APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DAN MODEL AGNPS DALAM PENDUGAAN ALIRAN PERMUKAAN, EROSI, DAN SEDIMENTASI DI SUB DAS CIHOE KABUPATEN BOGOR

Transkripsi

1 APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DAN MODEL AGNPS DALAM PENDUGAAN ALIRAN PERMUKAAN, EROSI, DAN SEDIMENTASI DI SUB DAS CIHOE KABUPATEN BOGOR KRISTIANASARI DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

2 APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS DAN MODEL AGNPS DALAM PENDUGAAN ALIRAN PERMUKAAN, EROSI, DAN SEDIMENTASI DI SUB DAS CIHOE KABUPATEN BOGOR KRISTIANASARI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Manajemen Hutan DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

3 Judul Skripsi : Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor Nama : Kristianasari NIM : E Program Studi : Manajemen Hutan Disetujui, Dosen Pembimbing Dra. Nining Puspaningsih, MS NIP: Diketahui, Dekan Fakultas Kehutanan Istitut Pertanian Bogor Prof. Dr. Ir. Cecep Kusmana, MS NIP: Tanggal Lulus: 2 Maret 2006

4 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Tugas akhir tersebut merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Manajemen Kehutanan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Tugas akhir tersebut berjudul Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Keluargaku tercinta (Ibu, bapak, simbah, kakak dan adik-adikku) atas kasih sayang, doa, dan nasehatnya 2. Mbak Mel atas dorongan, dan bantuan baik materil maupun spirituil. 3. Dra. Nining Puspaningsih, MS atas bimbingan, arahan dan nasehatnya 4. Dr. Ir. Lilik Budi Prasetyo, M.Agr dan Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc atas saran dan nasehatnya 5. Mas Iman, Santi, dan Novi atas bantuan dan saran 6. Didi atas segala bantuan dan kerjasamanya 7. Nunu, Yanie, dan Pe 2 n atas dukungan dan bantuannya 8. Rekan-rekan Lab. Inventarisasi Hutan (ani, priyo, ajay, ewing, jupri, uki dan badut) tetap semangat 9. Buat rekan-rekan seperjuangan Angkatan 38 khususnya MNH 38 atas bantuan dan dorongannya Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembacanya. Bogor, Maret 2006 Penulis

5 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Cilacap pada tanggal 5 Oktober 1982, dari pasangan Edy Purwanto dan Nurhayati Suci Ningsih. Penulis merupakan anak keempat dari enam bersaudara. Pendidikan formal yang pernah dillakukan penulis yaitu SMAN 11 Yogyakarta lulus tahun Pada tahun 2001 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor dengan Program Studi Manajemen Hutan, Departemen Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan. Selama kuliah penulis aktif di organisasi Forest Manajemen Student Club (FMSC) tahun dan organisasi Rimbawan Pecinta Alam (RIMPALA) tahun Penulis juga pernah melaksanakan Praktek Pengenalan Hutan di KPH Garut, serta Praktek Pengelolaan Hutan di KPH Kuningan pada tahun Pada tahun 2005 penulis mengikuti Praktek Kerja Lapang (PKL) di IUPHHK PT. Andalas Merapi Timber di Kabupaten Solok Selatan, Propinsi Sumatera Barat. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan penelitian dengan judul Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor dibawah bimbingan Dra. Nining Puspaningsih, MS.

6 RINGKASAN KRISTIANASARI. Aplikasi Sistem Informasi Geografis dan Model AGNPS dalam Pendugaan Aliran Permukaan, Erosi, dan Sedimentasi Di Sub DAS Cihoe Kabupaten Bogor. Dibimbing oleh NINING PUSPANINGSIH. Peningkatan jumlah penduduk mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan pangan. Upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan penyediaan pangan diantaranya dengan meningkatkan intensitas pengelolaan sumberdaya lahan untuk menghasilkan pangan, melalui usaha pembangunan sektor pertanian. Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur yang terletak pada Kabupaten Bogor mengalami permasalahan dalam pembangunan sektor pertanian dikarenakan sulitnya pengendalian tata air yaitu kelebihan air pada musim hujan dan kekeringan pada musim kemarau. Dalam rangka pengendalian tata air pada daerah tersebut, Pemerintah Daerah Kabupaten Bogor berencana akan membangun sebuah situ di sekitar daerah tersebut. Daerah Tangkapan Air (DTA) Cihoe Hulu merupakan daerah tangkapan air yang memasok air ke situ yang akan dibuat. Sebelum situ tersebut dibangun perlu dilakukan pendugaan besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi yang terjadi pada DTA Cihoe Hulu, agar pemanfaatan dan pengelolaan situ lebih optimal dan memiliki umur efektif lebih lama. Salah satu analisis pemodelan yang dapat diterapkan yaitu menggunakan model AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) dimana pembangkitan data masukan model AGNPS setiap sel menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG). Tujuan penelitian tersebut untuk memprediksi besarnya aliran permukaan, laju erosi, dan sedimentasi, mengetahui parameter model AGNPS yang berpengaruh secara langsung terhadap keluaran model, dan menentukan alternatif penggunaan lahan dan tindakan konservasi tanah dan air yang efektif dalam rangka mengurangi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu. Penelitian dilakukan pada DTA Cihoe Hulu Sub DAS Cihoe, DAS Citarum, yang secara administrasi termasuk kedalam Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Propinsi Jawa Barat. Pengolahan data dilakukan di Laboratorium Remote Sensing dan Sistem Informasi Geografis Departemen Manajemen Hutan Fakultas Kehutanan IPB pada bulan September sampai dengan November Tahapan penelitian adalah pengumpulan data, pengolahan data, analisis keluaran model, analisis sensitivitas model, analisis skenario dan analisis skenario terbaik. Pengolahan data peta dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ArcView yaitu: transformasi proyeksi peta, pembuatan DTA, pembuatan grid, dan penurunan parameter masukan model Sedangkan pengolahan data curah hujan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Rainbow dengan periode ulang 25 tahun. Keluaran hidrologi model pada kondisi awal (base) dengan nilai masukan curah hujan sebesar mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar m.ton.cm.ha -1.jam -1, menghasilkan volume aliran permukaan pada outlet sebesar mm dan debit puncak aliran permukaan sebesar m 3 /detik. Sedangkan keluaran sedimen dengan nilai masukan curah hujan sebesar mm dan energi hujan intensitas 30 menit sebesar m.ton.cm.ha -1.jam -1, menghasilkan keluaran pada DTA Cihoe Hulu berupa: laju erosi sebesar ton/ha/tahun, total sedimen sebesar ton/tahun, dan laju sedimentasi sebesar ton/ha/tahun.

7 Parameter yang berpengaruh terhadap keluaran hidrologi model adalah curah hujan dan bilangan kurva aliran permukaan. Sedangkan parameter yang berpengaruh terhadap keluaran sedimen berurutan dari yang paling besar pengaruhnya adalah: kecuraman lereng, faktor pengelolaan tanaman, energi hujan intensitas 30 menit, faktor erodibilitas tanah, dan faktor tindakan konservasi tanah, faktor panjang lereng, faktor koefisien kekasaran permukaan Manning, curah hujan, dan faktor bilangan kurva aliran permukaan. Penggunaan lahan pada skenario 4 dan skenario 5 merupakan alternatif penggunaan lahan yang paling efektif dalam rangka mengurangi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu. Skenario 4 dapat menurunkan volume aliran permukaan sebesar 8.33%, debit puncak aliran permukaan sebesar 10.37%, laju erosi sebesar 54.29%, dan laju sedimentasi sebesar 55.92%. Sedangkan skenario 5 menghasilkan penurunan debit puncak aliran permukaan sebesar 2.11%, laju erosi sebesar 64.8%, dan laju sedimentasi sebesar 65.55%.

8 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan... 2 TINJAUAN PUSTAKA Daerah Aliran Sungai... 3 Penggunaan Lahan... 3 Aliran Permukaan... 4 Erosi... 4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi... 5 Pendugaan Erosi... 6 Tingkat Bahaya Erosi... 6 Sedimentasi... 7 Teknik Konservasi Tanah dan Air... 8 Model AGNPS... 9 Perhitungan dalam Model AGNPS Sistem Informasi Geografis dan Model Hidrologi METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Metode Penelitian Pengolahan Data Curah Hujan Transformasi Proyeksi Peta Pembuatan Daerah Tangkapan Air Pembuatan Sel Model AGNPS Pembangkitan Data Setiap Sel Analisis Keluaran model AGNPS Analisis Sensitivitas Analisis Simulasi Analisis Simulasi Terbaik HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Lokasi Penelitian Luas dan Letak Topografi dan Iklim Tanah Penutupan Lahan Pembangkitan Data DAS Luas dan Jumlah Sel Curah Hujan dan Energi Intensitas Hujan Pembangkitan Data Sel Nomor Sel, Sel Penerima, dan Arah Aliran Kecuraman dan Bentuk Lereng Panjang Lereng x

9 Faktor Tindakan Konservasi Tanah (P) Faktor Pengelolaan Tanaman (C) Koefisien Kekasaran Permukaan Manning (N) Bilangan Kurva Aliran Permukaan (CN) Konstanta Kondisi Permukaan (SCC) dan Faktor Kebutuhan Oksigen Kimia (COD) Tekstur Tanah dan Faktor Erodibilitas Tanah (K) Indikator Saluran Kecuraman Lereng Saluran, Kecuraman Sisi Saluran dan Panjang Saluran Analisis Keluaran Model AGNPS Keluaran Hidrologi Keluaran Sedimen Analisis Sensitivitas Respon Keluaran Hidrologi Respon Keluaran Sedimen Analisis Simulasi Skenario Skenario Skenario Skenario Skenario Analisis Simulasi Terbaik KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 59

10 DAFTAR TABEL Halaman 1. Kelas tingkat bahaya erosi Masukan dan keluaran model AGNPS Nilai masukan tekstur model AGNPS Parameter masukan model dalam analisis sensitivitas Penyebaran kemiringan lereng di DTA Cihoe Hulu Faktor tindakan konservasi tanah (P) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu Faktor pengelolaan tanaman (C) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu Faktor koefisien kekasaran permukaan Manning (N) pada berbagai penutupan lahan di DTA Cihoe Hulu Bilangan kurva aliran permukaan (CN) pada berbagai penutupan lahandi DTA Cihoe Hulu Faktor konstanta kondisi permukaan (SCC) dan faktor kebutuhan oksigen kimiawi (COD) di DTA Cihoe Hulu Tekstur tanah dan faktor erodibilitas tanah (K) di DTA Cihoe Hulu Keluaran sedimen pada DTA Cihoe Hulu Penyebaran kelas erosi di DTA Cihoe Hulu Keluaran sedimen model pada skenario Keluaran sedimen model pada skenario Perubahan nilai parameter masukan model pada skenario Keluaran sedimen model pada skenario Perubahan nilai parameter masukan model pada skenario Keluaran sedimen model pada skenario Perubahan nilai parameter masukan model pada skenario Keluaran sedimen model pada skenario

11 DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Peta lokasi penelitian Tahapan penelitian Tahapan pembuatan sel model AGNPS Parameter masukan model AGNPS Arah aliran pada model AGNPS Peta DTA Cihoe Hulu Peta elevasi DTA Cihoe Hulu Peta jenis tanah DTA Cihoe Hulu Peta penutupan lahan DTA Cihoe Hulu Penyebaran spasial arah aliran DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran kemiringan lereng DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran bilangan kurva aliran permukaan DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran faktor erodibilitas tanah DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran volume aliran permukaan DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran debit puncak aliran permukaan DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran erosi DTA Cihoe Hulu Peta penyebaran Total sedimen DTA Cihoe Hulu Sensitivitas parameter model AGNPS terhadap keluaran hidrologi Sensitivitas parameter model AGNPS terhadap keluaran sedimen Penurunan keluaran model pada berbagai skenario... 54

12 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Contoh parameter masukan model AGNPS Nilai erodibilitas tanah untuk 50 jenis tanah di Pulau Jawa Nilai bilangan kurva aliran permukaan (CN) dan konstanta kondisi permukaan (SCC) pada berbagai penggunaan lahan Nilai faktor pengelolaan tanaman (C) dari berbagai jenis pertanaman di Indonesia Nilai faktor tindakan konservasi tanah (P) Nilai faktor kebutuhan oksigen kimiawi (COD) berbagai penggunaan lahan Nilai koefisien kekasaran permukaan Manning (N)... 68

13 PENDAHULUAN Latar Belakang Sumberdaya lahan adalah lingkungan fisik yang terdiri dari: iklim, relief, tanah, air, dan vegetasi serta benda-benda yang ada diatasnya sepanjang ada pengaruhnya terhadap penggunaan lahan (Sitorus, 2004). Peningkatan jumlah penduduk mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan pangan. Upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan penyediaan pangan diantaranya dengan meningkatkan pengelolaan sumberdaya lahan untuk menghasilkan pangan, melalui usaha pembangunan sektor pertanian. Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur yang terletak pada Kabupaten Bogor mengalami permasalahan dalam pembangunan sektor pertanian khususnya dalam upaya peningkatan produksi pangan, dikarenakan masih terbatasnya lahan yang beririgasi baik. Hal tersebut dapat dilihat dari masih tingginya luas sawah tadah hujan yang tersebar diseluruh wilayah dan penyebaran sawah irigasi terbatas pada daerah sekitar sungai. Masalah utama yang dihadapi dalam perkembangan sawah tadah hujan dan sawah irigasi adalah sulitnya pengendalian tata air yaitu kelebihan air pada musim hujan dan kekeringan pada musim kemarau. Dalam rangka pengendalian tata air pada daerah tersebut, Pemerintah Daerah Kabupaten Bogor berencana akan membangun sebuah situ di sekitar daerah tersebut. Situ dirancang sebagai kolam penampung air hujan dan air limpasan, air sungai atau air rembesan. Tujuan pembangunan situ adalah menjamin tersedianya air pada akhir musim penghujan sampai musim kemarau, sehingga petani dapat meningkatkan intensitas penggunaan lahan sawah dan pendapatan usaha taninya. Daerah Tangkapan Air (DTA) adalah suatu wilayah daratan yang menerima air hujan, menampung dan mengalirkannya melalui satu outlet atau tempat peruntukannya (Departemen Kehutanan, 1998). DTA Cihoe Hulu merupakan daerah tangkapan air yang memasok air ke situ yang akan dibuat. Sebelum situ tersebut dibangun perlu dilakukan pendugaan besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi yang terjadi pada DTA Cihoe Hulu, agar pemanfaatan dan pengelolaan situ lebih optimal dan memiliki umur efektif lebih lama.

14 Analisis aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi dapat dilakukan diantaranya dengan pendekatan laboratorium, lapangan, gabungan, dan pemodelan. Salah satu analisis pemodelan yang dapat diterapkan yaitu menggunakan model AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) Model AGNPS merupakan model terdistribusi dengan kejadian hujan tunggal dan homogen untuk seluruh Daerah Aliran Sungai (DAS). Berdasarkan konsep model ini diharapkan setiap parameter benar-benar mewakili kondisi biofisik DAS pada setiap satu-satuan luasnya. Pembangkitan data masukan model AGNPS setiap sel menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG). Penggunaan SIG dapat mengatasi keterbatasan dari model-model erosi dengan pengumpulan data masukan manual yang tidak efektif baik dari segi waktu maupun biaya (Olivieri, 1992 dalam Muchlis, 1999). Dengan menggunakan kemampuan SIG dapat dilakukan analisa data spasial dan membangun parameter-parameter masukan yang digunakan dalam model hidrologi, sehingga dapat menghemat waktu dalam pembangkitan parameter-parameter masukan model. Kombinasi antara model AGNPS dan SIG dapat memberikan informasi tentang aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi pada DTA situ tersebut secara keruangan (spasial), sehingga pemanfaatan dan pengelolaan situ lebih optimal. Tujuan Tujuan dari penelitian tersebut adalah: 1. Memprediksi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu. 2. Mengetahui parameter model AGNPS yang berpengaruh secara langsung terhadap keluaran model yang berupa aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu. 3. Menentukan alternatif penggunaan lahan dan tindakan konservasi tanah dan air yang efektif mengurangi besarnya aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi di DTA Cihoe Hulu.

15 TINJAUAN PUSTAKA Daerah Aliran Sungai Menurut Asdak (1995) DAS adalah suatu wilayah daratan yang secara topografik dibatasi oleh punggung-punggung gunung yang menampung dan menyimpan air hujan untuk kemudian menyalurkannya ke laut melalui sungai utama. Wilayah daratan tersebut dinamakan daerah tangkapan air (DTA atau catchment area) yang merupakan suatu ekosistem dengan unsur utamanya terdiri atas sumber daya alam (tanah, vegetasi, dan air) dan sumber daya manusia sebagai pemanfaat sumber daya alam. Sedangkan sub DAS menurut Departemen Kehutanan (1998) didefinisikan sebagai bagian DAS yang menerima air hujan dan mengalirkannya melalui anak sungai ke sungai utama, dimana setiap DAS terbagi habis kedalam sub DAS-sub DAS. Pengelolaan DAS didefinisikan sebagai proses formulasi dan implementasi atau program yang bersifat manipulasi sumber daya alam dan manusia yang terdapat di DAS untuk memperoleh manfaat produksi dan jasa tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan sumber daya air dan tanah (Asdak, 1995). Penggunaan Lahan Menurut Aldrich (1981) dalam Lo (1995) lahan diartikan sebagai material dasar dari suatu lingkungan (situs) yang diartikan berkaitan dengan sejumlah karakteristik alami yaitu: iklim, geologi, tanah, topografi, hidrologi, dan biologi. Sedangkan menurut FAO (1976) dalam Arsyad (2000) lahan diartikan sebagai lingkungan fisik yang terdiri atas: iklim, relief, tanah, air, dan vegetasi serta benda yang berada diatasnya sepanjang ada pengaruhnya terhadap penggunaan lahan. Termasuk didalamnya juga hasil kegiatan manusia baik dimasa lalu maupun sekarang. Penggunaan lahan (land use) menurut Aldrich (1981) dalam Lo (1995) diartikan sebagai aktifitas manusia dalam kaitannya dengan lahan. Sedangkan Arsyad (2000) berpendapat bahwa penggunan lahan diartikan sebagai setiap bentuk interfensi (campur tangan) manusia terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik materil maupun spiritual. Penggunaan lahan dikelompokan menjadi dua golongan besar, yaitu; penggunaan lahan pertanian dan penggunaan lahan bukan pertanian.

16 Aliran Permukaan Menurut Linsley et al. (1986) aliran permukaan adalah air yang mengalir diatas permukaan tanah menuju saluran. Seyhan (1990) berpendapat bahwa aliran permukaan didefinisikan sebagai bagian limpasan yang melintas diatas permukaan tanah menuju saluran sungai, hal itu dapat terjadi jika intensitas curah hujan melebihi laju infiltrasinya. Sedangkan menurut Asdak (1995) aliran permukaan adalah bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju ke sungai, danau, dan lautan. Pada waktu hujan terjadi butir-butir air dengan gaya kinetik yang dimiliki akibat gaya grafitasi akan menimpa tanah (terutama tanah gundul) dan memecahkan bongkah-bongkah tanah atau agregat tanah menjadi partikelpartikel yang lebih kecil. Partikel tersebut mengikuti infiltrasi lalu menyumbat poripori tanah. Akibatnya apabila hujan semakin lebat atau berlangsung lebih lama maka akan terbentuklah aliran permukaan dengan jumlah dan kecepatan tertentu. Faktor-faktor yang mempengaruhi aliran permukaan adalah faktor yang berhubungan dengan iklim dan faktor yang berhubungan dengan karakteristik DAS. Lama waktu hujan, intensitas dan penyebaran hujan mempengaruhi laju dan volume limpasan permukaan. Hujan dengan intensitas tinggi akan memiliki kapasitas infiltrasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan hujan yang kurang intensif walaupun curah hujan dari dua kejadian tadi sama besar (Asdak, 1995). Sedangkan menurut Chow (1964) dalam Seyhan (1990) aliran permukaan dipengaruhi oleh: jumlah hujan, laju dan distribusi hujan, temperatur lapisan bawah dan tipe tanah, kemiringan lereng, luas daerah aliran, vegetasi, dan sistem pengelolaan tanah. Menurut Seyhan (1990) berdasarkan pengamatan hidrologi hutan selama bertahun-tahun menunjukan bahwa aliran perrmukaan pada DAS yang berhutan adalah jarang sekali sebab hutan memiliki fungsi meningkatkan penahan permukaan, meningkatkan laju infiltrasi (kapasitas serap serasah tinggi) dan aliran maksimum diharapkan lebih kecil. Laju maksimum aliran permukaan merupakan proporsional terhadap intensitas curah hujan maksimum. Erosi Erosi didefinisikan sebagai peristiwa hilang atau terkikisnya tanah atau bagian tanah dari suatu tempat yang terangkut ke tempat lain, baik disebabkan

17 oleh pergerakan air, angin, dan atau es (Rahim, 2000). Sedangkan menurut Arsyad (2000) erosi merupakan suatu proses pindah atau terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain oleh sebab-sebab alami, yaitu air dan angin. Menurut Rahim (2000) di daerah tropis seperti Indonesia erosi terutama disebabkan oleh air hujan. Erosi timbul apabila aksi dispersi dan tenaga pengangkut oleh air hujan yang mengalir ada di permukaan dan atau di dalam tanah. Pukulan air hujan yang mempunyai energi lebih besar dari pada daya tahan tanah akan menyebabkan terjadinya penghancuran agregat-agregat tanah yang kemudian akan terbawa oleh aliran permukaan. Arsyad (1989) menyatakan bahwa erosi digolongkan menjadi dua golongan utama yaitu erosi normal dan erosi dipercepat. Erosi normal atau erosi geologi atau yang biasa di sebut erosi alami terjadi dengan laju yang lambat yang memungkinkan terbentuknya tanah yang tebal. Proses erosi ini menyebabkan bentuk permukaan bumi. Erosi dipercepat menimbulkan kerusakan tanah akibat perbuatan manusia mengganggu proses pembentukan dan pengangkutan tanah. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi Menurut Arsyad (2000) erosi dinyatakan sebagai akibat interaksi kerja antara faktor-faktor: iklim, topografi, tumbuh-tumbuhan, dan manusia terhadap tanah yang dinyatakan dalam persamaan: ( i, r, v, t m) E = f, Dimana, E : erosi i : iklim r : topografi v : vegetasi t : tanah m : manusia Sedangkan menurut Rahim (2000), Erosi dipengaruhi oleh tiga faktor utama yaitu: 1) energi, yaitu: hujan, air, limpasan, angin, kemiringan, dan panjang lereng, 2) ketahanan; erodibilitas tanah, dan 3) proteksi, yaitu: penutup tanah dan ada atau tidaknya tindakan konservasi. Pada daerah iklim basah faktor iklim yang mempengaruhi erosi adalah hujan. Sifat hujan yang sangat penting dalam mempengaruhi erosi adalah energi kinetik hujan, karena merupakan penyebab pokok dalam penghancuran agregatagregat tanah (Arsyad, 1989). Besarnya energi kinetik hujan bergantung pada jumlah hujan, intensitas dan kecepatan jatuhnya butir-butir hujan. Sedangkan

18 kecepatan jatuhnya butir-butir hujan ditentukan oleh ukuran butir-butir hujan dan angin (Rahim, 2000). Unsur topografi yang mempengaruhi erosi dan aliran permukaan ada 2 yaitu kemiringan lereng dan panjang lereng. Erosi semakin meningkat apabila lereng semakin curam atau semakin panjang (Hardjowigeno, 1995). Sedangkan menurut Schwab et al. (1981) faktor topografi mempengaruhi erosi melalui derajat kemiringan dan panjang lereng, serta ukuran dan bentuk aliran sungai. Ketahanan tanah memiliki fungsí ganda yaitu ketahanan terhadap daya dari luar dan kemampuan tanah untuk menyerap hujan. Sifat-sifat tanah yang mempengaruhi erosi antara lain: tekstur tanah, struktur, bahan organik, sifat lapisan bawah, dan tingkat kesuburan tanah (Arsyad, 1989) Proteksi berkaitan dengan faktor-faktor yang berhubungan dengan penutup tanah. Vegetasi penutup tanah yang baik seperti rumput yang tebal atau rimba yang lebat akan menghilangkan pengaruh hujan dan topografi terhadap erosi (Arsyad, 2000). Sedangkan manusia merupakan faktor penentu utama besarnya erosi, sebab manusia sebagai penentu pengusahaan tanah (Rahim, 2000). Pendugaan Erosi Pendugaan erosi merupakan alat bantu untuk mengambil keputusan dalam perencanaan konservasi tanah pada suatu areal sekaligus alat untuk menilai apakah suatu program atau tindakan konservasi yang diterapkan berhasil menurunkan laju erosi dari suatu bidang tanah atau DAS (Arsyad, 2000). Metode yang umum digunakan adalah metode USLE (Universal Soil Loss Equation) yang dikembangkan oleh Wishmeir dan Smith tahun 1978 (Asdak, 1995). Persamaan USLE dikembangkan di daerah pertanian Amerika Utara dengan karakteristik iklim sedang (intensitas hujan umumnya rendah) dan topografi tidak terlalu bergunung-gunung. Faktor pembatas persamaan USLE adalah: faktor topografi (geologi), vegetasi, dan meteorologi. Penggunaan persamaan USLE pada tempat dengan karakteristik iklim dan kondisi biofisik yang berbeda dengan tempat persamaan dikembangkan perlu dilakukan modifikasi (Asdak, 1995). Tingkat Bahaya Erosi Erosi dan sedimentasi adalah respon dari DAS terhadap hujan yang jatuh diatasnya. Erosi yang terjadi terus menerus akan menyebabkan terjadinya

19 kerusakan tanah, untuk menghindarinya perlu ditetapkan batasan erosi yang ditoleransi pada suatu bidang tanah. Penetapan batas tertinggi laju erosi yang masih dapat dibiarkan atau ditoleransi perlu ditetapkan dan tidak mungkin menekan laju erosi menjadi nol (Arsyad, 1989). Tingkat bahaya erosi adalah perkiraan kehilangan tanah maksimum dibandingkan dengan tebal solum tanahnya pada setiap unit lahan bila teknik pengelolaan tanaman dan konservasi tanah tidak mengalami perubahan. Penentuan tingkat bahaya erosi menggunakan pendekatan tebal solum tanah yang telah ada dan besarnya erosi sebagai dasarnya. Semakin dangkal solum tanahnya berarti semakin sedikit tanah yang boleh tererosi, sehingga tingkat bahaya erosinya sudah cukup besar meskipun tanah yang hilang belum terlalu besar. Kelas tingkat bahaya erosi disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1. Kelas tingkat bahaya erosi Kelas Erosi Kedalaman Tanah I II III IV V (cm) Erosi (ton/ha/tahun) < > 480 Dalam SR R S B SB > 90 0 I II III IV Sedang R S B SB SB I II III IV IV Dangkal S B SB SB SB II III IV IV IV Sangat Dangkal B SB SB SB SB < 30 III IV IV IV IV Sumber: Departemen Kehutanan, Direktorat Jenderal Rehabilitasi Lahan (1998) Keterangan: 0 - SR = Sangat Ringan III - B = Berat I - R = Ringan IV - SB = Sangat Berat II - S = Sedang Sedimentasi Tanah dan bagian-bagian tanah yang terangkut dari suatu tempat yang tererosi disebut sebagai sedimen (Arsyad,1989). Sedangkan menurut Asdak (1995) sedimen adalah hasil proses erosi. Sedimen umumnya mengendap di bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air, saluran sungai, dan waduk. Sedimen tersebut terbawa oleh suatu aliran yang kemudian diendapkan

20 di suatu tempat yang kecepatan airnya melambat atau terhenti. Proses tersebut disebut sedimentasi atau pengendapan (Arsyad, 2000). Hasil sedimen (sediment yield) yang menyatakan besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu yang biasanya diukur sebagai sedimen terlarut di sungai atau pengukuran langsung di waduk. Proses sedimentasi memberikan dampak menguntungkan dan merugikan. Pada tingkat tertentu adanya aliran sedimentasi ke daerah hilir dapat menambah kesuburan tanah serta terbentuknya tanah garapan baru di daerah hilir. Tetapi aliran sedimen juga dapat menurunkan kualitas perairan dan pendangkalan badan perairan (Asdak,1995). Hasil sedimentasi dapat diukur di sungai tetapi tidak semua sedimen yang terbawa aliran permukaan akan mencapai outlet. Nisbah Pelepasan Sedimen (NPS) merupakan salah satu metode prediksi hasil sedimen yang merupakan nisbah jumlah sedimen yang betul-betul terbawa oleh sungai dari suatu daerah terhadap jumlah tanah yang tererosi dari daerah tersebut. Dimana persamaannya adalah sebagai berikut: NPS = SEDY EROSI Keterangan: NPS = Nisbah Pelepasan Sedimen, SEDY = jumlah sedimen total yang melewati suatu titik tertentu di sungai dan EROSI = jumlah tanah yang tererosi. Teknik Konservasi Tanah dan Air Usaha-usaha yang dapat dilakukan untuk mengendalikan dan mencegah erosi, dalam rangka meningkatkan kapasitas infiltrasi tanah, serta mengatur limpasan permukaan dan menurunkan hasil sedimen dilakukan dengan pengawetan tanah dan air. Hal itu dapat dilakukan dengan 3 teknik, yaitu: teknik vegetatif, teknik mekanik, dan teknik kimia (Asdak, 1995). Teknik vegetatif adalah kegiatan pencegahan erosi dengan penanaman vegetasi. Menurut Rahim (2000) vegetasi memiliki kemampuan untuk: 1) menurunkan erosivitas karena adanya intersepsi tajuk dan absorpsi energi air hujan, 2) mempengaruhi limpasan permukaan, 3) meningkatkan aktifitas biologi dalam tanah, dan 4) meningkatkan kecepatan kehilangan air karena transpirasi. Menurut Asdak (1995) disebutkan bahwa vegetasi penutup tanah dengan struktur tajuk berlapis dapat menurunkan kecepatan air hujan dan menurunkan

21 debit tetesan air hujan, sehingga erosivitas hujan menurun dan erosi dan sedimentasi dapat diturunkan. Menurut Asdak (1995) teknik mekanik dinyatakan sebagai cara pencegahan erosi dengan pembuatan bangunan pencegahan erosi (structural design). Tujuannya adalah untuk mengurangi kecepatan limpasan permukaan dan volume limpasan permukaan serta kehilangan tanah (erosi) dengan cara menahan air tetap pada tempatnya atau minimal mengurangi kecepatan alirannya. Menurut Sitorus (2004) teknik mekanik dalam konservasi tanah dan air diantaranya: 1) pengolahan tanah (tillage), 2) pengolahan tanah menurut kontur, 3) pembuatan galengan dan saluran menurut kontur, 4) pembuatan teras seperti teras tangga atau teras bangku dan teras berdasarkan lebar, 5) perbaikan drainase dan pembangunan irigasi, dan 6) pembuatan waduk, dam penghambat (chek dam), tanggul dan sebagainya. Teknik kimia adalah cara pencegahan dengan menggunakan bahan-bahan kimia pada tanah dalam rangka untuk meningkatkan kemantapan agregat tanah dan struktur tanah yang stabil agar tidak mudah terdispersi. Menurut Sitorus (2004) Senyawa kimia tersebut secara umum disebut soil conditioner. Beberapa jenis soil conditioner yang digunakan adalah: 1) Krilium, yaitu merupakan garam natrium dari poly acrylonitrile, 2) Polymer tidak terionisasi: Polyvinyl alkohol (PVA), 3) Polyanion: polyvinyl acetate, 4) polycation: DAEMA- Dimethyl amino ethyl meta crylate, dan 5) Emulsi Bitumen. Model AGNPS AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) merupakan sebuah program simulasi komputer untur menganalisa limpasan, erosi, sedimen, perpindahan hara dari pemupukan (Nitrogen dan Pospor) dan COD (Chemical Oxygen Demand) pada suatu areal pertanian. AGNPS dikembangkan oleh Robert A. Young, Chares A. Onsad, David D. Bosch, dan Wayne P. Anderson tahun Model AGNPS merupakan model terdistribusi dengan kejadian hujan tunggal dan homogen untuk seluruh DAS. Model ini dikembangkan dengan membagi DAS menjadi bujursangkar yang seragam, sehingga analisa untuk setiap sel dapat dilakukan. Dimana setiap sel memiliki parameter masukan dan keluaran seperti tersaji dalam Tabel 2.

22 Tabel 2. Masukan dan keluaran model AGNPS No. Parameter DAS Keseluruhan DAS 1 Nama dan keterangan DAS Nama dan keterangan DAS 2 Luas tiap sel Luas DAS 3 Jumlah sel Luas setiap sel 4 Curah Hujan Curah hujan 5 Energi intensitas Hujan Energi intensitas hujan No. Parameter Sel Keluaran pada Pelepasan DAS 1 Nomor sel Volume aliran permukaan 2 Nomor sel penerima Laju puncak aliran permukaan 3 Arah aliran Aliran permukaan tiap sel 4 Bilangan kurva aliran permukaan Sedimentasi (total dan tiap sel) 5 Kemiringan lereng Hasil sedimentasi 6 Faktor bentuk lereng Distribusi sedimentasi tiap partikel 7 Panjang lereng Erosi permukaan 8 Kelerengan saluran rata-rata Erosi saluran 9 Koefisien kekasaran manning Jumlah deposisi 10 Faktor erodibilitas tanah Sedimentasi tiap sel 11 Faktor pengelolaan tanah USLE Nisbah pengayaan 12 Teknik konservasi tanah Nisbah pelepasan 13 Konstanta kondisi permukaan Kandungan N dalam sedimentasi 14 Tekstur tanah Konsentrasi N 15 Indikator penggunaan pupuk Jumlah N dalam aliran permukaan 16 Ketersedian pupuk pada permukaan tanah Kandungan P dalam sedimentasi 17 Point source indikator Konsentrasi P 18 Sumber erosi tambahan Jumlah P dalam aliran permukaan 19 Faktor kebutuhan oksigen kimiawi Konsentrasi COD 20 Indikator impoundment Jumlah COD 21 Indikator saluran Menurut Pawitan (1998) dalam Salwati (2004) model AGNPS merupakan gabungan antara model terdistribusi (distributed) dan model sequensial. Sebagai model terdistribusi penyelesaian persamaan keseimbangan massa dilakukan secara serempak untuk semua sel. Sedangkan model sequensial, air dan cemaran ditelusuri dalam rangkaian aliran di permukaan lahan dan di saluran secara berurutan.

23 Kelebihan dari model AGNPS ini adalah: 1) memberikan hasil berupa aliran permukaan, erosi, sedimentasi, dan unsur-unsur hara yang terbawa dalam aliran permukaan; 2) membuat skenario perubahan penggunaan lahan; 3) menganalisis parameter yang digunakan untuk memberikan skenario yang akurat terhadap sifat-sifat DAS. Adapun kelemahan dari model AGNPS ini adalah: 1) pendugaan aliran permukaan model tidak mengeluarkan output dalam bentuk hidrograf, sehingga perbandingan antara hidrograf hasil prediksi dengan hidrograf hasil pengukuran tidak bisa diperlihatkan; 2) waktu respon yang merupakan indikator untuk menentukan kondisi biofisik DAS tidak dinyatakan dalam keluaran model. Perhitungan dalam Model AGNPS Beberapa persamaan yang digunakan dalam membangun model dalam Young et al. (1990) adalah: a. Erosi tanah Persamaan yang digunakan adalah persamaan Wischmeier dan Scmith (1978), yaitu: E = EI xk x L xs xc xpx SSF Dimana : E = erosi (ton/acre) EI = energi intensitas hujan (feet.ton.inci/acre) K = erodibilitas tanah (ton.acre/feet.ton.inci) SSF = faktor bentuk permukaan tanah L = faktor panjang lereng S = faktor kemiringan lereng C = faktor tanaman P = faktor pengelolaan tanah b. Volume aliran permukaan Volume aliran permukaan dihitung dengan menggunakan persamaan USDA SCS (1972), yaitu: RF = ( RL 0.2xs) RL + 0.8xs 2 Dimana: RF = run off (inci) 1 S = faktor penahan tanah = 10 CN RL = hujan (inci) ;(CN = Curve Number) c. Kecepatan aliran permukaan V 0 = x log 10 ( S x100) SSC 1 Dimana: V 0 = kecepatan aliran permukaan (feet/detik) SSC = kondisi penutupan permukaan tanah S 1 = kemiringan lereng

24 d. Kecepatan aliran dalam saluran V c 1.49 = xs n 0.5 c xr h Dimana: V c = kecepatan aliran dalam saluran (feet/detik) S c = kemiringan saluran R h = radius hidrolik e. Debit aliran pada saluran Q = Ac xv c Dimana: Q = debit (cfs) A c = potongan melintang saluran (square feet) V c = kecepatan aliran dalam saluran (feet) f. Puncak aliran permukaan QP 2 ( L A 43560) A = 8.484xA xsc xrf c x Dimana: QP = puncak limpasan (cfs) A = luas areal (acre) S c = kemiringan saluran RF = volume limpasan L c = panjang saluran (feet) Sistem Informasi Geografis dan Model Hidrologi Sistem Informasi Geografis (SIG) adalah sekumpulan yang terorganisir dari perangkat keras komputer (hardware), perangkat lunak (software), data geografis (geographic data), dan personal (personnel) yang dirancang untuk secara efisien merekam (capture), menyimpan (store), memperbarui (update), memanipulasi (manipulate), menganalisis (analize), dan mendisplai atau menyajikan (display) semua bentuk informasi yang bereferensi geografis (ESRI, 1995 dalam Jaya, 2003). Menurut Aronoff (1989) dalam Jaya (2003), SIG terdiri atas 4 kemampuan yaitu: pemasukan data, manajemen data, analisis dan manipulasi, serta menghasilkan data (output). Bentuk data dalam SIG terbagi dua yaitu data raster dan data vektor. Kedua struktur data tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan data vektor adalah: jumlah memori yang digunakaan lebih sedikit, penampilan grafik baik, akurasi geometri tinggi, dan obyek digambarkan secara eksplisit (persis bentuk aslinya). Kekurangan data vektor adalah: pengumpulan data lambat, analisis keruangan sedang, dan struktur data sangat komplek. Sedangkan data raster mempunyai ciri yang baik berupa: pengumpulan data cepat, struktur data sederhana, dan analisis keruangan sangat baik. Kelemahan

25 raster adalah: memerlukan memori yang sangat besar, akurasi geometri yang rendah, dan obyek digambarkan secara implisit (Dimyati dan Dimyati, 1998 dalam Zulfikar, 1999). SIG dapat diaplikasikan dengan model lingkungan misalnya untuk menganalisis sumber daya alam. Apalagi dewasa ini perkembangan teknologi komputer semakin pesat, sehingga SIG semakin banyak dimanfaatkan. Pemanfaatan paket SIG dalam model hidrologi diantaranya untuk menganalisis DAS sebagai sistem terdistribusi (distributed system), misalnya untuk menghubungkan (link) antara tabel dan peta. Untuk mengembangkan integrasi antara SIG dengan model hidrologi terutama model terdistribusi, SIG digunakan untuk membangun parameter masukan model. Dimana masukan data model dapat berasal dari perangkat lunak SIG yang berupa peta integer dimana setiap sel raster digambarkan oleh angka (Amara dan Van Asch, 1995 dalam Muchlis, 1999).

26 METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan pada DTA Cihoe Hulu Sub DAS Cihoe, DAS Citarum, yang secara administrasi termasuk kedalam Kecamatan Cariu dan Kecamatan Sukamakmur Kabupaten Bogor Propinsi Jawa Barat. Pengolahan data dilakukan di Laboratorium Remote Sensing dan Sistem Informasi Geografis Departemen Manajemen Hutan Fakultas Kehutanan IPB pada bulan September sampai dengan November Peta lokasi penelitian secara spasial disajikan pada Gambar 1. Gambar 1. Peta lokasi penelitian Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian yaitu: 1. Peta Digital Penutupan Lahan Kabupaten Bogor (Hasil klasifikasi citra satelit SPOT 5 tahun 2003) 2. Peta Digital Kontur Kabupaten Bogor skala 1 : (Bakosurtanal, Bogor) 3. Peta Digital Jenis Tanah Kabupaten Bogor (Puslittanak, Bogor) 4. Peta Tanah Semi Detail Bekasi dan Sekitarnya skala 1 : (Puslittanak, Bogor)

27 5. Peta Digital Jaringan Sungai Kabupaten Bogor (Dinas Pengairan Kabupaten Bogor) 6. Curah hujan harian selama 7 tahun ( ) stasiun pengukuran hujan Kecamatan Cariu Sedangkan alat-alat yang digunakan adalah seperangkat komputer dengan program ArcView versi 3.3, AGNPS versi , Rainbow for Window, dan Microsoft Excel Metode Penelitian Tahapan penelitian yang dilaksanakan dalam penelitian ini adalah: pengumpulan data, pengamatan lapangan, pengolahan data, analisis keluaran model, analisis sensitivitas model, analisis simulasi, dan analisis simulasi terbaik. Tahapan awal penelitian ini adalah pengumpulan data berupa peta dasar dan data curah hujan. Setelah data terkumpul dilakukan pengamatan dan identifikasi keadaan lapang untuk mengamati dan mengidentifikasi tutupan lahan, tindakan konservasi, dan pengelolaan tanaman yang sebenarnya dilapangan. Sedangkan tahapan dalam pengolahan data berupa: pengolahan data curah hujan, proyeksi peta, pembuatan Daerah Tangkapan Air (DTA), pembuatan sel model AGNPS, dan pembangkitan data setiap sel. Tahapan Penelitian selengkapnya disajikan pada Gambar 2. Tahapan pengolahan data selengkapnya sebagai berikut: Pengolahan Data Curah Hujan Data curah hujan maksimum harian digunakan untuk memprediksi besarnya aliran permukaan. Pengolahan data curah hujan harian maksimum selama 7 tahun menggunakan program Rainbow dengan periode ulang 25 tahun. Hasil keluaran program Rainbow tersebut selanjutnya dirata-rata, sehingga diperoleh nilai curah hujan harian maksimum rata-rata. Nilai curah hujan harian maksimum rata-rata tersebut digunakan untuk menghitung nilai energi hujan intensitas 30 menit (EI 30 ) dengan menggunakan persamaan Bols (1978) yaitu: EI 30 ( R) = R Dimana: EI 30 = energi hujan intensitas 30 menit (m.ton.cm.ha -1.jam -1 ) R = curah hujan harian (cm)

28 Data Peta Digital Kontur Penutupan Lahan Jenis Tanah Jaringan Sungai Transformasi Proyeksi Peta Pembuatan DTA Pembuatan Sel Model AGNPS Data Curah Hujan Pembangkitan Data Setiap Sel Analisis Keluaran Model AGNPS Pengamatan Lapangan Analisis Sensitivitas Analisis Simulasi Analisis Simulasi Terbaik Gambar 2. Tahapan penelitian

29 Dalam memprediksi besarnya erosi dan sedimentasi tahunan, digunakan data curah hujan bulanan untuk menghitung besarnya curah hujan rata-rata tahunan. Sedangkan nilai energi hujan intensitas 30 menit dihitung dengan menggunakan data curah hujan bulanan dengan menggunakan persamaan Bols (1978) yaitu: ( ) 1.21 RAIN ( DAYS) 0.47 ( ) EI 30 = MAXP Dimana: EI 30 = energi hujan intensitas 30 menit (m.ton.cm.ha -1.jam -1 ) RAIN = curah hujan bulanan (cm) DAYS = banyaknya hari hujan bulanan (hari) MAXP = hujan harian maksimum bulanan (cm) Transformasi Proyeksi Peta Penyeragaman proyeksi peta perlu dilakukan agar peta dapat di-overlay dan dianalisa secara spasial. Penyeragaman proyeksi peta menggunakan Program ArcView dengan extension Projection Utility Wizard. Proyeksi yang digunakan adalah UTM (Universal Transver Mercator) dengan datum WGS 84 dan Zone 48S. Pembuatan Daerah Tangkapan Air Pembuatan daerah tangkapan air menggunakan program ArcView. Tahapan pembuatan DTA yaitu: 1). Pemotongan peta kontur pada daerah yang diperkirakan sebagai DTA dengan didasarkan pada peta jaringan sungai. Pemotongan (clipping) peta kontur ini dimaksudkan agar proses pengolahan data selanjutnya lebih cepat dilakukan. Proses pemotongan peta kontur dilakukan dengan menggunakan extension Geoprocessing Wizard. 2). Pembuatan TIN (Triangulated Irregular Network). Peta kontur yang telah dipotong selanjutnya dibuat TIN. 3). Pembuatan DEM (Digital Elevation Model). TIN kemudian dibuat grid, sehingga diperoleh model ketinggian digital (DEM). 4). Pembutan DTA. DEM tersebut kemudian diolah lebih lanjut dengan mengggunakan extension AV-SWAT 2000, sehingga menghasilkan DTA (Gambar 3.a) Pembuatan Sel Model AGNPS Pembuatan sel dilakukan dengan memanfaatkan Sistem Informasii Geografis (SIG) dengan program ArcView. Tahapan pembuatan sel AGNPS adalah:

30 1) Pembuatan Grid. DTA yang telah terbentuk (Gambar 3.a) dibuat grid (gridding). Luas daerah penelitian berdasarkan hasil pembuatan DTA seluas ha, oleh karena itu ukuran grid yang digunakan sebesar 300x300 m (9 ha). Ukuran grid yang dibuat sesuai dengan ketentuan AGNPS bahwa DAS yang luasannya lebih dari acre ( ha), ukuran sel yang digunakan maksimum berukuran 40 acre atau16.19 ha (Young et al.,1990). 2) Pembuatan DTA Point. DTA dibuat point dengan menggunakan script grid2pt.ave, sehingga diperoleh DTA berbentuk point (Gambar 3.b). 3) Pembuatan Sel. DTA yang berbentuk point, selanjutnya dibuat grid kembali dengan ukuran yang sama dengan proses sebelumnya dan disimpan kedalam format shapefile, sehingga diperoleh DTA yang berbentuk sel (Gambar 3.c). 4) Penghapusan. Hasil pembuatan DTA sel terdapat beberapa sel yang tidak berbentuk persegi, oleh karena itu dilakukan penghapusan atau penghilangan terhadap sel yang tidak berbentuk persegi, sehingga diperoleh hasil akhir sel DTA (Gambar 3.d). 5) Penomoran Sel. Penomoran dilakukan sesuai dengan ketentuan model AGNPS, dimana penomoran dimulai dari ujung sel sebelah kiri atas menuju sel sebelah kanan, kemudian dilanjutkan pada baris selanjutnya dengan arah yang sama sampai dengan baris terakhir. a b c d Gambar 3. Tahapan pembuatan sel model AGNPS

31 Pembangkitan Data Setiap Sel Sebelum dilakukan pembangkitan data setiap sel dilakukan pemotongan (clipping) semua peta digital dengan batas DTA. Setelah itu ditambahkan data atribut berupa nilai parameter-parameter masukan model sesuai dengan distribusi spasial petanya. Penurunan parameter-parameter masukan model dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ArcView. Penurunan parameter masukan model dari peta dasar disajikan pada Gambar 4. Peta Kontur Peta JenisTanah Peta Penutupan lahan DEM Gridding Gridding Overlay S L T K C P FD CN SCC N COD Peta Grid Sel Overlay Peta Jaringan Sungai CI CS CL Gambar 4. Parameter masukan model AGNPS Keterangan: DEM = Digital Elevation Model P = Faktor teknik konservasi tanah S = Kemiringan lereng SCC = Konstanta kondisi permukaan L = Panjang lereng N = Koefisien kekasaran Manning FD = Arah aliran COD = Kebutuhan oksigen kimiawi T = Tekstur CI = Indikator saluran K = Faktor erodibilitas tanah CS = Kemiringan saluran CN = Bilangan kurva aliran permukaan CL = Panjang saluran C = Faktor pengelolaan tanaman

32 Data turunan peta kontur. Parameter panjang lereng diperoleh dari pengukuran peta kontur yang di-overlay dengan peta grid sel, sedangkan parameter kemiringan lereng dan arah aliran diperoleh dari data DEM (Digital Elevation Model). DEM merupakan suatu model yang mempresentasikan ketinggian muka bumi dengan format raster. Pembuatan DEM dilakukan dengan membuat TIN dari peta kontur dan dilanjutkan dengan gridding terhadap TIN dengan ukuran sel sebesar 300 x 300 m. Turunan dari data DEM yaitu: 1) Kemiringan lereng. Parameter kemiringan lereng diperoleh dari data DEM dengan menggunakan extension DEMAT, dengan satuan persen. Untuk mendapatkan data kemiringan lereng setiap sel maka data hasil penghitungan Demat diubah menjadi bentuk point dengan menggunakan script grid2.ave, 2) Arah aliran. Parameter arah aliran diperoleh dari data DEM dengan menggunakan extension Hydrologic Modelling v.1.1. Dari hasil keluaran Hydrologic Modelling v.1.1 kemudian dilakukan penyesuaian kode arah aliran sesuai dengan ketentuan model AGNPS, yaitu sebagai berikut: Gambar 5. Arah aliran pada model AGNPS Data turunan peta jenis tanah. Dari peta jenis tanah dapat diturunkan parameter tekstur dan faktor erodibilitas tanah. Pada peta jenis tanah dilakukan penambahan data atribut nilai tekstur dan nilai erodibilitas tanah. Nilai tekstur tanah diperoleh dari peta tanah semi detail skala 1 : , sedangkan nilai faktor erodibilitas tanah diperoleh dari hasil penelitian Puslitbang Pengairan (1996). Nilai masukan tekstur pada model AGNPS disajikan pada Tabel 3.

33 Tabel 3. Nilai masukan tekstur model AGNPS Tekstur Nilai Masukan Model Air 0 Pasir 1 Lempung 2 Liat 3 Gambut 4 Sumber: Young et al. (1990) Data turunan peta penutupan lahan. Dari peta penutupan lahan dapat diturunkan parameter: faktor pengelolaan tanaman, tindakan konservasi tanah, koefisien kekasaran Manning, dan bilangan kurva aliran permukaan. Pemasukan nilai parameter tersebut disesuaikan dengan hasil pengamatan dan identifiikasi lapangan. Untuk memperoleh nilai parameter masukan setiap sel, dilakukan proses gridding terhadap peta tutupan lahan tersebut. Data turunan peta jaringan sungai. Dari peta jaringan sungai dapat diturunkan parameter: indikator saluran, kemiringan lereng saluran, kemiringan sisi saluran, dan panjang saluran. Nilai kemiringan lereng saluran, kemiringan sisi saluran, dan panjang saluran diperoleh dari hasil penghitungan maupun dengan asumsi sesuai dengan ketentuan model AGNPS. Selain parameter yang diperoleh dari hasil turunan peta dasar tersebut terdapat beberapa parameter masukan AGNPS yang diasumsikan konstan. Parameter tersebut yaitu: 1) indikator penggunaan pupuk, 2) ketersedian pupuk pada permukaan tanah, 3) point source indicator, 4) sumber erosi tambahan, dan 5) indikator impoundment. Analisis Keluaran Model AGNPS Analisis keluaran model dilakukan terhadap keluaran model pada pelepasan DTA (outlet) maupun pada setiap sel. Keluaran model berupa keluaran hidrologi dan keluaran sedimen. Analisis dilakukan pada keluaran Hidrologi yaitu volume aliran permukaan dan debit puncak aliran permukaan. Dan analisis hasil keluaran sedimen yaitu: laju erosi, laju sedimentasi, dan total sedimen. Analisis Sensitivitas Analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui pengaruh langsung setiap parameter terhadap keluaran model. Analisis sensitivitas dilakukan terhadap sepuluh parameter. Parameter-parameter tersebut diubah dengan

34 meningkatkan dan menurunkan sebesar 50% dari nilai awalnya, kemudian model dijalankan dengan parameter lainnya dibiarkan tetap. Hasil keluaran model setiap parameter dibandingkan dengan nilai dasar (base) untuk mengetahui sensitivitas setiap parameter yang terpilih. Parameter masukan model dalam analisis sensitivitas disajikan pada Tabel 4. Tabel 4. Parameter masukan model dalam analisis sensitivitas Parameter Masukan Model Curah Hujan (CH) Panjang Lereng (L) Energi Intensitas Hujan (EI 30 ) Kemiringan Lereng (S) Koefisien Kekasaran Manning (N) Faktor Erodibilitas (K) Faktor Pengelolaan Tanaman (C) Koefisien Kondisi Permukaan (SCC) Faktor Tindakan Konservasi Lahan (P) Bilangan Kurva Aliran Permukaan (CN) Analisis Simulasi Simulasi dilakukan dengan melakukan perubahan penutupan lahan dan melakukan tindakan konservasi tanah dan air. Hal tersebut dilakukan untuk menentukan alternatif penggunaan lahan yang efektif menurunkan aliran permukaan, erosi, dan sedimentasi pada DTA Cihoe Hulu. Simulasi tersebut dilakukan dengan beberapa skenario yaitu: Skenario 1, melakukan peningkatan kerapatan tanaman pada kebun campuran dengan penambahan vegetasi. Skenario 2, melakukan tindakan konservasi tanah dan air berupa teras bangku dengan konstruksi baik pada kebun campuran. Skenario 3, merubah tanah kosong dan semak belukar menjadi hutan tanaman kerapatan tinggi dengan sistem silvikultur tebang habis dan tindakan konservasi berupa penanaman berbaris menurut kontur, serta meningkatkan kerapatan tanaman pada kebun campuran. Skenario 4, merubah tanah kosong dan semak belukar menjadi hutan tanaman dengan sistem silvikultur tebang pilih dan melakukan tindakan konservasi berupa penanaman berbaris menurut kontur, serta meningkatkan kerapatan tanaman pada kebun campuran. Skenario 5, merubah tanah kosong dan semak belukar menjadi kebun campuran dengan sistem agroforestry dan meningkatkan kerapatan tanaman pada kebun campuran.