Hidrologi Dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Edisi Revisi [PDF]

Citation preview

HIDROLOGI



dan PENGELOLAAN DAERAH ALIRAN SUNGAI



CHAY ASDAK



Untuk: Ario (“Oki”) Priyataro Farhan Taufik Rahman



Prakata



Kurang tersedianya buku teks tentang hidrologi, terutama dalam kaitannya dengan pengelolaan daerah aliran sungai (DAS), mendorong penulis untuk menyusun buku Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Sesuai dengan judul buku, buku ini berisi uraian prinsip-prinsip hidrologi dan bagaimana mengaplikasikan prinsip-prinsip hidrologi untuk memahami keterkaitan komponen-komponen ekosistem DAS sehingga pengelolaan sumber daya alam termasuk manusia dalam skala DAS dapat dilaksanakan secara logis, sistematis, dan rasional. Topik hidrologi dan topik pengelolaan DAS secara terpisah merupakan kajian yang cukup luas. Apalagi kalau kedua topik tersebut dijadikan satu topik bahasan yang (diharapkan) komprehensif dan terintegrasi, sungguh suatu pekerjaan yang tidak mudah, dan oleh karenanya terbuka terhadap kekurangan-kekurangan. Buku Hidrologi dan Pengelolaan DAS merupakan kajian yang bersifat multiaspek dan saling terkait sehingga masing-masing aspek memiliki format yang sedikit berbeda dari buku yang fokusnya hanya pada salah satu aspek saja. Demikian juga, karena luasnya topik-topik yang dijadikan bahasan, uraian masing-masing topik dalam buku ini dibatasi pada hal-hal yang secara langsung berkaitan dengan tujuan penulisan buku seperti telah dikemukakan di muka. Apabila uraian untuk masing-masing topik dianggap kurang lengkap, pembaca dipersilakan mempelajari lebih lanjut topik yang dimaksud vii



melalui buku atau makalah rujukan yang tercantum pada bagian akhir masing-masing topik. Pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada Dekan Fakultas Pertanian, Universitas Padjadjaran yang telah memberi kesempatan menyelesaikan program pascasarjana sehingga waktu yang tersedia memungkinkan penulis merampungkan buku ini. Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kepada Prof. Otto Soemarwoto atas tugas-tugas menantang yang dibebankan kepada penulis selama menjadi Staf Peneliti pada Lembaga Ekologi, Unpad yang dipimpinnya. Sebagian besar ilustrasi permasalahan yang dikemukakan dalam buku ini berasal dari pengalaman penulis ketika bertugas di lembaga tersebut. Dalam hal ini penulis mengucapkan terima kasih atas saran, komentar, dan kritik yang selama ini penulis terima dari Staf Peneliti Lembaga Ekologi. Ide awal penulisan buku ini, antara lain, ialah karena dorongan dan inspirasi dari Prof. Kenneth N. Brooks (Universitas Minnesota, USA) ketika penulis menjadi mahasiswanya. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih. Ucapan terima kasih selanjutnya diarahkan masing-masing kepada Balai Penelitian Kehutanan Samarinda dan Dr. Alastair Fraser (program co-ordinator UK-Indonesia Tropical Forest Management Project) yang telah memberi kesempatan kepada penulis untuk memanfaatkan fasilitas di Wanariset Sangai sehingga memungkinkan penulisan akhir buku ini. Pada akhirnya, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Gadjah Mada University Press atas partisipasinya dalam mengubah kesempatan menjadi prestasi. Camp 48, Sangai Kalimantan Tengah Februari, 1995 Chay Asdak



viii



Pengantar Edisi Revisi



Setelah beredar cukup lama dan atas permintaan berbagai kalangan, Buku Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai dicetak ulang dalam bentuk edisi revisi. Selain untuk mengoreksi beberapa kesalahan redaksional dan sekuens buku, revisi diperlukan berdasarkan mempertimbangkan bahwa perkembangan ilmu bersifat dinamis sejalan dengan dinamika pemikiran manusia. Bagian terbesar revisi dilakukan pada topik “Statistika dalam Hidrologi” (Bab VI), “Pengelolaan Vegetasi dan Hasil Air” (Bab VIII), dan “Pengelolaan Daerah Aliran Sungai” (Bab X, sebelumnya Bab VII). Selain bersifat tekstual, revisi juga meliputi perubahan tabel dan penambahan foto sebagai ilustrasi. Penulis mengucapkan terima kasih atas saran dan kritik yang disampaikan oleh kawan-kawan peneliti di PPSDAL/Lembaga Ekologi, Universitas Padjadjaran, terutama kepada Dr. Oekan S. Abdoellah, atas tugas-tugas dan kelonggaran yang diberikan sehingga memungkinkan penulis melakukan revisi buku Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Pada akhirnya, penulis sampaikan apresiasi dan rasa terima kasih kepada Oom Komariah atas pengorbanan waktu dan perhatiannya selama proses revisi berlangsung sehingga dapat berjalan dengan lancar dan menyenangkan.



Chay Asdak ix



Daftar Isi



PRAKATA........................................................................................... vii PENGANTAR EDISI REVISI........................................................... ix DAFTAR ISI....................................................................................... xi DAFTAR TABEL............................................................................... xvii DAFTAR GAMBAR.......................................................................... xxiii PENDAHULUAN.............................................................................. 1 I. DAUR HIDROLOGI DAN EKOSISTEM DAS...................... 7 1.1 Daur Hidrologi................................................................ 7 1.2 Ekosistem Daerah Aliran Sungai..................................... 10 1.3 Komponen- komponen Ekosistem DAS.......................... 14 1.4 Sistem Hidrologi dalam Ekosistem DAS........................ 16 1.5 Pola Drainase dan Urutan Sub- DAS............................... 21 1.6 Kerapatan Drainase DAS................................................ 24 Rujukan..................................................................................... 27 II. PRESIPITASI........................................................................... 29 2.1 Kelembapan Udara.......................................................... 31 2.2 Presipitasi........................................................................ 38 2.2.1 Mekanisme Presipitasi....................................... 39 2.2.2 Pengukuran Presipitasi....................................... 44 2.2.3 Perhitungan Presipitasi....................................... 51 2.2.4 Intensitas dan Lama Waktu Hujan..................... 57 2.3 Analisis Data Presipitasi.................................................. 60 xi



III



IV.



V.



xii



2.4 Data Pengamatan yang Hilang........................................ 67 2.5 Konsistensi Data Presipitasi............................................ 70 2.6 Analisis Hubungan Intensitas- Durasi -Frekuensi Hujan.. 71 Rujukan..................................................................................... 74 INTERSEPSI DAN EVAPOTRANSPIRASI........................... 77 3.1 Intersepsi......................................................................... 78 3.1.1 Faktor- f aktor Penentu dan Hasil Penelitian Intersepsi............................................................ 79 3.1.2 Pengukuran Intersepsi........................................ 86 3.1.3 Intersepsi dan Neraca Air................................... 92 3.2 Evaporasi dan Transpirasi............................................... 98 3.2.1 Evaporasi............................................................ 99 3.2.2 Transpirasi (T).................................................... 110 3.2.3 Evapotranspirasi (ET)........................................ 116 Rujukan..................................................................................... 144 AIR PERMUKAAN................................................................. 151 4.1 Air Larian ....................................................................... 152 4.1.1 Faktor- faktor Penentu Air Larian....................... 154 4.1.2 Koefisien Air Larian........................................... 158 4.1.3 Prakiraan Air Larian........................................... 161 4.1.4 Pengukuran Air Larian....................................... 177 4.1.5 Volume Air Larian.............................................. 183 4.2 Debit Aliran..................................................................... 191 4.2.1 Pengukuran Debit............................................... 193 4.2.2 Bangunan Pengukur Debit Aliran...................... 200 4.2.3 Prakiraan Debit Empiris..................................... 203 4.3 Hidrograf Aliran.............................................................. 206 4.4 Pemanenan Air Hujan...................................................... 214 Rujukan..................................................................................... 225 AIR BAWAH PERMUKAAN.................................................. 229 5.1 Infiltrasi .......................................................................... 229 5.1.1 Proses Terjadinya Infiltrasi................................. 230



5.1.2 Faktor - faktor Penentu Infiltrasi......................... 231 5.1.3 Pengukuran Infiltrasi.......................................... 232 5.1.4 Aplikasi Praktis Infiltrasi................................... 235 5.2 Kelembapan Tanah.......................................................... 237 5.2.1 Karakteristik Kurva Kelembapan Tanah............ 242 5.2.2 Pengukuran Kelembapan Tanah......................... 243 5.3 Air Tanah......................................................................... 245 5.3.1 Karakteristik Akifer........................................... 251 5.3.2 Gerakan Air Tanah............................................. 256 5.3.3 Pengambilan Air Tanah...................................... 262 5.3.4 Dampak Lingkungan Pengambilan Air Tanah... 269 5.3.5 Fluktuasi Tinggi Muka Air Tanah dan Pasokan Air Tanah............................................................ 274 5.4 Daerah Resapan Buatan.................................................. 278 Rujukan..................................................................................... 286 VI STATISTIKA DALAM HIDROLOGI..................................... 289 6.1 Perhitungan dalam Statistika........................................... 291 6.1.1 Nilai Tengah (Central Tendency)....................... 291 6.1.2 Hubungan antara Median, Mean, dan Mode...... 293 6.1.3 Variabilitas......................................................... 294 6.2 Penentuan Sampel........................................................... 303 6.3 Regresi dan Korelasi....................................................... 306 6.3.1 Regresi Linier Sederhana................................... 307 6.3.2 Regresi Ganda.................................................... 318 6.4 Transformasi Data........................................................... 321 6.5 Konsep Probabilitas......................................................... 323 6.6 Periode Ulang (Return Period)....................................... 326 6.7 Analisis Frekuensi........................................................... 329 Rujukan..................................................................................... 336 VII. EROSI DAN SEDIMENTASI.................................................. 339 7.1 Proses Terjadinya Erosi................................................... 339 7.2 Faktor - faktor Penentu Erosi........................................... 345 xiii



7.3 Prakiraan Besarnya Erosi................................................ 354 7.3.1 Prakiraan Erosi Metode USLE........................... 355 7.3.2 Keterbatasan dan Modifikasi USLE................... 377 7.3.3 Prakiraan Erosi Metode SDR............................. 383 7.4 Pencegahan Erosi............................................................ 385 7.5 Sedimentasi..................................................................... 392 7.5.1 Sedimen dan Transpor Sedimen......................... 393 7.5.2 Pengukuran Sedimen......................................... 398 7.6 Konservasi Tanah............................................................ 410 7.6.1 Pola Rehabilitasi Lahan dan Konservasi Tanah. 413 7.6.2 Prakiraan Bahaya Erosi...................................... 420 Rujukan..................................................................................... 424 VIII. PENGELOLAAN VEGETASI DAN HASIL AIR................... 429 8.1 Pengelolaan Vegetasi dan Aliran Air............................... 430 8.2 Kasus di Daerah Tropis................................................... 435 8.2.1 Perubahan Vegetasi dan Curah Hujan................ 437 8.2.2 Pembalakan Hutan dan Aliran Air..................... 449 8.3 Hutan di Daerah Berkabut............................................... 459 8.4 Prakiraan Perubahan Aliran Air....................................... 461 8.4.1 Persamaan Matematis........................................ 462 8.4.2 Analisis Neraca Air............................................ 462 8.5 Hubungan Hutan, Iklim, dan Banjir................................ 468 8.5.1 Hutan dan Banjir................................................ 469 8.5.2 Hutan dan Kekeringan ...................................... 481 8.5.3 Hutan dan Mata Air............................................ 484 8.6 Aliran Air Lambat (Lowflows)......................................... 486 Rujukan..................................................................................... 491 IX. KUALITAS AIR....................................................................... 497 9.1 Karakteristik Fisik Perairan............................................. 500 9.2 Kualitas Air Alamiah....................................................... 510 9.3 Kualitas Air Permukaan.................................................. 513 9.4 Unsur Hara dan Daur Hidrologi...................................... 514 xiv



X.



9.5 Dampak Pemanfaatan Lahan terhadap Kualitas Air........ 517 9.6 Pemantauan Kualitas Air................................................. 525 Rujukan..................................................................................... 532 PENGELOLAAN DAERAH ALIRAN SUNGAI................... 535 10.1 Permasalahan Pengelolaan DAS .................................... 538 10.2 Konsep Pengelolaan DAS............................................... 541 10.2.1 Pengelolaan DAS sebagai Sistem Perencanaan. 545 10.2.2 Kegiatan Pengelolaan DAS................................ 550 10.2.3 Sasaran dan Tujuan Pengelolaan DAS............... 552 10.2.4 Peraturan Pemerintah No. 37/2012 Tentang Pengelolaan DAS............................................... 561 10.3 Pengelolaan Das dalam Konsep Multiguna.................... 564 10.4 Perencanaan Pengelolaan Das......................................... 567 10.4.1 Isu- Isu Strategis Pengelolaan DAS ................... 575 10.4.2 Prinsip- prinsip Pengelolaan DAS Lintas Wilayah.............................................................. 578 10.4.3 Model Konseptual Pengelolaan DAS Terpadu.. 580 10.4.4 Kerangka Kerja dan Mekanisme Kelembagaan Pengelolaan DAS Terpadu................................. 585 10.5 Prinsip- Prinsip Dasar Perencanaan Pengelolaan DAS.... 589 10.5.1 Menentukan Sasaran Proyek Secara Jelas............ 589 10.5.2 Prinsip “Dengan” dan “Tanpa” Proyek ............. 590 10.5.3 Ketidakpastian dalam Perencanaan.................... 593 10.6 Ekosistem dan Pendekatan Ekosistemik......................... 596 10.7 KLHS dalam Pengelolaan Ekosistem DAS Terpadu....... 604 10.8 DAS sebagai Satuan Pemantauan dan Evaluasi.............. 609 10.8.1 Indikator Hidrologis dalam Evaluasi DAS........ 613 10.8.2 Teknik- teknik Hidrologi dalam Evaluasi DAS.. 616 10.8.3 Prakiraan Debit Aliran....................................... 617 10.8.4 Metode Sederhana Prakiraan Debit dan Air Larian................................................................. 618 10.8.5 Prakiraan Muatan Sedimen................................ 621 xv



10.8.6 Prakiraan Keterkaitan Erosi dan Sedimentasi.... 623 10.8.7 Kriteria dan Indikator Pengelolaan DAS........... 625 10.9 Keterkaitan Aspek- Aspek Biofisik dalam Evaluasi Proyek DAS..................................................................... 630 Rujukan..................................................................................... 643 INDEKS.............................................................................................. 649



xvi



Daftar Tabel



Tabel 2.1



Tabel 2.2



Tabel 2.3 Tabel 2.4



Tabel 3.1



Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5



Perhitungan curah hujan rata-rata sub-DAS Citarik dengan menggunakan metode Poligon (Thiessen Polygon)........................................................................ 55 Hubungan intensitas dan lama waktu hujan selama berlangsungnya kejadian hujan seperti tersebut pada Gambar 2.5. (a) Tabulasi data hujan. (b) Tabulasi intensitas hujan maksimum untuk lama waktu hujan yang berbeda ................................................................ 59 Tipe hujan dan parameternya........................................ 60 Perhitungan periode ulang untuk presipitasi dengan lama waktu hujan 5 menit (data hujan bersifat hipotetis, untuk tujuan ilustrasi).................................................... 65 Perbandingan antara curah hujan total, Pg, air lolos, Tf, air aliran batang, Sf, dan intersepsi hujan, I (mm) di hutan tidak terganggu dan hutan bekas tebangan TPTI di Kalimantan Tengah................................................... 82 Besarnya intersepsi hujan dari berbagai jenis tanaman. 85 Radiasi matahari rata-rata yang diterima bidang horizontal pada lapisan atas atmosfer (kal/cm2/hari).... 108 Neraca air rata-rata bulanan (mm) di daerah Kamojang, Jawa Barat (perhitungan oleh penulis).......................... 124 Besarnya harga SM yang umum digunakan (mm)........ 125 xvii



Tabel 3.6



Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.10



Tabel 3.11 Tabel 3.12 Tabel 3.13 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7



xviii



Faktor pertanaman empiris (k) untuk rumus BlaneyCriddle. Untuk wilayah hemisfer selatan, angka koefisien bulanan tanaman tahunan harus disesuaikan dengan waktu permulaan masa pertumbuhan............... 130 Fraksi bulanan panjang hari/penyinaran dalam satu tahun (untuk persamaan Blaney-Criddle)..................... 131 Koefisien musiman untuk tanaman pertanian (untuk persamaan Blaney-Criddle)........................................... 132 Angka tetapan akar dalam bentuk kedalaman kelembapan tanah ......................................................... 138 Perhitungan keadaan kekurangan air dalam tanah dan evapotranspirasi aktual suatu daerah tangkapan air dalam satuan mm........................................................... 139 Penurunan nilai SMD aktual dari SMD potensial untuk daerah kajian seperti pada Tabel 3.10........................... 139 Angka tetapan akar dalam bentuk kedalaman kelembapan tanah.......................................................... 141 Beberapa angka albedo harian rata-rata untuk bermacam-macam tipe permukaan................................ 143 Perhitungan jumlah air yang mengalir melalui outlet... 159 Perhitungan jumlah air yang mengalir melalui outlet... 160 Angka koefisien air larian C untuk DAS dengan tanah kelompok B................................................................... 163 Faktor-faktor konversi kelompok tanah dalam suatu DAS............................................................................... 163 Nilai koefisien air larian, C, untuk persamaan rasional. 165 Waktu konsentrasi, Tc, untuk DAS dengan ukuran kecil............................................................................... 168 Bilangan kurva air larian (CN) untuk kondisi hujan awal II (U.S. SCS, 1972)....................................................... 184



Tabel 4.8



Kedalaman air larian (mm) menurut besarnya curah hujan dan bilangan kurva (CN) menurut metode Soil Conservation Service..................................................... 187 Tabel 4.9 Laju air larian puncak (m3/dt/mm) menurut luas daerah tangkapan air dan nilai CN menurut metode Soil Conservation Service..................................................... 188 Tabel 4.10 Penampang melintang sungai dan persamaan untuk Wp, r, dan lebar permukaan sungai...................................... 197 Tabel 4.11 Koefisien kekasaran Manning “n”................................. 204 Tabel 4.12 Pemakaian UHG............................................................ 211 Tabel 5.1 Laju resapan air tanah tahunan per kabupaten di Jawa Barat.............................................................................. 236 Tabel 5.2 Klasifikasi tanah menurut sistem perhimpunan tanah internasional.................................................................. 239 Tabel 5.3 Pengambilan air tanah dalam di Cekungan Bandung.... 263 Tabel 5.4 Penurunan tinggi muka air tanah di daerah Kota Bandung dan sekitarnya (1890–990)............................. 270 Tabel 6.1 Perubahan koefisien varians air lolos (throughfall) terhadap curah hujan..................................................... 297 Tabel 6.2 Besarnya variabilitas presipitasi antaralat penakar hujan di Camp 48, Sangai, Kalimantan Tengah...................... 300 Tabel 6.3 ANOVA hasil pengukuran presipitasi dengan alat penakar hujan berbeda................................................... 303 Tabel 6.4 Hubungan debit dan aliran sedimen Sungai Cimanuk di pos duga air Bojongloa, Jawa Barat.......................... 319 Tabel 6.5 Debit puncak, peringkat, dan kedudukan plot (plotting position) untuk pos duga air Eretan, sungai Cimanuk, Jawa Barat..................................................................... 327 Tabel 6.6 Angka faktor frekuensi (K) untuk Log Pearson Type III................................................................................... 331 Tabel 6.7 Data yang diperlukan dalam penentuan kurva frekuensi........................................................................ 333 xix



Tabel 7.1 Tabel 7.2 Tabel 7.3 Tabel 7.4 Tabel 7.5 Tabel 7.6 Tabel 7.7 Tabel 7.8 Tabel 7.9 Tabel 7.10 Tabel 7.11 Tabel 7.12 Tabel 7.13 Tabel 7.14 Tabel 8.1



Tabel 8.2 Tabel 8.3



xx



Pengaruh tumbuhan bawah dan serasah terhadap besarnya erosi................................................................ 351 Energi kinetik hujan dalam metrik ton-meter per hektar per cm hujan.................................................................. 359 Nilai M untuk beberapa kelas tekstur tanah.................. 362 Prakiraan besarnya nilai K untuk jenis tanah di daerah tangkapan air Jatiluhur, Jawa Barat............................... 365 Nilai LS berdasarkan panjang dan gradien kemiringan lereng............................................................................. 367 Nilai C untuk berbagai jenis tanaman dan pengelolaan tanaman......................................................................... 372 Nilai faktor P pada berbagai aktivitas konservasi tanah di Jawa........................................................................... 374 Perkiraan nilai faktor CP berbagai jenis penggunaan lahan di Jawa................................................................. 375 Faktor P untuk pertanaman menurut kontur dan tanaman dalam teras..................................................................... 376 Faktor VM untuk beberapa tipe vegetasi penutup tanah.............................................................................. 379 Faktor “VM” untuk daerah berhutan yang tidak terganggu....................................................................... 381 Prakiraan besarnya erosi di DAS Cimanuk (stasiun Eretan), Jawa Barat....................................................... 384 Parameter-parameter untuk penilaian efek vegetasi terhadap erosi dan stabilitas tebing............................... 389 Contoh arahan RLKT untuk masing-masing kawasan.. 419 Perubahan aliran air sebagai akibat perubahan vegetasi penutup tanah pada daerah selain daerah hutan berkabut (cloud forest)................................................................. 432 Neraca air DAS Congo, Afrika..................................... 439 Neraca air rata-rata dari hasil penelitian pengaruh perubahan vegetasi di hutan hujan tropis Amazon........ 443



Tabel 8.4 Tabel 8.5



Tabel 8.6 Tabel 8.7 Tabel 8.8 Tabel 9.1 Tabel 9.2



Tabel 9.3 Tabel 10.1 Tabel 10.2 Tabel 10.3 Tabel 10.4 Tabel 10.5 Tabel 10.6 Tabel 10.7 Tabel 10.8 Tabel 10.9 Tabel 10.10



Pengaruh penebangan hutan terhadap evapotranspirasi, curah hujan, dan aliran air di DAS Amazon.................. 445 Perubahan hasil air dan respons hidrologi lainnya yang diakibatkan oleh pembalakan hutan dengan intensitas berbeda.......................................................................... 455 Neraca air DAS sebelum tebang habis hutan campuran berdaun lebar................................................................. 466 Neraca air DAS setelah tebang habis............................ 467 Perubahan aliran air setelah penebangan hutan............. 473 Angka-angka indeks BOD yang ditentukan dalam waktu lima hari dari bermacam sumber pencemar.................. 505 Konsentrasi BOD5 di beberapa lokasi di sepanjang sungai Citarum dan skala prioritas penurunan konsentrasi BOD5 yang harus dilakukan.......................................... 506 Pemanfaatan air permukaan menurut standar kualitas air................................................................................... 513 Pengelolaan DAS sebagai suatu sistem perencanaan pengelolaan sumber daya alam..................................... 545 Tiga kegiatan utama pengelolaan DAS......................... 551 Pendekatan dalam pengelolaan ekosistem DAS terpadu........................................................................... 603 Hasil pengukuran debit aliran dan muatan sedimen ..... 622 Perhitungan muatan sedimen total ............................... 623 Kriteria pengelolaan DAS ............................................ 628 Program pemanfaatan lahan yang sedang berjalan dan yang akan diusulkan dalam pengelolaan DAS.............. 634 Besarnya erosi tahunan pada keadaan “tanpa” kegiatan proyek (ton/ha).............................................................. 635 Besarnya erosi tahunan pada keadaan “dengan” kegiatan proyek (ton/ha).............................................................. 636 Kehilangan tanah (erosi) total pada keadaan “tanpa” kegiatan proyek............................................................. 637 xxi



Tabel 10.11 Kehilangan tanah (erosi) total pada keadaan “dengan” kegiatan proyek............................................................. 637 Tabel 10.12 Laju sedimentasi tahunan menurut sekuen kegiatan yang diusulkan....................................................................... 639 Tabel 10.13 Hubungan laju sedimentasi dan kapasitas tampung waduk dalam kaitannya dengan perubahan waktu pada keadaan “dengan” proyek.............................................. 640 Tabel 10.14 Kehilangan kumulatif lahan irigasi sebagai akibat kenaikan kapasitas tampung yang berkurang................ 642



xxii



Daftar Gambar



Gambar 1.1 Daur hidrologi............................................................. 9 Gambar 1.2 Hubungan biofisik antara daerah hulu dan hilir suatu DAS............................................................................. 14 Gambar 1.3 Komponen-komponen ekosistem DAS hulu............... 16 Gambar 1.4 Fungsi ekosistem DAS................................................ 18 Gambar 1.5 Cara bercocok tanam yang tidak selaras dengan kaidahkaidah konservasi tanah dan air. Tampak, teknik penanaman tidak mengikuti garis kontur melainkan dengan cara up and down the slope. Penanaman juga tidak dilakukan pada bidang tanam yang dilengkapi dengan teras................................................................. 18 Gambar 1.6 Pendangkalan saluran irigasi akibat proses sedimentasi di waduk/sungai yang mengalirkan air ke saluran irigasi tersebut. Pendangkalan pada saluran tersebut terjadi akibat besarnya erosi karena cara bercocok tanam yang mengabaikan kaidah-kaidah konservasi seperti tersebut pada Gambar 1.5 ............................... 19 Gambar 1.7 Sistem pertanaman yang sesuai dengan kaidah-kaidah konservasi tanah dan air (teknik penanaman menurut garis kontur dan dilengkapi dengan pembuatan teras)............................................................................ 21



xxiii



Gambar 1.8 Pola percabangan jaringan sungai (kerapatan drainase)...................................................................... 22 Gambar 1.9 Klasifikasi geologi terhadap sistem aliran sungai....... 23 Gambar 1.10 Urutan sub-DAS menurut sistem klasifikasi Horton. Nomor 1,2,3, dan 4 menunjukkan urutan/orde subDAS pertama, kedua, ketiga, dan keempat................. 24 Gambar 1.11 Peta DAS (A) dan UHG setiap sub-DAS (B) dalam DAS seluas 15.540 ha. Gambar 1.11A adalah DAS dengan beberapa sub-DAS. Gambar 1.11B menunjukkan hidrograf untuk sub-DAS a, b, dan c... 26 Gambar 2.1 Stasiun pengukur cuaca otomatis (CR10, Campbell Scientific Ltd., Leiscester, UK). Alat ukur curah hujan berada di sebelah kiri depan (putih). Sementara itu, data logger terletak di bagian bawah dari alat pengukur cuaca otomatis ............................................ 30 Gambar 2.2 Beberapa mekanisme terjadinya hujan........................ 42 Gambar 2.3 Arus udara di kepulauan Indonesia............................. 43 Gambar 2.4 Lokasi alat ukur presipitasi dengan batas naungan maksimal yang disarankan.......................................... 47 Gambar 2.5 Akumulasi data hujan selama berlangsungnya satu kejadian hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan tipe weighing bucket ................................................... 58 Gambar 2.6 Grafik periode ulang untuk presipitasi dengan lama waktu 5 menit (hasil plot data dari Tabel 2.4 di atas kertas Gumbel extreme-value)..................................... 66 Gambar 2.7 Analisis kurva ganda (double mass analysis) curah hujan tahunan untuk menentukan tingkat konsistensi data curah hujan yang dikumpulkan di stasiun A........ 70 Gambar 3.1 Hubungan antara air lolos, Tf, dan curah hujan, Pg, untuk kondisi penutupan tajuk yang berbeda di lokasi pembalakan hutan. Persamaan-persamaan regresi untuk ........................................................................... 84 xxiv



Gambar 3.2 Kemungkinan kesalahan baku dari harga rata-rata air lolos untuk hutan hujan tropis Amazon, Brasil. Grafik dapat dimanfaatkan untuk menentukan jumlah alat ukur air lolos yang diperlukan untuk tingkat kesalahan baku yang diinginkan.................................................. 90 Gambar 3.3 Pengukuran intersepsi tajuk (Ic) dan intersepsi lantai hutan (If). Pg = curah hujan total, Tf = air lolos, dan Sf = aliran batang, RG = kedudukan alat penakar hujan, Pn = net precipitation................................................... 91 Gambar 3.4 Perbandingan antara proporsi energi radiasi dan energi adveksi yang digunakan untuk proses evaporasi air hujan yang tertahan di permukaan tajuk vegetasi di hutan tidak terganggu di Kalimantan Tengah.............. 97 Gambar 3.5 Penyerapan, perjalanan, dan penguapan air dari suatu vegetasi........................................................................ 111 Gambar 3.6 Skema tipe-tipe Lysimeter: (a) tipe drainase dan (b) tipe timbang................................................................. 121 Gambar 3.7 Prakiraan kenaikan dan penurunan ET dalam kaitannya dengan pertumbuhan dan penebangan hutan dari 75 plot percobaan di beberapa negara.............................. 127 Gambar 3.8 Bentuk umum perbandingan ET aktual dan ET potensial (ETR)............................................................ 137 Gambar 4.1 Beberapa macam aliran air dalam suatu DAS dan bentuk hidrograf yang dihasilkannya.......................... 154 Gambar 4.2 Pengaruh morfometri DAS pada hidrograf aliran....... 157 Gambar 4.3 Nomograf waktu aliran air permukaan (overland flow time). Dimulai dari sebelah kiri (panjang lereng), ke kanan (kemiringan lereng) dan ke bawah (nilai C). Waktu yang diperlukan ada di pinggir kanan kurva.... 170 Gambar 4.4 Hubungan curah hujan dan debit pada metode persamaan rasional...................................................... 172



xxv



Gambar 4.5 Skema plot air larian yang banyak digunakan dalam penelitian..................................................................... 182 Gambar 4.6 Grafik laju air larian puncak berdasarkan nilai CN = 80, curah hujan, dan luas daerah tangkapan air.......... 191 Gambar 4.7 Grafik laju air larian puncak berdasarkan nilai CN = 85, curah hujan, dan luas daerah tangkapan air.......... 192 Gambar 4.8 Diagram menunjukkan aliran air dalam sungai dan cara pengukurannya.................................................... 198 Gambar 4.9 Contoh weir tipe V-notch dengan ujung tajam; (a) gambar tampak samping dan (b) gambar tampak depan. Hmax adalah kedalaman maksimum melalui notch, sedangkan H adalah kedalaman air dari dasar “V”............................................................................... 201 Gambar 4.10 Kedudukan bangunan pengukur debit (weir tipe V-notch) pada sebuah anak sungai. Pada latar belakang, bagian bawah dari alat pengukur debit otomatis......... 202 Gambar 4.11 Penampang vertikal sungai yang menunjukkan sisasisa sampah tertinggal di tebing sungai....................... 206 Gambar 4.12 Pembentukan UHG dengan pendekatan curah hujan tunggal......................................................................... 208 Gambar 4.13 UHG dengan metode hujan tunggal............................ 209 Gambar 4.14 Perubahan satuan waktu UHG dengan teknik tumpang tindih........................................................................... 212 Gambar 4.15 Atap penampung air hujan dan bak penyimpan air yang dipanen........................................................................ 216 Gambar 4.16 Tangki penyimpan air hujan dengan sistem dua pipa dan dua talang............................................................. 217 Gambar 4.17 Skema bentuk sarana pemanenan air hujan di atas permukaan tanah......................................................... 219 Gambar 4.18 Pemanenan air hujan di atas daerah tangkapan air dan menggunakan tangki-tangki yang disimpan di dalam tanah............................................................................ 221 xxvi



Gambar 5.1 Kurva infiltrasi dan curah hujan untuk menghitung air larian............................................................................ 233 Gambar 5.2 Kurva hubungan air larian dan infiltrasi pada hujan buatan dengan intensitas tetap................................................ 234 Gambar 5.3 Klasifikasi lapisan tanah menurut ilmu tanah dan ilmu hidrologi...................................................................... 238 Gambar 5.4 Persediaan air dalam tanah dan hubungannya dengan tekstur tanah ............................................................... 242 Gambar 5.5 Akifer bebas dan akifer terkekang.............................. 247 Gambar 5.6 Alat pemantau otomatis fluktuasi tinggi muka air tanah............................................................................ 249 Gambar 5.7 Karakteristik air tanah dan perubahan tinggi muka air tanah............................................................................ 250 Gambar 5.8 Ilustrasi diagram kedudukan air tanah........................ 258 Gambar 5.9 Perubahan tinggi permukaan air sebagai akibat kegiatan pemompaan air tanah.................................... 260 Gambar 5.10 Pengaruh pembuangan air terhadap penurunan tinggi permukaan air tanah.................................................... 260 Gambar 5.11 Teknik “pembuangan” kelebihan air tanah................. 261 Gambar 5.12 A. Daerah dekat laut, air tanah tawar berkedudukan di atas air asin/laut. Ketinggian lapisan air tanah tawar di atas permukaan air asin sama dengan seper-empat puluh dari kedalaman air tanah tawar. B. Pengambilan-lebih air tanah tawar akan mengakibatkan melengkungnya muka air tanah di kedua batas air tanah (atas dan bawah), dan pada gilirannya dapat mengakibatkan intrusi air laut ke sumur-sumur pengambilan air tanah............................................................................ 273 Gambar 5.13 Skema daerah resapan buatan..................................... 280 Gambar 5.14 Pemasokan air tanah pada akifer dangkal dengan cara pembuatan saluran terbuka dan saluran pembuangan (drains) ....................................................................... 282 xxvii



Gambar 5.15 Pemasokan air tanah pada akifer dalam dengan cara kolam infiltrasi............................................................ 283 Gambar 6.1 Bentuk penyebaran data: a) simetris, dan b) condong (skew).......................................................................... 293 Gambar 6.2 Analisis regresi linier untuk data presipitasi, Pg, versus aliran batang, Sf. Garis terputus merupakan batas keyakinan pada tingkat 95 %...................................... 310 Gambar 6.3 Besarnya angka r dan implikasi hubungan antarvariabel................................................................ 314 Gambar 6.4 Gambar kurva frekuensi banjir sungai Cimanuk di stasiun Eretan, Jawa Barat........................................... 329 Gambar 7.1 Hubungan antara besarnya curah hujan terhadap erosi percikan untuk kebun bambu, kebun campuran (talun), dan tanah terbuka di Jatiluhur, Jawa Barat.......................... 348



Gambar 7.2 Erosi meningkat di bawah tegakan pohon yang tidak disertai tumbuhan bawah dan serasah......................... 350 Gambar 7.3 Tegakan hutan monokultur seumur. Tampak bahwa penutupan tajuk oleh tumbuhan bawah sangat rapat. Pada kondisi tersebut, fungsi hidrologi hutan dapat sangat efektif............................................................... 350 Gambar 7.4 Nomograf untuk menentukan nilai erodibilitas K seperti tersebut dalam persamaan USLE (United States Environmental Protection Agency, 1980)......... 364 Gambar 7.5 Transpor sedimen dalam aliran air sungai................... 397 Gambar 7.6 Contoh alat ukur sedimen yang biasa dimanfaatkan di lapangan: a) alat ukur sedimen standar (depthintegrating sediment sampler USDH-48) dan b) modifikasi alat standar (lebih sederhana) dengan prinsip pengukuran sama dengan alat ukur sedimen standar......................................................................... 399



xxviii



Gambar 7.7



Gambar 7.8 Gambar 8.1 Gambar 8.2 Gambar 8.3



Gambar 8.4



Gambar 8.5 Gambar 8.6 Gambar 9.1 Gambar 9.2 Gambar 9.3



Beberapa tipe alat pengumpul sedimen merayap: a) tipe Pit, b) tipe keranjang, dan c) tipe alat ukur sedimen yang memanfaatkan beda tekanan Helley-Smith........ 402 Besarnya angka SDR yang ditentukan berdasarkan luas DAS ............................................................................ 409 Bentuk hubungan vegetasi-hasil air untuk beberapa jenis vegetasi............................................................... 433 Perubahan lingkungan fisik sebagai akibat pembalakan hutan hujan tropis di Kalimantan................................ 450 Pola penurunan kelembapan tanah selama musim kemarau pada hutan hujan tropis yang tidak ditebang, hutan bekas tebangan (6 tahun), dan hutan yang baru saja ditebang................................................................ 452 Melalui bidang penampung air alamiah, hutan berperan melindungi tanah dari tenaga kinetis hujan dan “mengatur” aliran air tersebut ke sungai. Tiga tipe bidang penampung air adalah bidang penampung berupa lapisan “film” di permukaan daun (S1); bidang penampung air berupa serasah hutan (S2); dan bidang penampung air berupa pori-pori dalam tanah (S3) .... 478 Grafik aliran lambat harian (Gumbel) sungai U. Nyiro, Kenya untuk periode ulang yang berbeda................... 489 Kurva frekuensi aliran air lambat sungai Pago untuk periode ulang yang berbeda....................................... 490 Contoh kurva BOD yang menunjukkan fase proses karbonisasi dan fase nitrifikasi.................................... 504 Ilustrasi daur unsur hara (nutrient cycle) dalam ekosistem hutan........................................................... 515 Kebakaran yang terjadi di hutan dengan tegakan berumur muda. Kerusakan yang diakibatkan kebaran tersebut terjadi pada tumbuhan bawah dan lantai hutan. Tegakan hutan tidak mengalami kematian total.......... 521 xxix



Gambar 9.4 Contoh lokasi pemantauan (tipe hubungan sebabakibat); tampak lokasi “perlakuan” terisolasi dari wilayah di sekitarnya................................................... 528 Gambar 10.1 Sistem pengelolaan DAS dan keluaran yang dihasilkan (skema di atas dapat dimanfaatkan untuk menggambarkan kerangka sistem dalam perencanaan, pelaksanaan, dan pemantauan).................................... 548 Gambar 10.2 Perlindungan sungai pada wilayah bervegetasi (riparian zone)............................................................ 557 Gambar 10.3 Implikasi/pengaruh proporsi tutupan vegetasi (vegetation cover) terhadap laju produksi sedimen.... 560 Gambar 10.4 Unit pengelolaan ekosistem DAS versus unit administrasi/politik...................................................... 562 Gambar 10.5 Pendekatan dalam perencanaan, implementasi dan monev pengelolaan DAS terpadu. FKPDAS adalah Forum Koordinasi Pengelolaan DAS.......................... 573 Gambar 10.6 Keterkaitan pengelolaan DAS, dampak fisik, dan perubahan lingkungan hidup serta keuntungan yang diperoleh di hilir DAS. Keadaan sebaliknya akan terjadi apabila pengelolaan hulu DAS tidak sesuai dengan kaidah-kaidah konservasi lanskap. Bagan alir keterkaitan ini juga dapat dijadikan sebagai kerangka kerja imbal jasa ekosistem antara daerah hulu dan hilir DAS............................................................................. 584 Gambar 10.7 Pola umum pengelolaan DAS versi PP No. 32/2012 tentang Pengelolaan DAS........................................... 588 Gambar 10.8 Hubungan hipotetis antara produktivitas dan waktu “dengan” dan “tanpa” proyek pengelolaan DAS. ...... 592 Gambar 10.9 Hubungan hipotetis antara sedimentasi dan kapasitas tampung waduk “dengan” dan “tanpa” proyek........... 592 Gambar 10.10 Pendekatan ekosistem dalam pengelolaan sumber daya dalam DAS.................................................................. 599 xxx



Gambar 10.11 Sekuens evaluasi dan program aksi dalam sistem evaluasi dan perencanaan yang bersifat sekuensial dalam kerangka pengelolaan DAS Citarum untuk sumber daya air (kajian simulatif). Terlihat, hierarki kewenangan dari tingkat nasional ke lokal dan hierarki proses pengambilan keputusan dari kebijakan ke proyek.......................................................................... 607



xxxi