PAPER PRAKTIKUM BIOMETRIKA HUTAN Kelompok 2(Kamis) DOSEN Dr.Ir. Budi Kuncahyo >> Simulasi Pendugaan Debit Sub DAS Ciliwung Hulu

MAKALAH BIOMETRIKA HUTAN

Simulasi Pendugaan Debit Sub DAS Ciliwung Hulu

Dosen:

Dr. Ir. Budi Kuncahyo, M.Si

Oleh:

Kelompok 2 (Kamis Pagi)

Febi Anggia Sri. P.                     E14110005

Elisabet T. Siregar                      E14110027

Tomi Yan Nurhuda                    E14110032

Zsasa Pangestika                        E14110033

Rian Febriawan                          E14110036

Ririn Dwitasari                           E14110041

 

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2014

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

PENDAHULUAN (file asli unduh disini)

Latar Belakang

Saat ini informasi hidrologi sudah menjadi kebutuhan penting bagi manusia untuk mendukung kehidupan, seperti memperkirakan besarnya banjir, memperkirakan jumlah air yang dibutuhkan atau dapat dimanfaatkan, memperkirakan jumlah air yang tersedia, mengendalikan fluktuasusi aliran sungai/debit dan lain-lain. Salah satu cara untuk mendapatkan informasi yang cepat terutama yang berbasis pada model sistem dinamik dapat dilakukan dengan memanfaatkan  software stella. Model ini dapat mensimulasikan perubahan yang terjadi  dan hasilnya dapat ditampilkan dalam suatu hasil analisis berupa grafis dan tabulasi. Analisis grafis akan dapat menggambarkan hubungan antar parameter atau variabel dalam bentuk grafis. Tren grafis bisa ditampilkan dalam grafis, batang dari variabel yang saling berhubungan. Analisis tabulasi menggambarkan hubungan antar variabel dalam wujud angka atau numeris.

Model stella ini akan digunakan untuk perhitungan fluktuasi debit aliran sungai dan skenario pengendalian debit pada Sub DAS Ciliwung Hulu. Untuk melakukan pemodelan ini diperlukan data luas Sub DAS Ciliwung Hulu, intensitas hujan, jenis dan luas tutupan lahan dan koefisien aliran sungai Sub DAS Ciliwung Hulu. Sub DAS Ciliwung Hulu merupakan salah satu pemasok air yang penting bagi DKI Jakarta. Kerusakan ekologis di DAS Ciliwung yang terjadi saat ini, seperti meningkatnya lahan kritis dengan tingkat erosi dan sedimentasi yang tinggi, fluktuasi debit yang tinggi antara musim kemarau dan penghujan, merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya banjir dan tanah longsor di beberapa daerah Sub DAS Ciliwung Hulu. Ini menandakan Sub DAS Ciliwung Hulu semakin tidak sehat dengan perbedaan debit air musim kemarau dan musim penghujan yang tinggi. Semua ini terjadi karena perilaku manusia yang tidak ramah lingkungan seperti tidak peduli kepada lingkungan khususnya di Sungai Ciliwung, dimana sampah banyak yang dibuang langsung ke sungai, diperparah limbah rumah tangga yang dibuang ke sungai. Hal tersebut harus didukung dengan perencanaan tata ruang yang baik dan sinergis antara hulu dengan hilir.

Kerusakan sumberdaya lahan DAS menuntut usaha-usaha perbaikan untuk peningkatan kembali kualitas lahannya. Penggunaan suatu model hidrologi adalah salah satu cara yang banyak digunakan untuk merencanakan pengelolaan DAS karena dapat menghemat waktu dan biaya. Dalam model ini ditampilkan data fluktuasi debit dan dibuat skenario untuk mengendalikan debit di Sub DAS Ciliwung Hulu, sehingga dapat mencegah terjadinya bencana banjir dan tanh longsor di beberapa daerah Sub DAS Ciliwung Hulu.

Tujuan

Tujuan dari penulisan paper ini adalah melakukan pendugaan terhadap fluktuasi debit aliran sungai dan pembuatan skenario untuk mengendalikan debit di Sub DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan perangkat lunak STELLA.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

METODOLOGI(file asli unduh disini)

Waktu dan Tanggal

Analisis yang dilakukan menggunakan data Sub DAS Ciliwung Hulu seluas  ±  15  092.15  Ha. Secara  administrasi  berada  di  wilayah  administrasi Kabupaten Bogor dan Kota Bogor. Pengolahan  data, analisis  data serta pembuatan model  dilakukan  pada  bulan Desember  2014  di  Departemen Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan

Data yang digunakan terdiri dari data sekunder berupa data  koefisien aliran permukaan dari masing-masing tutupan lahan di sub Sub DAS Ciliwung Hulu yang diperoleh dari Direktorat Jenderal Planologi Kehutanan (2013) serta data intensitas hujan dan luas tutupan lahan Sub DAS Ciliwung Hulu diperoleh dari hasil penelitian di Sub DAS Ciliwung Hulu oleh Cecilya Budiaman (2014). Alat pendukung dalam pembuatan paper ini adalah Microsoft Word 2010 dan software Stella 9.0.2.

Prosedur

Pendugaan debit puncak di Sub DAS Ciliwung Hulu dalam paper ini digunakan metode rasional. Formula  ini  menentukan  debit  puncak dengan persamaan (Asdak 2002; Arsyad 2010) :

Qp = 0,0028 C.I.A  .........................................(1)

Dimana,           Qp = debit puncak (m³/dt)

                        C = koefisien aliran permukaan

                        I = intensitas hujan (mm/jam)

                        A= luas areal (ha)

            Pembuatan pemodelan sistem menggunakan Software Stella 9.0.2 dengan tahapan pemodelan sebagai berikut

1.      Formulasi Model Konseptual

Pada fase ini, sistem dituangkan kedalam sebuah konsep untuk mendapatkan gambaran secara menyeluruh tentang model yang dibuat. Tahapan yang dilakukan pada fase ini adalah penetapan tujuan, batasan sistem, penggolongan komponen, identifikasi hubungan antar komponen, penyajian  model konseptual dan penggambaran model konseptual yang diharapkan.

2.      Spesifikasi Model

Tahapan yang dilakukan pada fase ini adalah pemilihan model, penetapan basic time unit, identifikasi bentuk persamaan hubungan antar variabel, pendugaan parameter persamaan, dan penyajian model persamaan.

3.      Evaluasi Model

Tahapan yang dilakukan pada fase ini adalah menilai struktur dan hubungan fungsional yang ada dalam model, mengevaluasi perilaku model, menguji hasil dugaan model dengan data yang dikumpulkan dari sistem nyata dan melakukan analisis kepekaan.

4.      Penggunaan Model

Tahapan yang dilakukan pada fase ini adalah melakukan pengujian terhadap hipotesis yang telah disusun, melakukan pendugaan terhadap parameter penting, melakukan simulasi melalui perubahan input untuk mengetahui perubahan perilaku model serta melakukan percobaan untuk perbaikan manajemen.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

HASIL DAN PEMBAHASAN (file asli unduh disini)

Hasil

Gambar 1. Model sebelum skenario.

Gambar 2. Model setelah skenario.

Gambar 3. Grafik sebelum skenario.

Gambar 4. Grafik setelah skenario.

     style="display:block; text-align:center;"
     data-ad-layout="in-article"
     data-ad-format="fluid"
     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"
     data-ad-slot="6345313352">

Pembahasan

Tahapan pembuatan model meliputi identifikasi isu, tujuan dan batasan,

konseptualisasi model, spesifikasi model, evaluasi model, penggunaan model.  Identifikasi isu atau masalah sangat penting dilakukan untuk mengetahui dimana sebenarnya pemodelan perlu dilakukan. Ini penting dilakukan karena kesalahan melakukan identifikasi isu berakibat kesalahan melihat permasalahan secara tepat. Isu harus dinyatakan dengan jelas dengan kalimat sebaiknya bersifat netral, tanpa prasangka-prasangka yang tidak disertai dengan bukti-bukti dilapangan. Berikutnya tujuan pemodelan akan menentukan metode pemodelan, ketelitian pemodelan dan jenis pemodelan. Sedangkan batasan adalah kejelasan apa yang termasuk dan tidak termasuk kedalam pemodelan.

Isu yang diangkat dalam paper ini adalah bencana banjir di Jakarta akibat meluapnya sungai Ciliwung. BPDAS Citarum˗Ciliwung 2011, kejadian banjir yang terjadi pada tahun 2007 telah merendam hampir 70% wilayah DKI Jakarta, dan sebagian wilayah Kabupaten Bogor. Selain itu banjir besar juga terjadi pada tahun 2012, terjadi akibat meluapnya sungai Ciliwung akibat sedimentasi dan penyempitan sungai serta hilangnya fungsi resapan air di daerah hulu (Surbakti 2013). Karena kejadian bencana tersebut diperlukan pemodelan untuk menduga debit aliran sungai dan pembuatan skenario pengendalian debit di Sub DAS Ciliwung Hulu sehingga banjir yang sering terjadi di Jakarta dapat diatasi. Pemodelan ini memiliki batasan wilayah Sub DAS Ciliwung Hulu, jangka waktu yang digunakan yaitu pada tahun 2014 sampai 2017. Dengan asumsi intensitas hujan per tahun sama dan daya tampung Sub DAS Ciliwung Hulu sama setiap tahunnya.

Tahap kedua dalam melakukan pemodelan adalah konseptualisasi model, yaitu fase dimana semua orang harusnya secara mudah dapat mengikuti pola pikir yang tertuang dalam model. Tahap kedua dalam analisis sistem adalah spesifikasi model konseptual. Tahap ini memiliki tujuan untuk membangun suatu kuantitatif dari model yang diinginkan serta bertujuan untuk perumusan makna sebenarnya dari setiap relasi yang ada dalam model konseptual. Tahap ketiga analisis sistem memiliki tujuan untuk mengevaluasi kesesuaian model dengan tujuan yang telah ditentukan. Pada fase ini dilakukan pengamatan kelogisan model dan membandingkan dengan dunia nyata atau model andal yang serupa jika ada.

Fase berikutnya adalah konseptualisasi model. Pada fase ini pemahaman kita akan sistem yang akan dimodelkan dituangkan dalam sebuah konsep yang untuk mendapatkan gambaran secara menyeluruh tentang model yang akan dibuat. Fase ini dimulai dengan mengidentifikasi semua komponen yang terlibat atau dimasukan dalam model.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

Ragam komponen yang dipakai dalam dinamika system terdiri dari state, driving variable, konstanta, auxilary variable, transfer material dan informasi dan source skin. State menyatakan titik akumulasi dari materi dalam sebuah sistem, dalam pemodelan ini contohnya adalah debit puncak pada sungai Ciliwung. Driving variable adalah peubah yang mempengaruhi model tetapi tidak mempengaruhi model, contohnya adalah intensitas hujan dan luas Sub DAS Ciliwung Hulu. Konstanta adalah nilai numerik yang menyatakan sebuah karakteristik yang tidak berubah, dalam pemodelan ini nilai koefisien aliran permukaan dari masing-masing tutupan lahan sebagai konstanta. Auxiliary variable adalah peubah yang muncul sebagai pembantu dalam menentukan laju aliran transfer materi, contoh dalam pemodelan ini adalah persen pertambahan perkebunan. Transfer informasi menyatakan transfer nilai dari suatu peubah, contohnya adalah luas DAS yang mempengaruhi debit dan materi menunjukan adanya transfer fisik atau materi pada periode waktu tertentu yang dapat terjadi, contoh materi dalam pemodelan ini adalah pertambahan perkebunan. Source skins menyatakan titik awal dan titik tujuan atau buangan dari transfer materi.

Dalam Pemodelan ini, antara 1 komponen dengan komponen lain memiliki interrelasi satu sama lain yang saling mempengaruhi. Hubungan ini digambarkan dengan grafik dua dimensi yang menyatakan basarnya debit aliran sungai di Sub DAS Ciliwung Hulu hulu pada setiap tahunnya yang dibuat menggunakan perangkat lunak Stella. Model ini dibuat untuk mengatasi bencana banjir di Jakarta yang diakibatkan oleh meluapnya sungai Ciliwung. Sehingga perlu dibuat skenario yang dapat mengatasi masalah tersebut. dalam model menjelaskan diantaranya pertambahan perkebunan, pengurangan pemukiman di sekitar DAS dan komponen lainnya akan mengendalikan debit puncak aliran sungai, sehingga maslah bencana banjir diharapkan akan teratasi.

Pada fase spesifikasi model dilakukan perumusan makna sebenarnya dari setiap relasi yang ada dalam model konseptual. Jika pada model konseptual, hubungan dua komponen dapat digambarkan dengan anak panah, maka pada fase spesifikasi model anak panah tersebut dapat berupa persamaan numeric dengan satuan-satuan yang jelas. Peubah waktu yang dipakai dalam keseluruhan model juga harus ditetapkan (Purnomo 2012).

Pada model yang dibuat menggunakan bentuk dasar perilaku model goal seeking yaitu umpan balik positif menghasilkan pertumbuhan sedangkan umpan balik negatif mencari keseimbangan dan ketidakberubahan (statis). Model ini menggunakan suatu rujukan dari berbagai sumber. Sumber yang dipakai antara lain data curah hujan dari BPDAS Citarum-Ciliwung, kemudian data klasifikasi tutupan lahan dan luas dengan asumsi presentase tutupannya dan koefisien aliran permukaan. Kemudian dari data-data tersebut dibuat skenario untuk menurunkan laju debit air sungai ciliwung. Batasan skenario yang digunakan hanya berlaku untuk Sub DAS Ciliwung Hulu dengn target penurunan debit selama 3 tahun.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

 Evaluasi model dilakukan dengan pengamatan kelogisan model dan membandingkan dengan dunia nyata atau model yang serupa jika ada (Purnomo 2012). Pemodelan dilakukan dengan mengganti skenario pada koefisien aliran permukaan atau luas tutupan lahan. Tutupan lahan yang ada di Sub DAS Ciliwung Hulu adalah perkebunan, pemukiman, tanah terbuka, sawah, semak, hutan primer lahan kering, hutan sekunder lahan kering dan hutan tanaman. Masing-masing tutupan lahan memiliki konstanta koefisien aliran permukaan yang tetap. Untuk melakukan skenario dilakukan perubahan input yaitu dengan perubahan luas dari tutupan lahan. Dengan skenario penambahan areal berhutan tersebut saat mendekati tahun 2017 untuk menurunkan dan mengendalikan debit di Sub DAS Ciliwung Hulu tercapai.

Pada pemodelan initidak dilakukan uji sensitivitas pada model pertama karena variabel intensitas hujan per tahun serta luas Sub DAS tersebut diasumsikan sama setiap tahunnya. Dilakukan uji sensitivitas pada model kedua dengan mengubah koefisien aliran permukaan. Uji sensitivitas dilakukan dengan mengubah-ubah besaran peubah, kemudian mengamati dampaknya pada keluaran model serta tidak semua peubah memengaruhi model sama besarnya (Purnomo 2012). Perilaku model didukung dengan data sistem di dunia nyata dan beberapa data hasil rekayasa. Apabila model dibuat tidak sesuai dengan perilaku dunia nyata yang kompleks bukan berarti model tersebut gagal dibuat. Menurut Lee (1993) dalam Purnomo (2012) menyatakan perilaku dari sistem alam tidak dapat dipahami dengan lengkap sehingga prediksi perilakunya sulit dilakukan. Yang terpenting adalah kegunaan model tersebut untuk memenuhi asumsi manusia dalam memahami sistem alam.

Pengujian hipotesis dilakukan dengan melalukan pendugaan debit puncak yang terjadi di Sub DAS Ciliwung Hulu pada kondisi tahun 2014. Dari hasil debit tersebut didapat debit yang melebihi daya tampung dari Sub DAS Ciliwung Hulu yaitu 238.40 m³/dt, dimana daya tampung Sub DAS Ciliwung Hulu tersebut adalah 200 m³/dt. Debit yang terjadi pada tahun 2014 melebihi daya tampung dari Sub DAS Ciliwung Hulu yang menyebabkan terjadinya banjir di Jakarta, oleh karena itu perlu dilakukan skenario untuk pengendalian debit di Sub DAS Ciliwung Hulu. Luas Tutupan lahan yang diskenariokan adalah pertambahan luas hutan skunder lahan kering sebesar 14%, dan berkurangnya hutan tanaman sebesar 4%, perkebunan sebesar dan pemukiman 5%. Perubahan luas dari dari masing-masing tutupan lahan akan merubah koefisien aliran permukaan total yang terjadi di Sub DAS Ciliwung Hulu. Nilai koefisien aliran permukaan total diperoleh perkalian antara koefisien aliran permukaan masing-masing tutupan lahan dengan luas masing-masing tutupan lahan yang kemudian di bagi dengan total luas areal Sub DAS Ciliwung Hulu. Kemudian diperoleh nilai debit puncak dari hasil skenario dari perkalian antara faktor koefisien aliran permukaan total, intensitas hujan, dan luas areal Sub DAS Ciliwung Hulu. Untuk memperoleh debit puncak yang lebih rendah dari 200 m³/dt tercapai pada tahun 2017. Tercapainya target pengendalian debit puncak ini menunjukan skenario model yang dibuat berhasil mengendalikan fluktuasi debit puncak dengan menggunakan asumsi konversi tutupan lahan yang terjadi. Debit puncak yang terjadi pada tahun 2017 adalah 196.11 m³/dt.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

SIMPULAN (file asli unduh disini)

Isu yang diangkat dalam paper ini adalah bencana banjir di Jakarta akibat meluapnya sungai Ciliwung. Dari hasil pendugaan pada tahun 2014, daya tampung debitnya melebihi kapasitasnya yaitu 238.40 m³/dt, dimana daya tampung Sub DAS Ciliwung Hulu hanya 200 m³/dt. Maka dilakukan pendugaan terhadap fluktuasi debit puncak pada Sub DAS Ciliwung Hulu dengan metode rasional. Dilakukan pembuatan skenario dengan mengubah koefisien aliran permukaannya untuk mengendalikan debit di Sub DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan perangkat lunak STELLA. Perubahan luas dari dari masing-masing tutupan lahan akan merubah koefisien aliran permukaan total yang terjadi di Sub DAS Ciliwung Hulu. Target pengendalian debit tercapai di tahun 2017 dengan debit puncak sebesar 196.11 m³/dt. Tercapainya target pengendalian debit puncak ini menunjukan skenario model yang dibuat berhasil mengendalikan fluktuasi debit puncak.

DAFTAR PUSTAKA (file asli unduh disini)

Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Bogor (ID): IPB Press.

Asdak C. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta (ID): UGM Press.

Budiaman C. 2014. Alih ragam hujan menjadi debit di sub DAS Ciliwung Hulu. [skripsi]. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor.

Purnomo H. 2012. Pemodelan dan Simulasi untuk Pengelolaan Adaptif Sumber Daya Alam dan Lingkungan. Indonesia(ID) : IPB Press.

(file asli unduh disini)