39

ANALISIS DEBIT SUNGAI AKIBAT ALIH GUNA LAHAN DAN APLIKASIMODEL GENRIVER PADA DAS WAY BESAI, SUMBERJAYA

Farida dan Meine van Noordwijk

World Agroforestry Centre- ICRAF SE Asia, P.O.Box 161, Bogor 16001

ABSTRACTForest conversion into coffee gardens in Sumberjaya overthe last three decades has led to concerns over thehydrological functions of the upper watershed. Forestsgenerally are associated with positive watershed functionsand all land use change is expected to negatively affect thequantity and quality of river flow from the perspective ofpeople living downstream. A recently developed set ofcriteria for watershed functions aims at a focus on theimpacts of land use change, given the climate and inherentproperties of a site. We analyzed data for the Sumberjayabenchmark area to derive a set of quantitative indicatorsfor the criteria ‘transmit water’, ‘buffer peak rain events’and ‘release of water gradually’.

The conversion of forest to coffee gardens withdeclining forest area from 60% to 12% from 1970 to 2000.Based on the 23 years (from 1975 to 1998) of hydrologicaldata. annual river flow as a fraction of rainfall has increased.The data show a decline in the ‘buffering indicator’ thatrelates peak flows to peak rainfall events, but this declinedoes not exceed the increase in average water yield. Therewas no negative impact on dry season flows. This impliesthat the distribution of daily flows is shifted upwards, butwithout specific breakdown of buffering for peak rainfallevents. A simulation model (GenRiver) was used to exploreour understanding of historical changes in river flow dueto land use change and use it as a basis for exploringplausible future scenarios. GenRiver is a distributedprocess-based model that extends a plot-level water balanceto subcatchment level. Our GenRiver application forSumberjaya compares three different land use changesscenarios (all forest, current land use and degraded land).An acceptable agreement was obtained between themeasured and simulated values of the watershed functionindicators for the current land use mosaic. Watershedfunction indicators derived by the model can thus be usedto explore the ‘degradation’ scenarios where the positiveimpact of forest conversion on total water yield wouldbecome associated with negative impacts such as floodingrisk and declines in river flow during the dry season. In themodel the key factor for such change is the condition ofthe soil, and current evidence suggests that coffee-basedagroforestry does not pose a threat to watershed functionsin Sumberjaya.

Keywords : land use change, criteria and indicators ofwatershed functions, buffering indicator,GenRiver

ABSTRAKDalam tiga dasawarsa terakhir alih guna lahan hutan menjadiperkebunan kopi dan lahan pertanian lainnya di daerahSumberjaya, merupakan kegiatan yang disoroti karenapengaruhnya terhadap fungsi hidrologi daerah aliran sungai(DAS) di daerah hulu. Hutan umumnya dikaitkan denganfungsi positif tata air dalam suatu ekosistem DAS dansemua alih guna lahan dianggap akan berdampak negatifterhadap kuantitas dan kualitas air bagi masyarakat didaerah hilir. Akhir-akhir ini telah dikembangkan sekumpulankriteria fungsi DAS yang difokuskan pada dampak alih gunalahan terhadap fungsi DAS pada kondisi lokal spesifik (iklimdan kondisi alamnya). Data-data dari Sumberjaya telahdianalisis sehingga diperoleh sekumpulan indikatorkuantitatif untuk tiga kriteria fungsi hidrologi DAS yaitutransmisi air (transmit water), fungsi penyangga (buffering)dan fungsi pelepasan air secara bertahap (gradually releasewater).

Konversi hutan menjadi kebun kopi menyebabkanjumlah luasan hutan di Sumberjaya, berkurang dari 60 %(pada tahun 1970-an) menjadi 12 % (tahun 2000) dari totalluas lahan. Pengolahan data empiris dalam kurun waktu 23tahun (tahun 1975 - 1998) menunjukkan adanya peningkatandebit sungai tahunan relatif terhadap besarnya curah hujan.Hasil tersebut menunjukkan adanya penurunan ‘indikatorpenyangga’ yang berhubungan dengan aliran puncak padapuncak kejadian hujan (peak flows to peak rainfall events),tetapi penurunan tersebut tidak melebihi peningkatan rata-rata hasil air. Penurunan ‘indikator penyangga’ tidakberpengaruh negatif terhadap aliran sungai pada musimkemarau. Hal tersebut menunjukkan bahwa distribusi aliranharian telah bergeser ke atas (meningkat), tetapi tanpapenghambatan yang spesifik pada penyanggaan terhadapkejadian puncak hujan. Model simulasi (GenRiver) telahdigunakan untuk mempelajari perubahan aliran sungaisebagai akibat adanya alih guna lahan, dan selanjutnyadipakai sebagai dasar untuk mempelajari beberapa skenarioalih guna lahan yang mungkin terjadi di masa yang akandatang. GenRiver adalah sebuah model yang berbasis padaproses neraca air pada skala plot dan dikembangkan menjadiskala sub-DAS. Aplikasi simulasi model GenRiver untukdaerah Sumberjaya menggunakan tiga skenario alih gunalahan yaitu ‘semuanya hutan’, ‘kondisi lahan saat ini’ dan‘lahan terdegradasi’. Hasilnya menunjukkan bahwapengukuran di lapangan terhadap indikator fungsi hidrologiDAS cukup sesuai dengan hasil simulasi skenario ‘kondisilahan saat ini’. Dengan demikian indikator fungsi hidrologiDAS yang diturunkan dari model simulasi dapat digunakanuntuk mempelajari skenario ‘terdegradasi’, dimana dampak

AGRIVITA VOL. 26 NO.1 MARET 2004 ISSN : 0126 – 0537

40

positif konversi hutan terhadap peningkatan total hasil airakan berhubungan dengan dampak negatifnya sepertiresiko terjadinya banjir dan kekeringan pada musim kemarau.Di dalam model tersebut disimpulkan bahwa perubahankondisi tanah adalah faktor utama yang menyebabkanterjadinya perubahan fungsi DAS. Hasil penelitian saat inimembuktikan bahwa sistem agroforestri berbasis kopi tidakmembahayakan kelestarian fungsi DAS di Sumberjaya.

Kata kunci : alih guna lahan, kriteria dan indikator fungsihidrologi DAS, indikator penyangga,GenRiver

PENDAHULUAN

Salah satu fungsi utama dari DAS adalah sebagaipemasok air dengan kuantitas dan kualitas yang baikterutama bagi orang di daerah hilir. Alih guna lahanhutan menjadi lahan pertanian akan mempengaruhikuantitas dan kualitas tata air pada daerah aliran sungai(DAS) yang akan lebih dirasakan oleh masyarakat didaerah hilir. Persepsi umum yang berkembang padasaat ini, konversi hutan menjadi lahan pertanianmengakibatkan penurunan fungsi hutan dalammengatur tata air, mencegah banjir, longsor dan erosipada DAS tersebut.

Hutan selalu dikaitkan dengan fungsi positifterhadap tata air dalam ekosistem DAS (vanNoordwijk et al., 2003). Fungsi hutan dalam ekosistemDAS perlu dipandang dari tiga aspek berbeda, yaitupohon, tanah dan lansekap (landscape). Vegetasihutan berfungsi mengintersepsi air hujan, namun lajutranspirasi yang tinggi mengakibatkan penggunaan airyang lebih tinggi dibandingkan dengan jenis vegetasinon-irigasi lainnya. Tanah hutan memiliki lapisanseresah yang tebal, kandungan bahan organik tanah,dan jumlah makroporositas yang cukup tinggi sehinggalaju infiltrasi air lebih tinggi dibandingkan dengan lahanpertanian (Hairiah et al., 2004). Dari sisi lansekap,hutan tidak peka terhadap erosi karena memiliki filterberupa seresah pada lapisan tanahnya.

Hutan dengan karakteristik tersebut di atas seringdisebut mampu meredam tingginya debit sungai padasaat musim hujan dan menjaga kestabilan aliran airpada musim kemarau. Namun prasyarat penting untukmemiliki sifat tersebut adalah jika tanah hutan cukupdalam (e•3m). Dalam kondisi ini hutan akan mampuberpengaruh secara efektif terhadap berbagai aspektata air (Agus et al., 2002).

Dalam tiga dasawarsa terakhir di daerahSumberjaya banyak terjadi konversi hutan menjadiperkebunan kopi dan lahan pertanian lainnya. Padakurun waktu tersebut terjadi penurunan luasan tutupanhutan dari 58% menjadi 15% (Ekadinata, 2001). Alihguna lahan ini mempengaruhi fungsi hidrologi DASterutama fungsi tata air dalam ekosistem DAS.

Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

Pengukuran fungsi hidrologi DAS di lapanganmemerlukan pemahaman tentang banyak proses yangterlibat sehingga membutuhkan tenaga, waktu danbeaya yang banyak. Dengan demikian ketersediaanmodel hidrologi sangat diperlukan untuk membantu kitadalam mempelajari proses perubahan debit sungaiakibat alih guna lahan dan neraca air pada tingkatDAS. GenRiver adalah model simulasi sederhana yangberbasis pada proses hidrologi digunakan untukmempelajari proses perubahan debit sungai dan neracaair pada tingkat DAS Way Besai, Sumberjaya,Lampung.

METHODOLOGI

Deskripsi DAS Way BesaiBerdasarkan klasifikasi Oldeman, iklim di daerahSumberjaya termasuk dalam zona B1 dengan 7 bulanbasah (CH>200 mm) dan 1 bulan kering (CH<100mm). Curah hujan rata-rata tahunan 2614 mm/tahundengan kisaran rata-rata suhu udara harian 21.2 °C.

Curah hujan pada daerah ini memiliki intensitasyang tinggi dengan durasi hujan yang singkat dan tidakmerata penyebarannya (Sinukaban et al., 2000).Curah hujan tertinggi pada DAS Way Besaiberdasarkan data empiris selama 23 tahun mencapai160 mm/hari (Gambar 2 a). Musim hujan yang ditandaidengan tingginya curah hujan terjadi mulai bulanNovember hingga Mei. Curah hujan terendah terjadipada periode Juni – September setiap tahunnyadengan rata – rata curah hujan mencapai 2500 mm/tahun.

Kriteria dan Indikator KuantitatifFungsi HidrologiKriteria dan indikator kuantitatif diperlukan dalammempelajari fungsi hidrologi DAS. Kriteria danindikator yang ditetapkan berdasarkan pemahamankuantitatif hujan yang terbagi menjadi evapotranspirasi,aliran sungai dan perubahan penutupan serta polapenggunaan lahan sesuai dengan karakteristik lokal.Fluktuasi debit sungai dan curah hujan dijadikanparameter utama untuk menilai indikator penyangga(buffering indicator) akibat alih guna lahan. Kriteriadan indikator fungsi hidrologi DAS telah dibicarakandengan rinci dalam Van Noordwijk et al. (2004),secara kuantitatif disajikan pada Tabel 1.

Deskripsi Singkat dan Proses KomponenModel GenRiverModel Aliran Sungai Generik (GenRiver) merupakanmodel yang dikembangkan berdasarkan proseshidrologi (process based model). Simulasi modelGenRiver menggunakan Stella sebagai software yangdihubungkan dengan file microsoft excel. Input utamadari model ini adalah curah hujan, tingkat penutupan

41

lahan dan sifat fisik tanah dengan keluaran utamaberupa aliran sungai dan neraca air untuk skala DAS(Gambar 1).

Bagian utama dari GenRiver meliputi neraca airpada skala plot (patch level water balance)berdasarkan curah hujan dan modifikasi sifat fisik tanahdan penutupan lahan. Plot – plot ini memiliki kontribusiterhadap aliran sungai melalui aliran permukaan padasaat terjadinya hujan (surface quick flow), aliran airdalam tanah yang terjadi setelah hujan (soil quickflow) dan aliran dasar (base flow) yang berasal dari

pelepasan air tanah secara bertahap menuju sungai(gradual release of groundwater).Komponen utama model GenRiver dan proses-prosesyang terlibat sebagai berikut :l Curah hujan harian. Curah hujan untuk skala sub-

DAS dapat diambil dari data empiris ataumenggunakan data bangkitan dari pembangkit dataacak (random generator) yang mempertimbang-kan pola temporal (seperti model rantai Markov)atau model yang mempertimbangkan korelasi ruang

Tabel 1. Kriteria dan indikator kuantitatif fungsi hidrologi DAS.

Kriteria Indikator 1. Transmisi air

Total debit sungai per unit hujan(TWY) TWY = ΣQ/(A * ΣP) Q = aliran sungai P = curah hujan A = luas DAS

2. Penyangga pada puncak kejadian hujan

2.1 a) Buffering indicator (BI) Indikator penyangga BI = (PabAvg–(QabAvg /A))/ PabAvg

= 1 – QabAvg / (A PabAvg) dimana : PabAvg = Σ max(P-Pmean,0) QabAvg = Σ max(Q-Qmean,0) 2.1 b) Relative buffering indicator(RBI) Indikator penyangga relatif terhadap total debit RBI = 1 – (QabAvg / Qtot)/(PabAvg/Ptot) 2.1 c) Buffering peak event (BPE) Indikator penyangga puncak kejadian hujan BPE = 1-Max(daily_Q-Qmean) /(A*Max(daily_P –Pmean)) 2.2 Total maksimum debit terhadap rata-rata curah hujan bulanan 2.3 a) Total aliran permukan (surface quick flow) terhadap debit total b) Total aliran cepat air tanah (soil quick flow) terhadap debit total

3. Pelepasan air secara bertahap

3.1 Total minimum debit terhadap rata-rata curah hujan bulanan 3.2 Total aliran lambat (slow flow) terhadap total debit ΣQslow/(ΣQ) = (ΣPinfiltr – ΣES+V)/ ΣQ with Pinfiltr = jumlah air yang terinfiltrasi ES+V = evaporasi oleh tanah dan vegetasi

Catatan :Q (mm/day) = {[ Q(m3/dt) x 24 jam/hari x 3600 dt/jam ] / [ A(km2) x 106 m2/km2)]} x 103 (mm/m)P

mean= curah hujan rata – rata P

abAvg=

curah hujan diatas nilai rata-rata

Qmean

, = debit rata – rata QabAvg

= debit diatas nilai rata – rataSurface quick flow = aliran permukaan pada saat kejadian hujanSoil quick flow = aliran air dalam lapisan tanah setelah satu hari kejadian hujan = aliran cepat air tanahSlow flow = aliran air dalam lapisan tanah setelah lebih dari satu hari kejadian hujan = aliran lambat

Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

42

(spatial correlation) dari hujan pada waktutertentu.

l Intensitas hujan dan waktu untuk infiltrasi.Intensitas hujan dihitung dari rata – rata data empirisintensitas hujan (mm/jam) denganmempertimbangkan koefisien variasi dari kumpulandata tersebut. Lamanya hujan menentukan waktuyang tersedia untuk proses infiltrasi. Namunparameter ini dapat dimodifikasi denganmempertimbangkan intersepsi oleh kanopi danlamanya penetesan air dari kanopi (drippingphase) dengan penetapan awal (default) 30 menit.

Ä Intersepsi. Kapasitas penyimpanan air terintersepsimerupakan fungsi linier dari luas area daun danranting dari berbagai tipe penutupan lahan.Evaporasi dari air yang terintersepsi (interception-evaporation) mempunyai prioritas sesuai dengankebutuhan transpirasi tanaman.

Ä Infiltrasi dan aliran permukaan. Proses infiltrasidihitung berdasarkan nilai minimum dari : (a)kapasitas infiltrasi harian dan waktu yang tersediauntuk infiltrasi (ditentukan oleh intensitas hujan dankapasitas penyimpanan lapisan permukaan tanah),(b) jumlah air yang dapat disimpan oleh tanah padakondisi jenuh dan jumlah air yang dapat memasukizona air tanah pada rentang waktu satu hari. Apabilakondisi pertama yang terjadi maka model akanmenghasilkan aliran permukaan yang dibatasi oleh

infiltrasi (infiltration limited runoff’), sedangkanpada kondisi kedua aliran permukaan yang terjadimerupakan aliran jenuh permukaan (saturationoverland flow).

Ä Evapotranspirasi. Total evapotranspirasi yangdigunakan pada model ini mengikuti evapotranspirasipotensial Penman – Monteith dengan faktor koreksiyang dipengaruhi oleh: (a) air yang terintersepsi olehkanopi, (b) kondisi tutupan lahan yang terkait dengansensitivitas setiap jenis penutupan lahan terhadapkekeringan, (c) faktor pembobot padaevapotranspirasi potensial harian yang mengikutifenologi dan pola tanam, (d) relatif potensialevapotranspirasi (bulanan) untuk setiap tipepenutupan lahan.

Ä Redistribusi air tanah. Selama kejadian hujan,tanah dapat mencapai kondisi jenuh air, namun seharisetelah hujan kondisi akan kembali pada kapasitaslapang (kondisi air tanah setelah 24 jam dari kejadianhujan lebat). Perbedaan antara kondisi jenuh dankapasitas lapang dipengaruhi oleh: (a) transpirasi,(b) adanya aliran air ke zona bawah, (c) adanyaaliran air ke sungai sebagai aliran cepat air tanah(soil quick flow) apabila air yang ada melebihikapasitas lapang

Ä Pelepasan air tanah menuju sungai (melalui alirandasar)

Gambar 1.Diagram alur proses hidrologi pada GenRiver. Komponen utama pembentuk aliran sungai meliputialiran permukaan (surface flow), air tanah (ground water), aliran dasar (base flow) dan aliran airdalam tanah yang terjadi setelah kejadian hujan (soil quick flow).

Hujan

Aliran permukaan (surface quick flow)

Infiltrasi

Infiltrasi dalam

Intersepsi

Evapotranspirasi

Air tanah (soil water)

Air tanah (groundwater)

Aliran dasar (baseflow)

Aliran cepat air tanah (soil quick flow)

Total aliran sungai

Perkolasi

Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

43

Ä Jarak (routing distance). Jarak titik pengamatanatau outlet DAS ditentukan dari titik pusat masing–masing sub-DAS. Waktu tempuh (routing time) darimasing–masing sub-DAS dapat diturunkan dari datajarak dan asumsi rata-rata kecepatan aliran air.

Keluaran dari model ini berupa debit sungai harian dankumulatif neraca air tahunan. Pengolahan lebih lanjutdari output model ini dapat digunakan sebagai indikatordalam mempelajari fungsi DAS.

HASIL DAN PEMBAHASANAnalisis debit sungai Way Besai, 1975-1998Peningkatan debit sungai Way Besai terjadi padamusim hujan dengan maksimum 110 m3 det-1.Penurunan debit sungai pada musim kemarau terjadihingga mencapai 5 – 20 m3 det-1. Perbandingan debitrata – rata selama 23 tahun antar musim berkisar antara35 – 10 m3 det-1 (Gambar 2 b).

Hubungan antara curah hujan dan distribusi debitsungai dibagi atas tiga periode waktu yaitu pertama(1975 – 1981), kedua (1982 – 1988), ketiga (1990 –1998) (Gambar 3). Antara periode pertama dan keduapada rentang curah hujan 0 – 80 mm/hari tidak terdapatperbedaan yang besar pada debit sungai. Pada tingkatcurah hujan >80 mm/hari terjadi peningkatan debitsungai yang lebih tinggi pada periode kedua apabiladibandingkan dengan rentang tingkat curah yang samapada periode pertama. Pada periode ketiga adakecenderungan peningkatan debit yang lebih besar jikadibandingkan dengan dua periode lainnya. Peningkatanini berhubungan dengan peningkatan aliran permukaanakibat perubahan struktur tanah setelah terjadinya alihguna lahan pada akhir dekade 80-an.

Secara umum peningkatan debit sungai seiringdengan peningkatan curah hujan. Peningkatan debitsungai tertinggi terjadi pada rentang curah hujan 0 –80 mm/hari. Laju peningkatan debit di atas rentangtersebut relatif kecil terhadap peningkatan curah hujan.Kondisi ini digambarkan sebagai fungsi penyangga(buffering) terhadap kenaikan debit sungai.

Analisis lain yang dilakukan dengan menggunakandata empiris curah hujan dan debit sungai Way Besaiadalah aplikasi perhitungan kuantitatif dari beberapaindikator seperti tercantum pada Tabel 1. Hasil aplikasiperhitungan kuantitatif dari beberapa indikator fungsihidrologi DAS disajikan pada Gambar 4. Indikatorpenyangga (buffering indicator) cenderungberkorelasi negatif dengan total debit sungai sehinggapeningkatan debit akan menurunkan kapasitasmenyangga dari sungai. Indikator penyanggamenunjukkan tingkat penurunan yang relatif rendahpada kondisi puncak kejadian hujan (buffering peakevents). Peningkatan total debit tidak selalu diikutidengan peningkatan debit terendah (bulanan) akibatadanya variabilitas hujan antar tahun (inter-annual).

Simulasi GenRiver - Neraca air tahunanDAS Way BesaiSalah satu hasil simulasi GenRiver adalah neraca airtahunan (Gambar 5). Pada neraca air ini, kumulatifdebit sungai merupakan penjumlahan aliran dasar(baseflow), aliran permukaan (surface quick flow)dan aliran cepat air tanah (soil quick flow). Selainitu, kumulatif debit sungai juga merupakanpengurangan antara kumulatif hujan danevapotranspirasi. Besarnya evapotranspirasi, debitsungai dan curah hujan berfluktuasi sepanjang tahundan digambarkan sebagai perubahan simpanan air padaDAS (delta catchment storage).

Curah hujan kumulatif mencapai 2500 mm/tahundengan jumlah evapotranspirasi 1250 mm/tahun.Kumulatif aliran dasar (base flow) memberikankontribusi terbesar pada debit sungai (40%) denganjumlah aliran cepat air tanah (soil quick flow) danaliran permukaan (surface quick flow) yang relatifstabil sepanjang tahun. Perubahan parameter neracaair tahunan pada DAS Way Besai lebih terkait denganadanya perubahan pada kondisi tanah dibandingkanjumlah air yang digunakan oleh vegetasi pada berbagaitipe penggunaan lahan.

Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

Gambar 2. Curah hujan (a) dan debit sungai (b) Way Besai 1975 -1998. Rata – rata curah hujan dan debitharian sebesar 7 mm dan 22 m3/detik (garis putih pada grafik).

a b

180

160

140

120

100

80

60

40

20

00 100 200 300

Cu

rah

huja

n (m

m/h

ari)

Hari

b

Deb

it s

un

gai

(cm

/d

t)3

0 100 200 300

Hari

44

Gambar 3. Hubungan antara curah hujan dengan distribusi debit sungai dalam tiga periode pengukuran 1975 –1998. Curah hujan dan debit harian telah dipilah berdasarkan kesamaan exeedance probability(peluang kejadian suatu nilai melebihi suatu nilai tertentu).

Simulasi GenRiver – Kriteria dan IndikatorFungsi Hidrologi DASUntuk mempelajari hubungan curah hujan, debit sungaidan alih guna lahan dilakukan simulasi model GenRivermenggunakan data-data daerah Sumberjaya. Untukitu dilakukan simulasi model dengan komposisi 58%hutan pada awal simulasi dengan penurunan hingga14% pada akhir simulasi (Ekadinata,2001) dalam

Gambar 4. Hubungan indikator kuantitatif fungsi hidrologi DAS relatif terhadap total debit sungai per unit hujanmenggunakan data empiris DAS Way Besai, Lampung.

periode 20 tahun. Peningkatan luasan kebun kopi dari12% hingga 70% dengan penurunan luas arealpertanian ( tidak termasuk kopi) dari 22% hingga11%.

Perbandingan debit dari data empiris (datapengukuran) dengan hasil simulasi model GenRiveruntuk tahun ke -3 dan 20 disajikan pada Gambar 6.Tahun ke – 3 mewakili kondisi awal simulasi (58%areal hutan) dan tahun ke -20 mewakili kondisi akhirsimulasi dengan 14% areal hutan.

Perbandingan hasil simulasi dengan datapengukuran tidak dapat dilakukan dengan melihatkedekatan setiap titik hasil simulasi dengan datapengukuran. Hasil tersebut secara umum berartisimulasi model dapat menghasilkan pola debit yangsama dengan data pengukuran walaupun masih belumbisa mendekati beberapa titik puncak dan aliran dasar.

Debit sungai pada tahun ke-20 relatif lebih tinggidibandingkan debit pada tahun ke-3 (Gambar 6).Peningkatan puncak debit pada tahun ke-20 mencapaidua kali lebih tinggi daripada tahun ke-3.

Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

Gambar 5. Neraca air kumulatif DAS Way Besaihasil simulasi GenRiver dalam periodesatu tahun.

45Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

Skenario 3. Kondisi saat ini, adalah kondisipenutupan lahan di Sumberjaya saat ini (currentland use) dengan komposisi sebagai berikut:

Sumber : Ekadinata, 2001

Hasil simulasi dari ketiga skenario ini disajikan padaGambar 7. Sebagai pembanding (kontrol) disajikan jugadata pengukuran dengan kondisi penutupan lahan samadengan skenario 3 (current land use). Tingkat debitterendah dihasilkan dari skenario 1 (all forest) dandebit tertinggi dari hasil skenario 2 (degraded lands/grassland). Debit maksimum yang dihasilkan padaskenario 1 mencapai 20 mm/hari sedangkan padaskenario 3 bisa mencapai 200 mm/hari. Pada skenario3 (current land use) didapatkan hasil yang mendekatihasil simulasi skenario 1 (all forest).

(a)

(b)

Hal ini berkaitan dengan penurunan luasan hutanpada tahun ke-20 yang menyebabkan berkurangnyaintersepsi tajuk oleh pohon sehingga meningkatkanaliran permukaan. Selain itu penurunan jumlahevapotranspirasi dan laju infiltrasi akibat rusaknyastruktur tanah pada lahan bekas hutan menyebabkanpeningkatan jumlah air yang masuk ke dalam sungai.

Simulasi alih guna lahan dengan beberapa skenariodilakukan untuk mempelajari hubungan antara alih gunalahan terhadap perubahan aliran (debit) sungai. Totalcurah hujan dan nilai parameter masukan model iniditetapkan sama untuk setiap skenario simulasi. Ada3 skenario alih guna lahan yang disimulasikan yaitu :

Skenario 1. Seluruhnya hutan, artinya seluruhDAS tertutup oleh hutan (all forest)Skenario 2. Lahan terdegradasi, seluruh DASberupa lahan terdegradasi atau padang alang-alang (degraded lands/grassland)

Gambar 6. Hasil simulasi GenRiver pada tahun ke3 (a) dan ke 20 (b). Kesesuaian antarahasil simulasi dengan data pengukurandilihat dari kesamaan pola debit hasilsimulasi dengan data pengukuran.

Gambar 7. Perbandingan debit sungai hasil simulasidebit dengan beberapa skenario alih gunalahan dengan data hasil pengukuran. Totalcurah hujan dan parameter masukan modelditetapkan sama untuk setiap skenariosimulasi.

No Kelas Penutupan

Lahan

Tingkat penutupan lahan (%)

1 Hutan 2 Semak belukar 3 Padang rumput 4 Pemukiman 5 Lahan kosong 6 Kopi monokultur 7 Kopi multistrata 8 Kopi muda

13 1 9 2 1

18 35 18

Perbandingan indikator fungsi hidrologi DAS padabeberapa skenario simulasi alih guna lahan disajikanpada Tabel 2. Skenario 1 (all forest) menghasilkantotal debit sungai terendah (44%) diantara skenariolainnya, sedangkan skenario 2 (degraded lands/grassland) dan 3 (current land use) menghasilkan

46Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver

62% dan 53%. Bila hasil simulasi ini dibandingkandengan hasil pengukuran, ternyata hasil simulasi debitsungai sekitar 14 % lebih tinggi dari pada hasilpengukuran. Hal ini berkaitan dengan nilaievapotranspirasi pada GenRiver yang masihmemerlukan parameterisasi lebih lanjut.

Hasil indikator penyangga (buffering indikator)tertinggi diperoleh dari simulasi skenario 3 (currentland use) diikuti oleh skenario 1 (all forest) dan 2(degraded lands/grassland). Nilai indikatorpenyangga dengan kondisi penutupan lahan saat ini

(Tabel 2) masih cukup tinggi dan mendekati nilaiindikator penyangga dengan skenario 1 (all forest).

Perbandingan indikator – indikator yang dihasilkandari hasil simulasi model untuk kondisi current landuse secara umum dapat diterima tingkat kesesuaiannyadengan pengolahan indikator menggunakan datapengukuran. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaanmodel GenRiver dengan parameterisasi model yangmenggunakan data dan kondisi lokal dapat dipakai untukmempelajari fungsi hidrologi DAS dengan berbagaiskenario alih guna lahan.

Simulasi GenRiver

Indikator Skenario 1 (all forest)

Skenario 2 (degraded

land)

Skenario 3 (current

LU)

Data Pengukuran (current LU)

Total debit sungai per unit hujan 0.44 0.62 0.53 0.61 Indikator penyangga (buffering indicator

0.80 0.68 0.82 0.79

Indikator penyangga relatif terhadap total debit

0.55 0.49 0.66 0.66

Indikator penyangga pada puncak kejadian hujan

0.76 0.78 0.81 0.86

Total debit maksimum terhadap rata-rata curah hujan bulanan

1.65 1.58 2.19 1.92

Total debit minimum terhadap rata-rata curah hujan bulanan

0.50 0.46 0.54 0.39

Total aliran permukaan terhadap debit total

0.00 0.36 0.11 *

Total aliran cepat air tanah terhadap debit total

0.02 0.00 0.10 *

Total aliran lambat terhadap debit total

0.29 0.25 0.30 *

Tabel 2. Beberapa indikator fungsi hidrologi DAS Way Besai dengan beberapa skenarioalih guna lahan.

KESIMPULAN1. Hubungan antara curah hujan dan debit sungai

pada DAS Way Besai selama 23 tahun (tahun1975 - 1998) pengamatan menunjukkan adanyapeningkatan debit pada periode 1990 – 1998.Peningkatan ini berkaitan dengan penguranganluasan hutan dari 60% menjadi 12% dari tahun1970-an sampai 2000.

2. Pengolahan data empiris debit menunjukkanperubahan indikator penyangga (bufferingindicator). Perubahan ini memiliki kecenderunganmenurunnya indikator penyangga denganmeningkatnya total debit sungai.

3. Model GenRiver dapat digunakan untukmempelajari fungsi hidrologi DAS danhubungannya dengan alih guna lahan. Beberapahasil utama dari simulasi GenRiver:l Aliran dasar (base flow) memberikan

kontribusi terbesar (40%) pada debit sungai

dengan jumlah aliran cepat air tanah (soilquick flow) dan aliran permukaan (surfacequick flow) yang relatif stabil sepanjang tahun.

l Debit sungai hasil simulasi mendekati poladebit hasil pengukuran, walaupun titik puncakdan aliran dasar yang diperoleh masih perluparameterisasi lebih lanjut.

l Skenario seluruh DAS tertutup hutanmenghasilkan jumlah debit sungai paling kecildibandingkan skenario kondisi terdegradasidan skenario kondisi saat ini. Indikator fungsihidrologi menunjukkan peningkatan hasil airsungai dan peningkatan resiko banjir karenaalih fungsi hutan..

4. Perubahan kondisi tanah sesudah alih fungsi hutanadalah penyebab utama terjadinya perubahanfungsi DAS. Sistem agroforestri berbasis kopidapat mengembalikan kelestarian fungsi hidrologiDAS.

47

ketebalan seresah, populasi cacing tanah danmakroporositas tanah. Agrivita 26 (1):75-88.

Sinukaban, N. 2000. Analysis of Watershed FunctionSediment Transfer Across Various Type of FilterStrips. South East Asia Policy Research WorkingPaper No 7. World Agroforestry Centre (ICRAF-SEA), Bogor, Indonesia

Van Noordwijk, M.; Farida, A.; Verbist, B. dan T.Tomich. 2003. Agroforestry and WatershedFunctions of Tropical Land Use Mosaics. InProceeding 2nd Asia Pacific Training Workshopon Ecohydrology. Cibinong, July 21-26 July, 2003.

Van Noordwijk, M.; Richey, J. dan D. Thomas. 2003.Landscape and (Sub) Catchment Scale Modelingof Effect of Forest Conversion on WatershedFunctions and Biodiversity in SouthEast Asia.Functional Value of Biodiversity – Phase II Report.ICRAF, Bogor.

Ucapan Terima KasihPenulis mengucapkan terimakasih atas saran dan kritikyang diberikan oleh Prof. Dr. S.M. Sitompul, Prof.Dr. Kurniatun Hairiah dan editor tamu pada edisikhusus ini Dr. Fahmuddin Agus.

DAFTAR PUSTAKAAgus, F.; Gintings, A.N. dan M. Van Noordwijk. 2002.

Pilihan Teknologi Agroforestri/Konservasi TanahUntuk Areal Pertanian Berbasis Kopi diSumberjaya, Lampung Barat. International Centerfor Research in Agroforestry (ICRAF). Bogor,Indonesia. 60 p.

Ekadinata, A. 2001. Deteksi Perubahan Lahan denganCitra Satelit Multisensor di Sumberjaya, Lampung.Skrispsi S1. Institut Pertanian Bogor. Bogor,Indonesia.

Hairiah, K.; Suprayogo, D.; Widianto; Berlian; Suhara,E.; Mardiastuning, A.; Widodo, H. R.; Prayogo,C. dan S. Rahayu. 2004. Alih Guna Lahan HutanMenjadi Lahan Agroforestri Berbasis Kopi:

Farida dan Van Noordwijk, Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan Dan Aplikasi Model Genriver