ANALISIS ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL SWAT DI DAS BILA SULAWESI SELATAN

## ANALISIS ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL SWAT DI DAS BILA SULAWESI SELATAN
( The Analysis of Surface Runoff Using SWAT Model in Bila Watershed, South Sulawesi )

## IQRIMA STADDAL

## TENAGA PENGAJAR PROGRAM STUDI MESIN DAN PERALATAN PERTANIAN POLITEKNIK GORONTALO

## ABSTRAK
Aliran  permukaan  merupakan  air  yang  tidak  dapat  masuk  kedalam  tanah  akibat  kejenuhan  tanah yang  menghambat  proses  infiltrasi.  Apabila  kapasitas  infliltrasi  lebih  kecil  daripada  curah  hujan maka  akan  terjadi  aliran  permukaan  yang  selanjutnya  menyebabkan  banjir.  DAS  Bila  merupakan DAS  prioritas yang  berarti  memiliki  tingkat  kritis yang harus  segera  diselamatkan. Tiap tahunnyan DAS  Bila  menyebabkan  banjir,  kekeringan  dan  erosi  sehingga  dibutuhkan  model  hidrologi  yang dapat Menggambarkan proses perubahan pada DAS Bila. Penelitian ini bertujuan untuk memprediski aliran  permukaan  menggunakan  model  SWAT.  Berdasarkan  data  debit  harian  pada  bulan  Januari sampai November 2006 dan 2011, didapatkan hasil kalibrasi nilai R yaitu 0,81 dan NSE sebesar 0.64. Hasil  validasi  model  didapatkan  nilai  R  sebesar  0,81  dan  NSE  sebesar  0,55.  Hal  ini  menunjukkan bahwa model SWAT dapat memprediksi proses hidrologi di DAS Bila. Hasil penelitian menunjukkan bahwa  aliran  permukaan  bertambah  sebesar    40.3%,  seiring  terjadinya  perubahan  hutan  primer menjadi  hutan  sekunder.  Penggunaan  lahan  yang  mempengaruhi  besar  aliran  permukaan  adalah penggunaan  lahan  untuk  pemukiman,  sawah  dan  pertanian  lahan  kering  yang  masing-masing meningkat sebesar 44.1%, 56.8% dan 35%
Kata kunci : Aliran permukaan, DAS Bila, hutan primer, model SWAT, penggunaan lahan

## ABSTRACT
Surface runoff is water can not enter into the soil that inhibits the infiltration process. If infiltration capacity  is  smaller  than  the  rainfall,  it  will  occur  subsequent  runoff  and  causes  flooding.  Bila watershed is a priority watersheds which means it has a critical level that must be saved. Each year Bila  watershed  cause  floods,  drought  and  erosion  that  takes  necessary  a  hydrological  model  to describe the process of change in Bila watershed. This study aims to predict runoff used SWAT model. Based on the daily discharge from January to November 2006 and 2011, showed the calibration value of  R is  0.81  and  the NSE  is  0.64.  Model  validation  results obtained R  value  of  0.81  and  0.55  NSE. This  shows  that  SWAT  model  can  predict the  hydrological  processes  in  BIla  watershed.  The results showed  that the surface  runoff  increased  by 40.3%,  due to  changes  in  primary  forests to  secondary forests. Landuse for settlement, wetland and dryland farming were the highest contribution of surface runoff, increased by 44.1%, 56.8% and 35%
Key words : Bila watershed, forestry, landuse, surface runoff, SWAT model

## 1. PENDAHULUAN
Aliran  permukaan  adalah  bagian  dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju  ke  sungai,  danau  dan  lautan.  Aliran permukaan  berlangsung  ketika  jumlah  hujan melampaui laju infiltrasi air ke dalam tanah (Asdak 2007).
Aliran  permukaan  merupakan  faktor hidrologi  terbesar  yang  dapat  menyumbang  debit pada  saat  terjadi  banjir.  Volume  aliran  permukaan dalam  jumlah  besar  dan  terus-menerus  dapat mengakibatkan  erosi  yang  mengangkut  partikel- partikel  tanah  dan  mendeposisikan  pada  badan- badan  air  seperti  sungai,  danau,  waduk  dan sebagainya.  Makin  besar  jumlah  sedimen  yang terbawa  oleh  aliran  menunjukkan  kondisi  DAS yang tidak sehat (Yustika 2013).
Tingkat sedimentasi DAS
Bila diperkirakan  mencapai  3-4  cm  per  tahunnya (Nurkin 1994) kemudian meningkat menjadi 15-20 cm  per  tahun  (Bappedal,  2000).  Tingginya  tingkat sedimentasi  DAS  Bila  menjadikan  DAS  Bila masuk  dalam  daftar  DAS  kritis  dengan  prioritas  1 (DEPHUT 1998).
Analisis  aliran  permukaan  DAS  Bila dilakukan  dengan  menggunakan  bantuan  model SWAT  (Soil  Water  Assessment  Tools).  Model SWAT dapat menganalisis aliran permukaan secara spasial  sehingga  daerah  yang  menghasilkan  aliran permukaan  terbesar  akan  diketahui  dan  lebih mudah untuk dilakukan penanganan lebih dini
Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis aliran permukaan DAS Bila menggunakan model SWAT dan melihat kontribusi aliran permukaan pada tiap penggunaan lahan DAS Bila

## 2. METODOLOGI

## 2.1. Metode Pengumpulan dan Pengolahan Data
Pengumpulan data berupa data primer dan data  sekunder.  Data  primer  berupa  pengumpulan sampel tanah untuk analisis fisika dan kimia tanah, pengecekan keadaan DAS Bila berupa penggunaan lahan,  pengelolaan  tanah  dan  tanaman  dan pengecekan saluran DAS. Data sekunder berupa :
1. Data DEM ASTER 30 m
2. Peta  digital  jenis  tanah  DAS  Bila  skala 1:250.000 dari Pusat Penelitian Tanah
3. Peta  penggunaan  lahan skala  1:100.000 tahun 2002  dan  2011  yang  diperoleh  dari  Badan Planologi
4. Data  curah  hujan  harian  tahun  2002  sampai tahun  2011  yang  diperoleh  dari  Balai  Besar Wilayah Sungai Pompengan-Jeneberang
5. Data  debit  aliran  sungai  harian  dari  tahun 2002  sampai  tahun  2011  yang  diperoleh  dari Balai  Besar  Wilayah  Sungai  Pompengan- Jeneberang
6. Data  iklim  harian  tahun  2002  sampai  tahun 2011 yang diperoleh dari Balai Besar Wilayah Sungai Pompengan-Jeneberang

## 2.2. Lokasi Penelitian
Penelitian  dilaksanakan  pada  bulan  Juli 2013  sampai  Agustus  2014  di  DAS  Bila.  Secara administrasi  DAS  Bila  terletak  di  tiga  Kabupaten yaitu  Kabupaten  Enrekang,  Kabupaten  Sidrap  dan Kabupetan Wajo. Bagian hulu DAS Bila terletak di Kabupaten Enrekang dan bagian hilir DAS terletak di  Danau  Tempe  Kabupaten  Wajo.  Luas  DAS secara keseluruhan adalah 172.819 Ha
Gambar 1 . Lokasi Penelitian

## 2.3. ANALISIS PENGOLAHAN DATA MODEL SWAT

## Pengolahan Data Topografi
Pengolahan  data  topografi  model  dengan menggunakan  data  DEM  ASTER  30  meter. Penyeragaman semua proyeksi peta dilakukan agar DEM  bisa  dioverlay  dan  dianalisis.  Sistem  UTM yang digunakan yaitu datum WGS 84 dengan zona wilayah Sulawesi Selatan 50S

## Deliniasi DAS
Proses  deliniasi  DAS  dilakukan  secara otomatis  oleh  model  setelah  pemilihan  titik  outlet DAS  ditentukan.  Model  SWAT  akan  membatasi daerah  penelitian  dan  membaginya  kedalam  sub DAS.

## Analisis Respon Unit  Hidrologi (HRU)
HRU  merupakan  analisis  hidrologi  yang
didapatkan dengan cara menggabungkan
karakteristik tanah, penggunaan lahan dan kemiringan lereng. Hasil tumpang susun peta tanah dan penggunaan lahan akan  memberikan informasi berupa data atribut yang terdapat pada tiap peta

## Pengolahan Data Iklim
Data  iklim  yang  dibutuhkan  berupa  data harian curah hujan, suhu maksimum dan minimum, radiasi  matahari  dan  kecepatan  angin.  Masing- masing  data  harian  periode  10  tahun  diolah  pada basis data WGN yang membutuhkan 14 parameter

## Run Model SWAT
Setelah tahapan
deliniasi
DAS,
pembentukan  HRU  dan  pengolahan  data  iklim selesai,  tahapan  terakhir  adalah  run  model  dan mensimulasikannya.  Hasil  keluaran  model  berupa file  dengan  format  TXT  dan  Microsoft  Access. Analisis  model  pada  masing  masing  sub  DAS, Reach dan HRU dapat dilihat menggunakan SWAT Plot dan Graphic .

## Kalibrasi dan Validasi
Simulasi  hidrologi  dalam  suatu  DAS hanya  dapat  diterima  apabila  telah  dilakukan validasi  dan  kalibrasi  secara  statistik.  Data  debit digunakan  untuk  melakukan  kalibrasi  model. validasi  dan  kalibrasi  dinilai  dengan  regresi  nilai determinasi (R 2 ) dan Nash-Sutcliffe model Efficiency (NSE). Nilai R 2 menggambarkan
hubungan  seberapa  jauh  antara  hasil  simulasi  dan hasil pengamatan yang nilainya antara 0-1. Kisaran NSE  antara  -∞  and  1.0,  NSE  =  1  merupakan  nilai optimal.  Nilai  antara  0.0  dan  1.0  secara  umum menunjukkan  tingkat  kemampuan  model  dalam melakukan simulasi dapat diterima
Keterangan :
Y iob, hasil pengukuran yang dievaluasi Y isim, hasil nilai model
Y mean, rata-rata  hasil  pengukuran  yang  dievaluasi, dan n adalah banyaknya data

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Analisis Deliniasi DAS
Total  luasan  DAS  Bila  adalah  172.819  ha sedangkan  total  luasan  yang  dihasilkan  model SWAT adalah  155.288  ha.  Luasan DAS berkurang disebabkan  batasan  dari  penelitian  yang  tidak mengambil Danau Tempe sebagai daerah penelitian.  Dari  hasil  deliniasi  DAS  menggunakan model  SWAT  terbentuk  23  sub  DAS  dengan jumlah HRU 378. Sub DAS 1 merupakan sub DAS terbesar  yaitu  19.3%  dari  total  luas  DAS  Bila, sedangkan  Sub  DAS  22  adalah  sub  DAS  terkecil sebesar 0.18%

## 3.2. Kalibrasi dan Validasi Model
Data  kalibrasi  yang  dibandingkan  yaitu data  debit  sungai  dari  tanggal  1  Januari  2006 sampai  dengan  30  Nopember  2006.  Periode  data dipilih  untuk  melihat  fluktuasi  debit  di  DAS  Bila saat  musim  kemarau  dan  musim  hujan.  Sebanyak 10 parameter yang paling sensitif terhadap keluaran model  adalah  CN_2,  ESCO,  EPCO,  Alfa_BF, GW_Delay,  GWQMN,  RCHRG_DP,  CH_N2, CH_K2  dan  SURLAG.  Hasil  kalibrasi  dari  10 parameter  yang  diinput,  diperoleh  nilai  koefisien deterministik sebesar 0.75 ( good ) dan NSE sebesar 0.70  ( satisfactory )  (Gambar  2).  Berdasarkan  nilai tersebut,  maka  model  SWAT  akurat  untuk dipergunakan dalam prediksi aliran permukaan
ANALISIS ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL SWAT DI DAS BILA SULAWESI SELATAN
y = 0.728x - 0.027
R² = 0.75 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50 100 150 Debit Si mulasi m3/s Debit Observasi m3/s y = 0.471x - 1.140 R² = 0.86 0 100 200 300 400 500 600 0 200 400 600 Debit Si mulasi m 3/s Debit Observasi m3/s
Gambar 2. Kalibrasi debit harian observasi dan debit harian simulasi
Validasi  dilakukan selama  11  bulan  mulai dari  1  Januari  2011  sampai  30  Nopember  2011. Parameter  yang  digunakan  pada  proses  validasi sama  dengan  parameter  kalibrasi.  Hasil  validasi model  menunjukkan  bahwa  perbandingan  debit observasi  dan  debit  simulasi  menghasilkan  R 2 sebesar  0.86  ( very  good )  dan  NSE  sebesar  0.62 ( satisfactory ).  Berdasarkan  nilai  tersebut,  maka model  SWAT  dapat  menggambarkan  keadaan hidrologi DAS Bila.
Gambar 3. Validasi debit harian observasi dan debit harian simulasi

## 3.3.
Analisis Kontribusi Aliran Permukaan
Hasil  model  SWAT  memperlihatkan bahwa terdapat 9 sub DAS (2, 3, 4, 7, 9, 10, 13, 14
dan  15)  sebagai  penyumbang  aliran  permukaan terbesar  pada  tahun  2006  kemudian  meningkat menjadi  12  sub DAS (1,  2, 3, 4, 5, 6,  7, 9,  10,  13, 14 dan 15) pada tahun 2011.
Tabel 1 menunjukkan analisis pada tingkat Sub  DAS . Sub  DAS  1,  5  dan  6  mengalami peningkatan persentasi aliran permukaan
dikarenakan perubahan hutan primer menjadi hutan sekunder.  Pengurangan  tutupan  vegetasi  di  sub DAS  1,  5  dan  6  mampu  meningkatkan  aliran permukaan  sebesar  40.3%.  Hal  ini  sesuai  dengan penelitian  yang  dilakukan  Zhang et  al (2009)  di DAS  Lao  Shi-Khan  menunjukkan  bahwa  aliran permukaan semakin meningkat dengan berkurangnya  tutupan  vegetasi  di  DAS  Lao  Shi- Khan  dan  ketika  dilakukan  penambahan  tutupan vegetasi  sebesar  20%  aliran  permukaan  semakin menurun.
Water yield pada masing-masing sub DAS memperlihatkan  total hasil air dari aliran permukaan,  aliran  lateral  dan  aliran  bawah  tanah. Semakin  banyak  aliran  permukaan  yang  terjadi mengakibatkan aliran lateral dan air tanah semakin berkurang.  Tahun  2011  sub  DAS  5  menghasilkan aliran  permukaan  sebesar  693  mm  atau  84.9%, aliran  lateral  sebesar  3.7  mm  dan  aliran  bawah tanah sebesar 22 mm, sehingga water yield menjadi 719 mm. Hal ini mengindikasikan bahwa hasil total dari water yield berasal dari aliran permukaan.
Analisis  Aliran  permukaan  berdasarkan HRU  (Tabel  2)  bertujuan  melihat  penggunaan lahan  yang  menghasilkan  aliran  permukaan terbesar.  Pemukiman  menjadi  penyumbang  aliran permukaan terbesar yaitu 299 mm pada tahun 2006 kemudian  meningkat  menjadi  535  mm  pada  tahun 2011,  disusul  oleh  sawah  sebesar  221  mm  dan meningkat menjadi 489 mm, pertanian lahan kering sebesar  213  mm  meningkat  menjadi  489  mm.  Hal ini  menunjukkan  bahwa  dalam  rentang  lima  tahun aliran  permukaan  pada  pemukiman,  sawah  dan pertanian  lahan  kering  meningkat  masing-masing sebesar 44.1%, 56.8% dan 35%.
ANALISIS ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL SWAT DI DAS BILA SULAWESI SELATAN
Tabel 1 . Aliran Permukaan hasil model SWAT
Catatan: SRO = aliran permukaan ( surface runoff ), WYLD = jumlah air ( water yield )
Tabel 2. Tabel aliran permukaan untuk berbagai penggunaan lahan
Sub DAS Tahun 2006 Tahun 2011 Hujan (mm) SRO (mm) % SRO dari CH WYLD (mm) Hujan (mm) SRO (mm) % SRO dari CH WYLD (mm) 1 1 705 490 28.8 713 1 049 676 64.5 869 2 1 721 815 47.4 955 1 059 711 67.2 851 3 1 736 585 33.7 988 811 558 68.8 666 4 1 711 612 35.8 994 1 195 841 70.4 936 5 1 736 469 27.0 993 816 693 84.9 719 6 1 719 419 24.3 831 1 092 852 78.0 911 7 1 736 666 38.3 651 839 636 75.8 674 8 1 736 374 21.6 716 1 768 523 29.6 964 9 1 736 788 45.4 730 1 703 1 048 61.6 1 140 10 1 736 825 47.5 604 1 645 1 250 76.0 1 312 11 957 203 21.2 615 875 242 27.6 514 12 935 230 24.6 609 825 198 24.0 502 13 1 736 900 51.8 755 1 069 694 64.9 842 14 1 736 807 46.5 741 1 069 825 77.1 922 15 1 729 843 48.8 532 1 615 1 369 84.8 1 403 Sub DAS Luas (Ha) Penggunaan Lahan Kemiringan Lereng (%) Aliran Permukaan (mm) Tahun 2006 Tahun 2011 6 18 159 HPLK >40 54.6 200 7 6 736 HSLK 15-25 66.4 222 15 25 576 BKRW 15-25 77.5 155 15 25 576 PDRT 15-25 78.8 128 7 6 736 SMBK 15-25 88.6 237 15 25 576 PMKN 0-8 299 535 9 10 415 SWH 15-25 221 489 7 6 736 PTLK 15-25 213 328
ANALISIS ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL SWAT DI DAS BILA SULAWESI SELATAN
Gambar 4 .  Aliran permukaan sub DAS tahun 2006 dan tahun 2011 Tingginya aliran permukaan pada pertanian  lahan  kering  disebabkan  faktor  vegetasi dengan  kerapatan  rendah  sehingga  mempercepat proses  aliran  permukaan  terjadi.  Asdak  (2007) menyatakan  bahwa  vegetasi  dapat  memperlambat kecepatan  aliran  permukaan  dan  memperbesar jumlah aliran permukaan yang tertahan dipermukaan  tanah  ( surface  detention )  sehingga menurunkan  laju  aliran  permukaan.  Penggenangan pada lahan sawah dan pengolahan tanah yang
intensif menjadi penyebab tingginya aliran permukaan. Menurut Kartasapoetra (2004), pengolahan  tanah  akan  mengakibatkan  agregat tanah  pecah  menjadi  butiran-butiran  tanah  yang kecil-kecil dan ada pula yang halus. Butiran-butiran tanah  yang  kecil  (partikel)  dan  yang  halus  akan terangkat dan terhanyutkan dengan berlangsungnya aliran permukaan ( runoff ) sedangkan sebagian akan terbawa  infiltrasi  dan  bagian  ini  biasanya  dapat menutupi  pori-pori  tanah  sehingga  infiltrasi  air  ke dalam  lapisan  lapisan  tanah  bagian  dalam  menjadi terhambat.
Daerah  pemukiman  merupakan  daerah yang  kedap  air  dikarenakan  daerah  pemukiman terdiri  dari  bangunan-bangunan  yang  terbuat  dari bahan-bahan  kedap  air  seperti  semen,  beton  dan batu  bata.  Hasil  penelitian  Ali et  a l  2011  di Pakistan  menunjukkan  bahwa  volume  aliran permukaan  dan  debit  puncak  aliran  semakin meningkat dengan pertambahnya daerah terbangun.

## 4. KESIMPULAN
Koefisien  determenistik  model  SWAT adalah  0.75-0.86  dan  nilai  NSE  adalah  0.62-0.70, hal  ini  berarti  bahwa  model  SWAT  dapat menggambarkan  keadaan  hidrologi  DAS  Bila  dan valid  untuk  digunakan  dalam  menganalisis  aliran permukaan.  Model  SWAT  memperlihatkan  bahwa volume  aliran  permukaan  bertambah  besar  seiring berkurangnya hutan  primer. Konversi hutan primer menjadi  hutan  sekunder  meningkatkan  volume aliran  permukaan  40.3%.  Penggunaan  lahan  yang memberikan  kontribusi  aliran  permukaan  adalah penggunaan lahan pemukiman, sawah dan pertanian  lahan  kering  yang  meningkat  masing- masing  sebesar  44.1%,  45.8%  dan  35%.  Hasil identifikasi  potensi  aliran  permukaan  sub  DAS model  SWAT  memperlihatkan  bahwa  Kecamatan Maiwa  di  Kabupaten  Enrekang,  Kecamatan  Pitu Riawa, Kecamatan Pitu Riase di Kabupaten Sidrap dan  Kecamatan  Maniang  Pajo,  Kecamatan  Tana Sitolo  di  Kabupaten  Wajo  merupakan  daerah dengan potensi terbesar sebagai penyumbang aliran permukaan.
ANALISIS ALIRAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN MODEL SWAT DI DAS BILA SULAWESI SELATAN

## DAFTAR PUSTAKA
Asdak  C.  2007. Hidrologi  dan  pengelolaan daerah  aliran  sungai .  Yogyakarta  (ID): UGM Pr. Ali  M,  Khan  SJ,  Aslam  I,  Khan  Z.  2011. Simulation  of  the  impacts  of  land-use change  on  surface  runoff  of  Lai  Nullah Basin  in  Islamabad,  Pakistan. Landscape and  Urban  Planning  Journal 102(1)271- 279.
Yustika  RD.  2103.  Pengelolaan  lahan  terbaik hasil simulasi model SWAT untuk mengurangi  aliran  permukaan  di  Sub  DAS Ciliwung  Hulu  [tesis].  Bogor  (ID):  Institut Pertanian Bogor.
Zhang  J,  Jiang  J,  Liu  D,  Donald  LD.  2009. Vegetation coverage influence on  rainfall- runoff  relation  based  on  wavelet  analysis. Journal of American Science . 5(2) 97-104