pendugaan neraca air, erosi, dan sedimentasi

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Hidrologi dan Siklus Hidrologi
Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari air dalam segala bentuknya
(padat, cair, dan gas) pada, dalam, dan diatas permukaan tanah. Termasuk di
dalamnya penyebaran, daur, dan perilakunya, sifat fisika dan kimianya, serta
hubungannya dengan unsur-unsur hidup dalam air itu sendiri. Hidrologi hutan
merupakan cabang ilmu yang berkaitan dengan air dan dipengaruhi oleh
penutupan hutan (Suryatmojo, 2006).
Pada siklus hidrologi, air hujan akan tertahan oleh tajuk vegetasi
(throughfall dan steamflow) sebelum mencapai permukaan tanah, dan sebagian
kecil menguap kembali (interception). Air hujan yang mencapai permukaan tanah,
sebagian akan masuk ke dalam tanah (infiltration). Air hujan yang tidak terserap
ke dalam tanah akan tertampung dalam cekungan-permukaan tanah (surface
detention) untuk kemudian mengalir di atas permukaan ke tempat yang lebih
rendah (runoff), dan selanjutnya ke sungai. Air infiltrasi yang tertahan dalam
tanah oleh gaya kapiler selanjutnya akan membentuk kelembaban tanah yang
apabila dalam keadaan jenuh akan bergerak secara lateral (horizontal) untuk
selanjutnya pada tempat tertentu akan keluar lagi ke permukaan tanah (subsurface
flow) dan akhirnya mengalir ke sungai. Air hujan yang masuk ke dalam tanah
tersebut akan bergerak vertikal ke tanah yang lebih dalam dan menjadi bagian dari
air tanah (groundwater). Pada musim kemarau, air akan mengalir pelan-pelan ke
sungai, danau atau tempat penampungan air alamiah lainnya (Asdak 2002).
2.2 Definisi Daerah Aliran Sungai (DAS) dan Model DAS Mikro (MDM)
Menurut Rahayu et al. (2009), daerah aliran sungai (DAS) adalah daerah
tertentu yang bentuk dan sifat alaminya sedemikian rupa sehingga merupakan
suatu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungai yang melaluinya. Sungai dan
anak-anak sungai tersebut berfungsi untuk menampung, menyimpan, dan
mengalirkan air yang berasal dari air hujan serta sumber lainnya. Pengelolaan
DAS berdasarkan keputusan Menteri Kehutanan Nomor: 52/Kpts-II/2001 tentang
Pedoman Penyelenggaraan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai adalah upaya
4
manusia dalam mengendalikan hubungan timbal balik antara sumber daya alam
dengan manusia di dalam DAS dan segala aktifitasnya, dengan tujuan membina
kelestarian dan keserasian ekosistem serta meningkatkan kemanfaatan sumber
daya alam bagi manusia secara berkelanjutan.
Menurut Nurcahyawati (2006), DAS mikro (small catchment) adalah
bagian dari sub DAS yang merespon langsung terhadap hujan jika terjadi
perubahan sistem fungsi produksinya. Istilah DAS mikro diartikan pada skala
teknis sehingga asumsi parameter fisik DAS lebih terpenuhi seperti batas DAS,
jaringan hidrologi, curah hujan sebagai faktor input, faktor tanah dan penggunaan
lahan. Perubahan salah satu parameter fisik DAS akan merespon perubahan
proses sistem DAS. Model DAS Mikro (MDM) adalah suatu contoh pengelolaan
DAS dalam skala lapang dengan luas sampai sekitar 1.000 ha yang digunakan
sebagai tempat untuk memperagakan proses partisipatif pengelolaan rehabilitasi
hutan dan lahan, teknik-teknik konservasi tanah dan air, serta sistem usaha tani
yang sesuai kemampuan (BP DAS Brantas, 2010).
2.3 Hubungan Hutan dengan Debit Air, Erosi dan Sedimentasi
Masduqi (2007) mengatakan bahwa fungsi utama hutan dalam kaitan
dengan hidrologi adalah sebagai penahan tanah yang mempunyai kelerengan
tinggi, sehingga air hujan yang jatuh di daerah tersebut tertahan dan meresap ke
dalam tanah untuk selanjutnya akan menjadi air tanah. Air tanah di daerah hulu
merupakan cadangan air bagi sumber air sungai. Oleh karena itu hutan yang
terjaga dengan baik akan memberikan manfaat berupa ketersediaan sumbersumber air pada musim kemarau. Pada musim hujan, air hujan yang jatuh di atas
lahan yang gundul akan menggerus tanah yang kemiringannya tinggi. Sebagian
besar air hujan akan menjadi aliran permukaan dan sedikit sekali infiltrasinya.
Akibatnya adalah terjadi tanah longsor dan atau banjir bandang yang membawa
kandungan lumpur. Pada musim kemarau, cadangan air tanah tidak mencukupi,
sehingga kemungkinan besar akan terjadi kekurangan air pada daerah hilir atau
kekeringan pada lahan pertanian.
Debit aliran sungai berubah menurut waktu yang dipengaruhi oleh
terjadinya hujan. Pada musim hujan, debit akan mencapai maksimum dan pada
saat musim kemarau akan mencapai minimum. Rasio debit maksimum (Qmaks)
5
terhadap debit minimum (Qmin) menunjukkan keadaan DAS yang dilalui sungai
tersebut. Semakin kecil rasio maka semakin baik keadaan vegetasi dan tata guna
lahan suatu DAS, dan sebaliknya (Arsyad 2006).
2.4 Aplikasi Tank Model
Tank Model adalah salah satu model hidrologi yang digunakan untuk
menganalisis karakteristik aliran sungai. Model ini dapat memberikan informasi
mengenai kualitas air dan untuk memprediksi banjir. Model ini menerima
masukan data harian hujan, evapotranspirasi dan debit sungai dalam satuan
mm/hari sebagai parameter Tank Model (Setiawan 2003). Tank Model tersusun
atas 4 reservoir vertikal, dimana bagian atas mempresentasikan surface reservoir,
dibawahnya intermediate reservoir, kemudian sub-base reservoir dan paling
bawah base reservoir. Dalam konsep Tank Model ini air dapat mengisi reservoir
dibawahnya dan bisa terjadi sebaliknya apabila evapotranspirasi sedemikian
berpengaruh (Rudiyanto dan Setiawan 2003).
Aplikasi Tank Model juga pernah digunakan pada penelitian-penelitian
sebelumnya, di beberapa Sub-DAS yang berbeda. Beberapa hasil penelitian
menggunakan aplikasi Tank Model dapat dilihat pada Lampiran 15.
2.5 Metode MUSLE
Menurut Suripin (2003), metode MUSLE (Modified Universal Soil Loss
Equation) merupakan modifikasi dari metode USLE (Universal Soil Loss
Equation) dengan mengganti faktor R dengan faktor aliran. Cara ini, sudah
memperhitungkan pergerakan sedimen pada DAS berdasar pada kejadian hujan
tunggal (single even). MUSLE menggantikan faktor energi hujan dengan limpasan
permukaan, sehingga MUSLE tidak memerlukan faktor sediment delivery ratio
(SDR). Faktor limpasan permukaan mewakili energi yang digunakan untuk
penghancuran dan pengangkutan sedimen, selain itu MUSLE dapat menduga erosi
setiap kejadian hujan.
2.6 Hidograf Satuan
Hidrograf adalah penyajian grafis antara salah satu unsur aliran dengan
waktu. Hidrograf ini menunjukkan tanggapan menyeluruh DAS terhadap masukan
tertentu. Sesuai dengan sifat dan perilaku DAS yang bersangkutan, hidrograf
6
aliran selalu berubah sesuai dengan besaran dan waktu kejadian hujan. Bentuk
hidrograf dipengaruhi oleh sifat hujan dan sifat DAS yang lain (Harto 1993).
Menurut Sherman (1932) dalam Harto (1993), mengemukakan bahwa
dalam suatu sistem DAS terdapat suatu sifat khas yang menunjukkan sifat
tanggapan DAS terhadap suatu masukan tertentu. Tanggapan ini diandaikan tetap
untuk masukan dengan besaran dan penyebaran tertentu. Tanggapan yang
demikian dalam konsep model hidrologi dikenal dengan hidrograf satuan.
Hidrograf satuan suatu DAS adalah suatu limpasan langsung yang diakibatkan
oleh satu satuan volume hujan yang efektif yang terbagi rata dalam waktu dan
ruang. Untuk memperoleh hidrograf satuan dalam suatu kasus banjir, maka
diperlukan data sebagai berikut: rekaman AWLR, pengukuran debit yang cukup,
data hujan manual, dan data hujan otomatis (Soemarto 1995).
Untuk mendapatkan suatu hidrograf satuan seperti diuraikan dengan
prosedur di atas perlu tersedia data yang baik, yaitu data AWLR, data pengukuran
debit, data hujan harian, dan data hujan jam-jaman. Hal yang menjadi masalah
adalah data ini sangat sulit diperoleh atau tidak tersedia. Data-data sebagaimana
disebutkan di atas hanya dapat diperoleh pada suatu DAS atau sub DAS yang
telah mempunyai instrumentasi dengan baik (Siswono 2003).
2.7 Tutupan Lahan dengan Citra Satelit Landsat
Pengertian remote sensing (penginderaan jauh) didefinisikan sebagai ilmu
dan seni pengukuran untuk mendapatkan informasi suatu obyek atau phenomena,
menggunakan suatu alat perekaman dari suatu kejauhan, dimana pengukuran
dilakukan tanpa melakukan kontak langsung secara fisik dengan obyek atau
phenomena yang diamati (Jaya 2005). Meskipun secara keilmuan pengindraan
jauh sering dipandang sebagai cabang ilmu geografi dengan penekanan pada
pengamatan vegetasi dari suatu kejauhan, adanya kepentingan di bidang-bidang
lainnya seperti kehutanan, pertanian, geologi, hidrologi, kelautan, cuaca, dan
lingkungan menyebabkan aplikasi penginderaan jarak jauh berkembang pesat
pada sektor-sektor tersebut.