Analisa Debit Andalan Pada Das Batang Arau Dengan Menggunakan Model Soil And Water Assessment Tool (SWAT)
Mainstay Discharge Analysis at The Bottom of the Stem Using the Soil Water Assessment Tool ( SWAT  )
Maryam Afifa, Afla Dina, Elvi Roza Syofyan & Wisafri
Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang Kampus Limau Manis Padang 25163 Telp. 0751-72590 Fax. 0751-72576 Email : afifamaryam19@gmail.com, afladina1797 @gmail.com, syofyan_er@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Batang Arau is one of the rivers that flows in the city of Padang, the upstream part of the Batang Arau watershed  starting  from  the  Lubuk  Paraku  river  which  is  in  the  northeast  of  Padang  City,  with  a  water catchment  area  of  2,504  hectares  which  is  Dr.  Muhammad  Hatta,  Nature  Reserve  Area  Barisan  I  and  Arau downstream.  The  Batang  Arau  watershed  has  decreased  its  primary  forest  area  due  to  the  large  number  of additional settlements. The increase in residential area resulted in the land that was previously not waterproof. The  mainstay  discharge  always  increases  in  the  rainy  season  and  decreases  in  the  dry  season.  The  mainstay discharge in  the Batang  Arau  watershed is calculated using  the Fj  Mock method. The Batang  Arau  watershed also knows the mainstay discharge that occurred in 2010, 2012 and 2018 using the Soil and Water Assessment Tool  (SWAT) model. The analysis  was obtained from four processes, namely delineation of the  watershed, the formation  of  the  Hydrologic  Response  Unit  (HRU),  the  formation  of  climatological  data,  and  the  simulation process. For the HRU analysis of the Batang Arau watershed, it was obtained 7 sub-watersheds, the dominant HRU, namely primary dryland forest, was 74.68%.
Keywords: Land use, SWAT, HRU, Mainstay discharge

## PENDAHULUAN
Perencanaan  suatu  lahan  sangat berpengaruh terhadap karakteristik hidrologi  suatu  DAS.  Secara  geografis, DAS  Batang  Arau  terletak  pada  0’  48’ sampai  dengan  0’  56’  S  dan  100’  021’ sampai  dengan  100’  33’  BT  dengan ketinggian  0  sampai  dengan  1.210  m  dari permukaan  laut  (dpl).  (  BAPEDAS  Kota Padang ).
DAS  sangat  berpengaruh  terhadap kebutuhan  air  baku  disuatu  daerah.  Air baku  merupakan  air  yang  dibutuhkan dalam  proses  produksi  maupun  air  untuk kebutuhan sehari-hari yang pada umumnya berasal dari air hujan, air danau, air tanah, dan air sungai (Rau, 2012).
Daerah  bagian  hulu  DAS  Batang Arau digunakan sebagai daerah konservasi tempat  penyimpanan  dan  penyuplai  air (bufferzone)  bagi  wilayah  Kota  Padang
( Bappeda  Kota  Padang ).  DAS  Batang Arau  terletak  di  Kota  Padang  mempunyai luas  174,675  km²  dengan  13  Sub  DAS yang  mengalir  sepanjang  Batang  Arau. Dalam kurun waktu 10 tahun ini perluasan hutan  rakyat  /  lading  petani  mengalami peningkatan,  hal  ini  ditandai  adanya perubahaan  lahan  seperti  hutan  lahan kering  sekunder  mengalami  perubahaan yang cukup besar tahun 2006 (846.09 ha), 2015(2959.65ha),pertanian  lahan  kering tahun  2006  (0  ha)  sedangkan  tahun  2015 (1521.98  ha)  dan  juga  pemukiman  tahun 2006  (3494.05  ha)sedangkan  tahun  2015 (3677.16 ha).
Batang  Arau  merupakan  sungai yang sangat tercemar yang ada dikawasan Kota  Padang.  Pada  bagian  hulu  sungai merupakan  tempat  pembuangan  limbah dari pabrik semen, pabrik sawit dan pabrik karet.  Bagian  tengah  terdapat  limbah
rumah  sakit  dan  klinik  kecil.  Pada  bagian hilir  merupakan  tempat  pembuangan limbah  pasar  raya,  dan  dibagian  muara juga  menjadi  tempat  pembuang  limbah kapal. .
Pada  DAS  Batang  Arau  perlu dilakukan  perbaikan  DAS  salah  satunya dengan  cara  pernecanaan  tataguna  lahan menggunakan beberapa aspek yang sistematik.  Hubungan  antara  penggunaan lahan  dan  hidrologi  dapat  dihitung menggunakan  suatu  model  hidrologi. Pemodelan  hidrologi  dapat  menghitung debit  andalan  yang  terdapat  dalam  suatu Sub DAS Batang Arau.

## METODOLOGI
Gambar 1. DAS Batang Arau
Pengumpulan  peta  dan  data  dapat dilakukan  sebagai  pendukung  kegiatan penelitian. Peta dikumpulkan paling utama yang mendukung operasional model SWAT.
Data  yang  dikumpulkan  yaitu  data primer  dan  sekunder  baik  dari  data penelitian sebelumnya maupun dari instansi  –  instansi  terkait.  Peta  dan  data yang  perlu  dikumpulkan  terdiri  dari data sekunder dan data primer.
a. Pengumpulan Data Sekunder Pengumpulan data sekunder antara lain :
- Peta  dan  Data  Tanah,  yang  mana diperoleh  dari  data  Global  yang sudah teruji empirisnya.
- DEM 30 x 30 m dari DEMNAS.
- Data  Klimatologi  stasiun  Gunung Nago  maksimum  dan  minimum  dari tahun 2009 sampai 2018.
- Data  curah  hujan  harian  Stasiun Ladang  Padi,  Stasiun  Gunung  Nago dan  Stasiun Bungus dari tahun 2009 sampai  2018  dari  PSDA  Kota Padang.
b. Pengumpulan Data Primer
Pengumpulan data Primer antara lain :.
- Peta penggunaan lahan yang
diperoleh dari United States Geological Survey ( USGS ).

## Pengolahan Data Input
Tahapan  yang dilakukan adalah :
a. Delineasi daerah Observasi Dengan  menggunakan  perangkat  lunak MapWindows/MicrosoftNetDapat dilakukan Proses delineasi menggunakan data DEM SRTM dengan resolusi  30  meter.  Daerah  observasi akan  didelineasi  berdasarkan  batas topografi  alami  DAS.  Metode  yang digunakan dalam proses delineasi adalah  metode  threshold,  yang  mana nilai  threshold  baik  besar  maupun  kecil dapat  digunakan  untuk  menentukan jumlah  jaringan  sungai  yang  terbentuk. Jadi, semakin besar nilai threshold yang dimasukkan, maka semakin kecil jumlah  jaringan  sungai  yang  terbentuk, begitupun sebaliknya.
b. Pembentukan Hydrologic Response Unit ( HRU )
Pada aplikasi SWAT Wilayah hidrologi dapat  dibentuk  berdasarkan  pembuatan Hydrological  Response  Unit (HRU). HRU  mengambarkan  pengaruh  suatu wilayah  terhadap  faktor  hidrologi  yang terjadi pada wilayah tersebut, pembagian wilayah tersebut berdasarkan karakteristik tanah, tataguna lahan, dan kemiringan lahan.
Input  peta  tanah  dan  penggunaan  lahan harus  dalam  koordinas  sitem  UTM,  dan dalam  format  raster.  Selanjutnya  faktor kemiringan  yang  digunakan  dalam menentukan HRU dibagi dalam beberapa  pembagian  menurut  yakni  5, 15,  25,  sampai  40.  Threshold  dari persentase  total  luasan  yang  digunakan untuk landuse (10%),  jenis  tanah  (5%), dan Slope (5%) yang memiliki persentase  luasan  yang  lebih  kecil  dari threshold yang ditentukan untuk diabaikan.  (Irsyad,  2011)  Model  SWAT ini  menggunakan  Satuan  yaitu  Satuan Peta Tanah (SPT) yang digunakan untuk menghitung pembagian wilayahnya.
c. Pengabungan  HRU  dengan  data  iklim Setelah  satuan  analisis  terbentuk  baru dilakukan  Proses  penggabungan  HRU dan data iklim. Pada tahap ini dilakukan periode simulasi terlebih dahulu kemudian  baru  dilakukan  pemasukan data iklim.
Pembuatan  basis  data  iklim  dilakukan untuk  membuat  data  generator  iklim ( weather  generator  data )  terdiri  atas  14 parameter  input  yang  harus  dihitung terlebih  dahulu  berdasarkan  data  iklim. Selain  itu  juga  dibutuhkan  pembuatan file input data curah hujan ( rainfall data ) tahun  2009  hingga  2018  yang  berasal dari stasiun pengamatan Bendung Gunung Nago dan data iklim tahun 2009 hingga  2018  berasal  dari  Stasiun  Badan Meteorologi  Klimatologi  dan  Geofisika
(BMKG) di Kota Padang.
d. Simulasi dan Kalibrasi
Dalam input model SWAT, terdapat 500 parameter yang digunakan dalam simulasi. Tetapi parameter tersebut tidak seluruhnya  dapat  digunakan  karena adanya  keterbatasan  waktu  dan  data. Pemilihan  parameter  yang  dominan dilakukan  hingga  didapatkan  hasil  yang mendekati kondisi sebenarnya.
e. Parameterisasi Input Simulasi
Parameterisasi  yang  dilakukan  dalam simulasi menggunakan SWAT. Langkah-langkah  dalam  pengoperasian SWAT adalah sebagai berikut.
1. Setelah  program  telah  dilakukan instalasi,  masukkan  SWAT TxInOut directory dipilih  sebagai  sumber  data untuk proyek baru.
2. Kemudian pilih satu program kalibrasi  yang  tersedia  (SUFI,  GLUE,
ParaSol, MCMC).
3. Setelah proyek diberi nama, tentukan  lokasi  penyimpanan  proyek. Diharapkan  file  tersebut  terletak  di  luar folder  yang  ada  di  hardisk  agar  mudah disimulasikan.
4. Pada  tampilan project  explorer window terdapat menu masukan kalibrasi yang berisi data parameter yang akan dikalibrasi. Menu kalibrasi tersebut merupakan parameter yang akan diteliti.
5. Setelah  nilai  parameter  diubah, proses  kalibrasi  dijalankan  dengan tombol execute pada tool bar .

## Diagram Alir Penelitian
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa HRU Pada analisa HRU, diperoleh kemiringan  pada  DAS  Batang  Kuranji dengan level kemiringan sebagai berikut.
- Agak datar  : kemiringan 1 – 3%
- Agak landai: kemiringan 3 – 8%
- Bergelombang : kemiringan 8 – 15%
- Berbukit kecil  : kemiringan 15 – 25%
- Agak curam      : kemiringan 16 – 25%
- Berbukit : kemiringan 25 – 40%
- Pegunungan     : kemiringan >40%
MULAI
DATA IKLIM DATA KONTUR TANAH 1. DEM 2. Jaringan Sungai 3. Outlet 4. Batas Sub DAS 5. Kemiringan Lereng HRU Mengisi  Input Tabel Kalibrasi Model Output Erosi Debit Andalan SELESAI PENGGUNAAN LAHAN NO YES Validasi Model
Gambar 3. Kemiringan DAS Batang iArau berdasarkan analisis HRU
Hasil  analisis  cluster  pada  DEM SRTM  ini  diperoleh  7  sub  DAS  dengan luas  area  yang  bervariasi.  Berdasarkan gambar  4  terlihat  bahwa  subDAS  yang mempunyai luas terbesar adalah subDAS t dan yang terkecil adalah subDAS 2.
Gambar 4. Peta DAS Batang Arau yang diperoleh berdasarkan analisis cluster DEM

## SRTM

## Klasifikasi Kelas Penggunaan Lahan
Perubahan Hydrologic  Response Unit (HRU)  dapat  diamati  berdasarkan perubahan  tutupan  lahan,  karena  HRU merupakan  tumpang  tindih  dari  penutup lahan,  lereng,  dan  karakteristik  tanah. Perubahan penutup lahan yang terjadi pada suatu  wilayah  fenomenanya  dapat  diamati dengan  menggunakan  citra  satelit  multi waktu.  Selain  perubahan  penutup  lahan secara temporal, jumlah kelas saat klasifikasi  juga  akan  mempengaruhi  pola tutupan lahan. Pada penelitian ini digunakan  dua  tahap  klasifikasi  penutup lahan  di  DAS  Batang  Arau  berdasarkan
citra  Landsat.  Pada  tahap  2010,  2012,  dan 2018 diperoleh 7 klasifikasi tataguna lahan seperti  hutan  lahan  kering  primer,  hutan lahan  kering  sekunder,  semak  belukar rawa,  pemungkiman,  sawah,  pertanian lahan  kering,  pertanian  lahan  kering campur semak.
Gambar 5. HRU hutan lahan kering primer
Gambar 6. HRU semak belukar rawa
Gambar 7. HRU hutan lahan kering sekunder
Gambar 8. HRU pemungkiman
Gambar 9. HRU sawah
Gambar 10. HRU pertanian lahan kering
Gambar 11. HRU pertanian lahan kering campur semak
Pada  tahun  2010-2018,  perubahan HRU  yang  paing  dominan  terjadi  pada subDAS  3.  Hal  ini  terjadi  karena meningkatnya pertumbuhan pemukiman di daerah  tersebut.  Pemukiman  meningkat sebesar  30%  dalam  periode  3-5  tahun sekali.  Pada  subDAS  1,  luas  pertanian lahan kering campur semak juga berkurang  rentang  tahun  2010-2018.  Ini disebabkan karena meningkatkannya jumlah  pembangunan  yang  mengubah lahan  kering  menjadi  pemungkiman.  Pada umumnya  DAS  Batang  Arau  bagian  hulu dominannya  adalah  hutan  hijau,  hutan campur,  dan  sawah,  dan  lahan  pertanian kering  campur  semak.  Sedangkan  pada daerah  hilir  dan  muara  didominasi  oleh pemukiman dan transportasi.

## Analisis Debit Andalan
Untuk  menghitung  debit  andalan pada  DAS  BatangArau,  digunakan  tiga stasiun  curah  hujan  yaitu  stasiun  Gunung Nago,  Ladang  Padi  dan  stasiun  Bungus. Masing-masing  menggunakan  periode  10 tahun,  data  curah  hujan  yang  digunakan yaitu  curah  hujan  maksimum  perlimabelas hari pada tahun 2009 sampai dengan tahun 2018.  Sedangkan  untuk  permodelan  debit pada  SWAT  dibutuhkan  data  curah  hujan harian. Selanjutnya,  data  yang  dibutuhkan adalah  data  cuaca/temperatur,  kelembaban udara,  kecepatan  angin,  dan  penyinaran matahari  yang  mana  akan  mempengaruhi kondisi  hidrologi  suatu  DAS.  Cuaca  dapat diartikan  sebagai  keadaan  atmosfer  pada suatu  saat  dan  sifatnya  selalu  berubah- ubah,  sedangkan  iklim  dapat  diartikan sebagai  keadaan  cuaca  rata-rata  dalam periode lama.
Analisis  data  yang  dilakukan  secara manual  yaitu  menghitung  evapotranspirasi ( 𝐸𝑇 0 ) dengan menggunakan metode
Penman Modifikasi. Dengan rumus: 𝐸𝑇 0 = 𝑐 ×  𝑊 × 𝑅𝑛 + (1 − 𝑊) × 𝑓(𝑈) ×
(𝑒𝑠−𝑒𝑎) (3)
Lalu  dilanjutkan  dengan  menghitung  debit andalan  menggunakan  metode  FJ  Mock. Metode  ini  cocok  digunakan  untuk  daerah
yang  memiliki  curah  hujan  yang  cukup tinggi seperti Sumatera Barat.
Gambar 12. Grafik simulasi debit andalan
metode FJ. Mock
Gambar 13. Grafik simulasi debit andalan permodelan SWAT
Gambar 14. Grafik perbandingan debit andalan metode FJ. Mock dengan SWAT
tahun 2010
Gambar 15. Grafik perbandingan debit andalan metode FJ. Mock dengan SWAT tahun 2012
Gambar 16. Grafik perbandingan debit andalan metode FJ. Mock dengan SWAT tahun 2018

## SIMPULAN
Berdasarkan  tujuan  dan  hasil pembahasan  dari  penelitian  yang  telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Perhitungan  debit  andalan  dengan model  SWAT  dan  Fj  Mock  diperlukan data  DEM,  tanah,  tutupan  lahan, Klimatologi,  dan  Curah  Hujan.  Pada tahun 2010-2018, perubahan jumlah dan luas  HRU  mempengaruhi  akumulasi aliran  permukaan  dan  debit  andalan secara temporal. Hal ini disebabkan oleh koefisien runoff yang  meningkat  akibat perubahan penggunaan lahan pada DAS
Batang  Arau.  Kenaikan  koefisien  setiap tahunnya bisa mencapai 0,1.
2. Untuk  sebaran  penggunaan  lahan,  DAS Batang  Arau  didominasi  oleh  hutan lahan  kering  primer  di  bagian  hulu. Sedangkan  di  daerah  hilir  berupa pertanian lahan kering, sawah, pemukiman,  pertanian  lahan  kering campur semak, dan semak belukar rawa. Kawasan  hutan  lindung  pada  bagian hulu  DAS  memiliki  persentase  luas sebesar74.68%. 3. Untuk  Erosi  pada  tahun  2010  dan  2012 mengalami peningkatan, sedangkan pada  tahun  2018  terjadi  penurunan dikarenakan terjadinya pengaruh perubahan  tutupan  lahan  pada  DAS Batang  Arau.  Pada  perhitungan  erosi dengan menggunakan model SWAT dan USLE  didapat  erosi  tertinggi  berada pada subDAS 6 karena adanya pertambangan batu kapur.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arnold  JG,  Kiniry  JR,  Srinivasan  R,
Williams JR, Haney EB, Neitsch SL. 2011.  Soil  and  Water  Assessment Tool : Input/Output File Documentation Version 2009. Texas: Agricultural  Research  Service  and
Texas AgriLife Research.
[2] Arsyad,  S.  2000.  Konservasi  Tanah dan  Air,  Serial  Pustaka,  IPB  Press  , Bagian Proyek Penelitian Sumberdaya Agroklimat dan Hidrologi  (BP2SAH)  dan  Bagian Proyek Pembinaan Perencanaan Sumber  Air  Ciliwung  -  Cisadane, 2004. Laporan Akhir Pengembangan Teknologi Dam Parit untuk Penanggulangan Banjir dan Kekeringan. Bogor: Balai Agroklimat dan Hidrologi Bogor.
[3] Asdak,  Chay.  2004.  Hidrologi  dan Pengelolaan  Daerah  Aliran  Sungai. Yogyakarta: Gadjah Mada University
Press
[4] Emiyati.  2012.  Hydrologic  Response Unit  (HRU)  dan  Debit  Aliran  Ci Rasea.  Tesis.  Depok:  Universitas Indonesia.
[5] Firdaus,  Gunadi.  2014.  Analisis Respon Hidrologi Terhadap Penerapan  Teknik  Konservasi  Tanah di Sub DAS Lengkong Menggunakan Model  SWAT.  Tesis.  Bogor:  Institut Pertanian Bogor
[6] Herdianto,  R.,  Syofyan,  E.  R.,  & Aguskamar.  (2013).  Pemanfaatan Informasi  Topografi  dan  Indeks Vegetasi  untuk  Studi  Dinamika
Proses  Hidrologi  Daerah  Aliran. Jurnal  Ilmiah.  POLI  REKAYASA.
Volume  8      Nomor  2,    April  2013.
ISSN : 1858-3709.
[7] Herdianto,  R.,  Istijono,  B.,  Syofyan, E. R., & Dalrino.(2018). Investigation  of  Pangkalan  Floods: Possible Reasons and Future Directions.  International  Journal  on Advanced  Science,  Engineering  and Information Technology, Vol.8
(2018) No. 6 , pp. 2510- 2515.
[8] Herdianto,  R.,  Syofyan,  E.  R., Hanwar,  S.,  Istijono,  B.,  &  Dalrino. (2017).  The  Investigation  of  1997
and  2015  El  Nino  Events  in  West
Sumatera,  Indonesia.  International
Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, Vol. 7 (2017) No. 2, pp. 418-423. [9] Naibaho,  Melodi.  2017.  Simulasi Model ArcSWAT Untuk Menganalisis  Aliran  Permukaan  di DAS  Anai  Hulu.  Skripsi.  Padang: Universitas Andalas.
[10] Neitsch,  S.L,  J.G.  Arnold,  J.R. Kiniry, J.R. Williams. 2005. Soil and
Water  Assessment  Tool  Theoretical Documentation Version 2005. Texas: Agricultural  Research  Service  and Texas Agricultural Experiment Station.
[11] Rahayu,  S.  dkk.  2009.  Monitoring Air di Daerah Aliran Sungai. ICRAF Asia tenggara.
[12] Syofyan. E. R, Saidi, A.,  Istijono, B., &  Herdianto,  R.  (2017).  Model Hidrograf Akibat Perubahan Tataguna Lahan DAS Batang Kuranji (Studi  Kasus    Sub  DAS  Danau Limau  Manis).  POLI  REKAYASA
Volume 13, Nomor 1, Oktober 2017.
[13] Syofyan. E. R, Saidi, A.,  Istijono, B.,
&  Herdianto,  R.  (2016).  Kajian Model  Hidrograf  Akibat  Perubahan Tataguna Lahan dengan

## Menggunakan  Data  Lapangan    DAS
Batang Air Dingin . POLI
REKAYASA  Volume  12,  Nomor  1, Oktober 2016.
[14] Syofyan,  E.  R.,    Saidi,  A.,    Istijono, B.,  Herdianto,  R.,    (2018).  The Hidrologic  Impacts  of  Land  Use Changes  in  the  Middle  and  Upper Catchment.  International  Journal  of
Civil  Engineering  and  Technology (IJCIET) 9 (11), 2018, pp. 997–1005.
[15] Syofyan,  E.  R.,    Saidi,  A.,    Istijono, B.,  Herdianto,  R.,    (2020).  The Changes  of  Runoff  with  DEM Resolution.  International  Journal  of
Recent  Technology  and  Engineering (IJRTE) ISSN: 2277-3878, Volume-8 Issue-6, March 2020.