHULUAN Kegiatan tata guna lahan yang merubah tipe dan jenis tutupan lahan, perubahan vegetasi ke jenis vegetasi lainya dalam pengelolaan sumber daya alam, penebangan hutan, peladangan berpindah, perubahan hutan menjadi daerah perkebunan, serta perubahan perlakuan pengolahan lahan dijumpai pada DAS Lesti. Terjadinya perubahan perubahan tersebut apabila terjadi 37 secara terus menerus dan dalam skala besar akan berpengaruh pada debit sungai. Hal tersebut terjadi karena pada saat hujan jatuh ke DAS tidak banyak meresap ke dalam air akan tetapi melimpas dan menjadi debit sungai. Jika peningkatan debit ini terjadi cepat dan cukup besar dan melebihi kapasitas sungai maka dapat berakibat pada kegagalan bangunan pengendali banjir yang berada di sungai Lesti. Bangunan tersebut tidak mampu

2 38 Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm menahan beban gaya akibat debit banjir yang telah mengalami peningkatan akibat perubahan tata guna lahan, perubahan vegetasi dan pengolahan tanah yang tidak berbasis konservasi. Permasalahan sedimentasi di Waduk Sutami, Kecamatan Kepanjen, Kabupaten Malang, yang berfungsi menampung air dari Sungai Lesti (hulunya di Semeru) dan Sungai Brantas (Kelud), saat ini sudah tidak mampu menahan laju sedimentasi berupa melimpahnya material endapan dalam waduk yang mencapai lima juta meter kubik per tahun. Hal ini disebabkan kondisi hulu Sungai Lesti yang telah mengalami alih fungsi lahan (malangraya.web.id,2009) Hal ini merupakan indikator kesiembangan DAS Lesti hulu telah terganggu oleh alih fungsi lahan, perubahan vegetasi, dan pengolahan lahan yang tidak berbasis konservasi Oleh sebab itu, diperlukan analisis mengenai pengaruh perubahan tata guna lahan terhadap bilangan kurva aliran CN (Curve Number) sebagai salah satu variabel penentu perubahan di DAS Lesti. Salah satu metode yang telah dikembangkan SCS (Soil Conservation Service) dengan memperhatikan CN (Curve Number) yang merupakan fungsi dari karakteristik DAS seperti tipe tanah, tanaman penutup, tata guna lahan, kelembapan dan cara pengerjaan tanah. 2. BAHAN DAN METODE a. Bahan Secara geografis Sub DAS Lesti berbentuk memanjang terletak diantara 8⁰ ⁰12 10 LS dan 112⁰42 58 sampai 112⁰56 21 BT dan memiliki luas daerah Hektar, terbagi sub-sub DAS yaitu Lesti Hulu seluas Ha, Lesti Hilir Ha. Gambar 1. Peta DAS Lesti Sumber: Pengolahan Data Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Peta Topografi skala 1 : diperoleh dari BAKOSURTANAL yang meliputi wilayah Sub DAS Lesti. 2. Peta Sungai Lesti skala 1: Peta Tata Guna Lahan tahun 2002, 2004, 2006, 2008, 2010, dan tahun Data Curah Hujan Harian tahun Data Klimatologi tahun Data debit AWLR tahun 2002 sampai 2012 b. Metode Metode SCS dikembangkan dari hasil pengamatan curah hujan selama bertahun-tahun dan melibatkan banyak daerah pertanian di Amerika Serikat. Metode ini berusaha mengkaitkan karakteristik DAS seperti tanah, vegetasi, dan tata guna lahan dengan bilangan kurva air larian CN (runoff curve number) yang menunjukkan potensi air larian untuk curah hujan tertentu. Metode CN didasarkan atas hubungan infiltrasi pada setiap jenis tanah dengan jumlah curah hujan yang jatuh pada setiap kali hujan. Total curah yang jatuh pada setiap hujan (P) di atas tanah dengan potensi maksimal tanah untuk menahan (retention) air (S) tertentu, akan terbagi menjadi tiga komponen; Air larian (Q), Infiltrasi (F) dan Abtraksi awal (Initial Abstraction: I a ), dengan hubungan (Chow, 1988:148) 2 P I a Q = P I S dengan: a Q = Volume Limpasan permukaan (mm) I a = Abstraksi awal (initial abstraction) P= Hujan harian (mm) S = Volume dari total simpanan permukaan (retention parameter) (mm) Dalam menentukan kedalaman dari curah hujan berlebih (depth excess rainfall) atau limpasan pemukaan dapat ditunjukkan dalam persamaan diatas dimana korelasi nilai I a dengan S adalah: (Chow, 1988:148) I a = 0.2 S Dalam memudahkan perhitungan kelembapan awal (antecedent moistrure condition), tata guna lahan dan konservasi tanah, US SCS menentukan besarnya S sebagai berikut:

3 Ideawati, dkk., Analisis Perubahan Bilangan Kurva Aliran Permukaan (Runoff Curve Number) Terhadap 39 Debit Banjir Di DAS Lesti S = 25 4 ( ) CN : Bilangan kurva air larian bervariasi dari 0 hingga 100 Dengan mengeplotkan nilai dari P dan Q pada kurva SCS maka nilai CN dapat ditentukan. Metode SCS mengelompokkan jenis tanah dalam 4 (empat) jenis yaitu berdasar tipe tanah dan tataguna lahannya (hydrology soil group). Pada abstraksi awal, Ia biasanya menggunakan pendekatan 0.2 S sehingga persamaan menjadi: 2 P 0.2 S Q = P 0.8 S Limpasan permukaan akan terjadi apabila hujan (P) lebih besar dari abstraksi awal (I a ). Untuk nilai CN berbeda beda dapat dilihat pada gambar berikut Gambar 2. Grafik CN-SCS Sumber: M.Di Luzio, R Srinivasan, J.G. Arnold, S.L. Neitsch,2002: 96 Nilai CN didapatkan dari kondisi penelitian yaitu daerah beriklim sedang. Namun nilai tersebut dapat digunakan apabila nilai CN di daerah yang diteliti belum tersedia. Tabel 1. Nilai CN berdasarkan SCS Tataguna Lahan Padang rumput terus menerus untuk tempat penggembalaan ternak Padang rumput terlindung dari ternak, untuk dipanen Keadaan Hidrologi Buruk Cukup Baik Kelompok Tanah A B C D Tataguna Lahan Semak-semak, rerumputan dengan tumbuhan semaksemaknya yang dominan Tanaman kayukombinasi rumput dan perkebunan Tegakan hutan tidak rapat Keadaan Hidrologi Buruk Cukup Baik Buruk Cukup Baik Buruk Cukup Baik Kelompok Tanah A B C D Tanah pertanian Sumber: Neitsch, S.L, J.G Arnold, J.R. Kiniry, J.R. Williams, 2005: 102 Kondisi kelengasan tanah awal atau disebut Antecedent Moisture Condition (AMC) sangat mempengaruhi volume laju aliran permukaan. Mengingat pentingnya pengaruh faktor ini, maka Soil Conservation Service (SCS) menyusun tiga kondisi kelengasan tanah atau kondisi kandungan air awal, berdasarkam jumlah hujan selama 5 hari terdahulu, antara lain (Triatmodjo,2010:157): 1. AMC I (Antecedent Moisture Condition I). Tanah pada DAS dalam keadaan kering, potensi limpasan terendah, akan tetapi tidak sampai pada titik layu, telah atau pernah ditanami dengan hasil baik. Dalam studi ini analisa AMC I digunakan untuk menganalisa CN pada saat bulan kering atau musim kemarau 2. AMC II (Antecedent Moisture Condition II). Kondisi tanah dalam keadaan rata-rata atau average condition. 3. AMC III (Antecedent Moisture Condition III). Hujan lebat atau ringan dan temperatur rendah, kondisi tanah pada DAS jenuh dengan air, dan potensi limpasan tertinggi. Pada studi ini analisa AMC III digunakan untuk menganalisa CN pada saat bulan basah atau musim hujan Nilai CN (Curve Number) ekivalen pada kondisi AMC I (Antecedent Moisture Condition I) dan AMC III (Antecedent Moisture Condition III) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (Triatmojo,2010:157): (I) 4 2 (II) 10 0,058 (II)

4 40 Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm (III) 2 (II) 10 0,1 (II) SCS (Soil Conservation Service) telah mengembangkan sistem klasifikasi tanah berdasarkan sifat tanah dan dikelompokkan menjadi empat kelompok hidrologi ( Hydrologic Soil Grup). Adapun definisi pada setiap kelompok tanah tersebut disesuaikan dengan melihat kesamaan terhadap potensi limpasan permukaan pada kondisi cuaca dan tata guna lahan yang sama, dan dikelompokan berdasakan kelompok berikut: Tabel 2. Klasifikasi Hydrologic Soil Grup Kelompok Tanah Keterangan A Potensi Air Larian paling kecil, termasuk tanah pasir dalam dengan unsur debu dan liat. Laju infiltrasi tinggi B Potensi Air Larian kecil, tanah berpasir lebih dangkal dari A. Tekstur halus sampai sedang, Laju infiltrasi sedang C Potensi Air Larian Sedang, tanah dangkal dan mengandung cukup liat. Tekstur sedang sampai halus. Laju infiltrasi rendah D Potensi Air Larian Tinggi, kebanyakan tanah liat, dangkal, dengan lapisan kedap air dekat permukaan tanah. Infiltrasi paling rendah Sumber : Asdak, 2002;184 Laju Infiltrasi (mm/jam) Studi penelitian pada DAS Lesti yang secara khusus terkait dengan Curve Number atau bilangan kurva aliran permukaan belum pernah dilakukan di DAS Lesti. Beberapa penelitian terdahulu yang sejenis menyangkut bilangan kurva aliran permukaan seperti penelitian di Jepang dan Iran berikut ini. Sumaruw J, dan Ohgushi K (2012) menyatakan bahwa dengan meningkatnya daerah perkotaan dan penurunan tanah pertanian menyebabkan peningkatan CN, di sisi lain, peningkatan hutan dan penurunan daerah tandus menyebabkan penurunan CN. Penurunan CN menunjukkan bahwa potensi limpasan air menurun sementara meningkatnya CN berarti bahwa limpasan permukaan berpotensi meningkat Gholami A et.al (2011) menyimpulkan bahwa salah satu faktor yang penting terjadinya erosi di lahan adalah perubahan penggunaan lahan tanpa mempertimbangkan potensi dan kemampuan lahan dan efek dari perubahan vegetasi, degradasi lahan serta peningkatan desertifikasi. Hal yang paling penting adalah bahwa perubahan penggunaan lahan memiliki efek langsung pada proses hidrologi. Metode yang digunakan yaitu model SCS (Soil Conservation Service) digunakan untuk menghitung curah hujan dan besarnya CN, dan membuktikan bahwa perubahan penggunaan lahan mempengaruhi peningkatan limpasan. Tahapan metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Analisa Hidrologi dengan uji kualitas data dan uji konsistensi 2. Pengolahan peta topografi, jenis tanah, dan tata guna lahan dengan ArcView GIS 3. Running data hujan dan peta tata guna lahan serta peta jenis tanah untuk menghasilkan debit di model dengan AVSWAT Kalibrasi debit model dan debit AWLR (Automatic Water Level Recorder) hingga KR<10% 5. Verifikasi Lapangan menguji laju infiltrasi 6. Menganalisa debit limpasan di lahan yang terjadi berdsarkan keluaran hasil model 7. Menganalisa debit di lahan berdasarkan keluaran running AVSWAT untuk mengetahui perubahan debit berdasarkan perubahan tata guna lahan 8. Menganalisa CN (Curve Number) tiap tata guna lahan dan jenis tanah sehingga mendapatkan grafik hubungan limpasan dan hujan untuk mendapatkan nilai CN 9. Membandingkan grafik analisa dengan grafik SCS-CN 10.Pemetaan Nilai CN 3. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Hasil Limpasan Permukaan Lahan DAS Lesti Dari hasil analisa (running) AVSWAT 2000 maka didapatkan rerata keseluruhan limpasan permukaan lahan DAS Lesti sebesar 54, mm. Debit limpasan meningkat dari tahun ke tahun Tabel 3. Limpasan Permukaan DAS Lesti Tahun Limpasan (mm)

5 Ideawati, dkk., Analisis Perubahan Bilangan Kurva Aliran Permukaan (Runoff Curve Number) Terhadap 41 Debit Banjir Di DAS Lesti Rata-rata 54, Tahun Debit Sungai (m3/dtk) , , , , , ,58 Gambar 3. Grafik debit limpasan Sedangkan limpasan permukaan yang terjadi pada setiap sub DAS (1-39) secara rerata bulanan kurun waktu 6 (enam) tahun, dapat dilihat pada grafik sebagai berikut: Gambar 5. Grafik debit DAS Lesti Sedangkan debit yang terjadi pada setiap sub DAS (1-39) secara rerata bulanan kurun waktu 6 (enam) tahun, dapat dilihat pada grafik sebagai berikut Gambar 4. Grafik debit limpasan per sub DAS b. Hasil Debit Sungai pada outlet di DAS Lesti Dari hasil perhitungan analisa AVSWAT 2000, maka diperoleh debit sungai pada outlet Tawangrijeni, yaitu pada sub DAS 39 dengan rekapitulasi sebagai berikut: Tabel 4. Debit pada outlet di DAS Lesti Gambar 6. Grafik debit per sub DAS Dari analisis diatas dapat disimpulkan pula bahwa perubahan tata guna lahan menyebabkan debit di sungai Lesti semakin meningkat c. Hasil Analisa Curve Number DAS Lesti Akibat perubahan tata guna lahan pada DAS Lesti dari tahun ke tahun memberikan dampak tidak hanya pada debit sungai dan debit limpasan

6 Luas (Ha) 42 Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm di lahan, akan tetapi mempengaruhi juga bilangan limpasan permukaan runoff curve number CN yang dipengaruhi oleh kondisi tata guna lahan dan jenis tanah nya. Hasil analisa pada simulasi AVSWAT didapatkan nilai CN berubah secara signifikan setiap tahunya sesuai dengan besarnya hujan yang terjadi. Dari tabel 5 menunjukkan bahwa nilai CN (Curve Number) dari tahun ke tahun menunjukkan peningkatan, yaitu pada tahun 2002 sebesar 62,65, tahun 2004 sebesar 63,85, tahun 2006 sebesar 64,73, tahun 2008 sebesar 65,70, tahun 2010 sebesar 66,63 dan tahun 2012 sebesar 67,83. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan tata guna lahan di DAS Lesti menyebabkan peningkatan nilai Curve Number (CN) dari tahun ke tahun. Berikut grafik perubahan tata guna lahan di DAS Lesti Grafik Perubahan Tata Guna Lahan DAS Lesti Gambar 7. Grafik hubungan hujan dan limpasan SCS-CN dan CN di Lesti Dari grafik hubungan limpasan permukaan dengan hujan yang terjadi, maka bila dibandingkan dengan grafik CN-SCS maka didapatkan nilai CN pada DAS Lesti dari tahun yaitu dengan kisaran nilai CN 36 tata guna lahan Hutan dengan jenis tanah Regosol Kelabu dan 90 pada pemukiman dengan tanah asosiasi andosol coklat Tabel 5. Rekapitulasi nilai CN Air Hutan Padang Pemukim Perkebun Sawah Semak Tegalan Tawar Rumput an an Irigasi Belukar Gambar 8. Perubahan Tata Guna Lahan Perubahan bilangan Curve Number (CN) di DAS Lesti juga berpengaruh pada debit di Sungai, hal ini ditunjukkan pada tabel berikut ini Tabel 6 Pengaruh CN terhadap Debit Tahun Debit (m3/dtk) CN Sumber: Hasil Perhitungan Berdasarkan hasil perhitungan diatas, dapat disimpulkan, perubahan CN dari tahun ke tahun berpengaruh pada peningkatan debit di sungai Lesti, yang digambarkan pada grafik berikut ini

7 Ideawati, dkk., Analisis Perubahan Bilangan Kurva Aliran Permukaan (Runoff Curve Number) Terhadap 43 Debit Banjir Di DAS Lesti Gambar 9. Grafik Perubahan CN terhadap Debit Sumber: Hasil perhitungan d. Peta Sebaran Nilai Curve Number (CN) Setelah dilakukan analisa terhadap nilai limpasan permukaan Curve Number pada DAS Lesti, maka dibuat peta sebaran nilai CN dari tahun ke tahun, untuk mengetahui lebih jelas perubahannya pada tiap tata guna lahan. Berikut peta pola sebaran nilai CN dari tahun 2002, 2004, 2006, 2008,2010,dan 2012 Gambar 12. Peta sebaran CN tahun 2006 Gambar 13. Peta sebaran CN tahun 2008 Gambar 10. Peta sebaran CN tahun 2002 Gambar 14. Peta sebaran CN tahun 2010 Gambar 11. Peta sebaran CN tahun 2004

8 44 Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm Gambar 15. Peta sebaran CN tahun KESIMPULAN 1. Nilai CN (Curve Number) dari tahun ke tahun menunjukkan peningkatan, yaitu pada tahun 2002 sebesar 62,65, tahun 2004 sebesar 63,85, tahun 2006 sebesar 64,73, tahun 2008 sebesar 65,70, tahun 2010 sebesar 66,63 dan tahun 2012 sebesar 67,83. Dengan peningkatan CN rata-rata 1,03 per tahun. 2. Perubahan tata guna lahan di DAS Lesti menyebabkan peningkatan besarnya limpasan dari tahun 2002 yaitu sebesar 37,818 mm, tahun 2004 sebesar 38,045 mm, tahun 2006 sebesar mm, tahun 2008 sebesar mm, tahun 2010 sebesar 66,959 dan tahun 2012 meningkat sebesar 72, 284. Hal ini disebabkan meningkatnya tata guna lahan pemukiman dan berkurang nya luas kawasan hutan. 3. Perubahan tata guna lahan di DAS Lesti menyebabkan peningkatan besarnya debit di DAS Lesti dari tahun 2002 yaitu sebesar 15,31 m3/dtk tahun 2004 sebesar 17,10 m3/dtk, tahun 2006 sebesar 18,09 m3/dtk, tahun 2008 sebesar 19,42 m3/dtk, tahun 2010 sebesar 20,73 m3/dtk dan tahun 2012 meningkat sebesar 21,58 m3/dtk. 4. Peta sebaran CN menunjukkan perubahan nilai bilangan aliran permukaan Curve Number dari tahun 2002, 2004, 2006, 2006, 2010, dan 2012, sebagai akibat perubahan tata guna lahan pada tahun tersebut. 5. SARAN Dari hasil analisa, usaha konservasi perlu dilakukan, mengingat DAS Lesti merupakan kawasan penyangga yang berada pada hulu sungai Lesti. Pada studi ini bilangan kurva aliran permukaan (Curve Number) dapat digunakan sebagai pertimbangan pengambilan keputusan oleh pihak pihak terkait guna pemulihan keseimbangan di DAS Lesti, khususnya mengenai limpasan permukaan di DAS akibat perubahan tata guna lahan. Dikarenakan DAS Lesti mempunyai luas DAS yang cukup besar sehingga analisa limpasan dilakukan dengan model AVSWAT. Untuk ketelitian lebih akurat pada analisa limpasan sebaiknya dilakukan dengan alat pengukur limpasan pada Laboratorium Hidrologi Jurusan Teknik Pengairan. Selain itu peta sebaran nilai bilangan kurva aliran permukaan (Curve Number) dapat menjadi salah satu referensi dan acuan dalam penyusunan peta Rencana Tata Ruang Wilayah (RTRW) di DAS Lesti 6. DAFTAR PUSTAKA 1. Asdak, C. (2002). Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta 2. Chow, V.T., D.R. Maidment, and L.W. Mays. (1998). Applied Hydrology. Mc GrawHill. Singapore 3. Gholami. A ; Ebrahim. P ; Amir. H.D. (2011). Preparing the Curve Number (CN) and Surface Runoff Coefficient (C) Map of the Basin in the Aghche Watershed, Iran 4. M.Di Luzio, R Srinivasan, J.G. Arnold, S.L. Neitsch ArcView Interface for SWAT 2000 : User s Guide. Grassland, Soil and Water Research Laboratory. USDA Agricultural Research Service. Temple, Texas. Blackland Research and Extention Center. Texas Agricultural Experiment Station. Temple, Texas. Published 2002 by Texas Water Resourches Institute Collage Station, Texas. ftp.brc.tamus.edu/pub/swat. w.brc.tamus.edo/swat/. 5. Neitsch, S.L, J.G Arnold, J.R. Kiniry, J.R. Williams, Soil And Water Assesment Tool Theoritical Documentation. Grassland, Soil and Water Research Laboratory. USDA Agricultural Research Service. Temple, Texas. 6. Setiawan. A Sedimentasi Bendungan Sutami Setahun Capai Satu

9 Ideawati, dkk., Analisis Perubahan Bilangan Kurva Aliran Permukaan (Runoff Curve Number) Terhadap 45 Debit Banjir Di DAS Lesti Juta Kubik. dimentasi-bendungan-sutami-setahuncapai-satu-juta-kubik/. April, 8, Sumaruw.J.S.F ; Ohgushi K. (2012). Analysis in Curve Number, Land Use and Land Cover Changes and the Impact to the Peak Flow in the Jobaru River Basin, Japan 8. Triatmojo Bambang.(2010). Hidrologi Teknik Terapan. Yogyakarta. Beta Offset Yogyakarta