©  2001 Saihul Anwar                                                                                       Posted: 23 November 2001 [rudyct]

Makalah Falsafah Sains (PPs 702)

Program Pasca Sarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

November 2001

 

Dosen:

Prof Dr Ir Rudy C Tarumingkeng (Penanggung Jawab)

 

 

 

METODE PENELITIAN KONDISI FUNGSI HIDROLOGIS DAS CIMANUK-CISANGGARUNG DAN BEBERAPA DAS DI P. JAWA MELALUI ANALISIS HIDROGRAF DAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN

 

 

 

Oleh:

 

 

  

Saihul Anwar

NRP A236010051

E-mail: saihul17854@yahoo.com

 

 

 

 

 

PENDAHULUAN

 

 

 

 

Latar Belakang

Perkembangan pembangunan dibidang pemukiman, pertanian, perkebunan, industri, ekploitasi sumber daya alam berupa penambangan, dan ekploitasi hutan menyebabkan penurunan kondisi hidrologis suatu daerah aliran sungai (DAS).  Gejala penurunan fungsi hidrologis DAS ini dapat dijumpai di beberapa wilayah Indonesia, seperti di P. Jawa, P. Sumatera, dan P. Kalimantan, terutama sejak tahun dimulainya Pelita I yaitu pada tahun 1972. Penurunan fungsi hidrologis tersebut menyebabkan kemampuan DAS  untuk berfungsi sebagai “storage” air pada musim kemarau dan kemudian dipergunakan melepas air sebagai “base flow” pada musim kemarau, telah menurun.  Ketika air hujan turun pada musim penghujan air akan langsung mengalir menjadi aliran permukaan yang kadang-kadang menyebabkan banjir dan  sebaliknya pada musim kemarau aliran “base flow” sangat kecil bahkan pada beberapa sungai tidak ada aliran sehingga ribuan hektar sawah dan tambak ikan tidak mendapat suplai air tawar .

           Besarnya aliran permukaan yang terjadi pada musim penghujan dan berkurangnya luas kawasan hutan  serta semakin luasnya bagian permukaan tanah DAS yang terbuka menyebabkan erosi permukaan menjadi semakin besar sehingga angkutan sedimen aliran permukaan bertambah besar pula.  Angkutan sedimen yang terbawa aliran air akan mengendap di alur sungai bagian sebelah hilir dan pada bangunan pengairan, seperti bendung, dan saluran irigasi. 

           Walaupun masih banyak parameter lain yang dapat dijadikan ukuran kondisi suatu daerah aliran sungai, seperti parameter kelembagaan, parameter peraturan perundang-undangan,  parameter sumber daya manusia, parameter letak geografis, parameter iklim, dan parameter teknologi,  akan tetapi parameter air masih merupakan salah satu input yang paling relevan dalam model DAS untuk mengetahui tingkat kinerja DAS tersebut, khususnya apabila dikaitkan dengan fungsi hidrologis DAS.  Berdasarkan pertimbangan  hal tersebut maka pembahasan kondisi DAS dalam makalah ini  memakai hidrograf aliran dan angkutan sedimen sebagai ukuran tingkat kinerja DAS.

           St. Thomas Aquinas adalah seorang philosophy di Universitas Paris (1225-1274) yang menganut paham rasionalist dan empirist mengatakan bahwa pembenaran ilmu tidak hanya dibuktikan dengan logika (rasional) tapi juga harus melalui pembuktian (empiris), sehingga apabila satu kesimpulan yang ditarik berdasarkan salah satu alasan saja maka kebenaran ilmu masih diragukan.  Akan tetapi sebaliknya apabila dalam pembuktian suatu hipotesis yang berdasarkan satu parameter saja ditemukan kesalahan maka dapat disimpulkan bahwa hipotesis tersebut salah.  Teori yang demikian berdasarkan teori “inductive logic” yaitu menarik suatu kesimpulan umum berdasarkan  suatu hal yang sepesifik.  Dengan demikian maka apabila berdasarkan analisa hidrograph aliran ternyata perbedaan besar debit pada musim penghujan dan musim kemarau cukup besar dan apabila berdasarkan analisa angkutan sedimen sungai ternyata besar angkutan sedimen melebihi batas yang dapat ditoleransi maka dapat disimpulkan bahwa kondisi DAS dalam keadaan rusak.

           Pada model pengelolaan DAS dibawah input hidrograp aliran air sungai dan input angkutan sedimen dijadikan sebagai dasar apakah cukup significant hypotesis yang menyebutkan bahwa kerusakan DAS yang ditunjukkan oleh kedua parameter tersebut. Apabila hasil analisa menunjukkan tidak cukup significant maka kondisi DAS disimpulkan dalam keadaan baik sebaliknya apabila cukup significant maka penelitian dilanjutkan dengan memasukkan input yang lain seperti input institusi, input sumber daya manusia, input sumber daya alam dan input social ekonomi.

Hasil analisa dengan masukan masing-masing input tersebut dipergunakan untuk menentukan kebijakan, strategi dan perencanaan daerah aliran sungai yang paling tepat dan selanjutnya dituangkan dam program pelaksanaan pengelolaan DAS. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


METODOLOGI

 

 

Hidrograf adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara besar aliran persatuan waktu (m3/detik), yang biasa disebut debit aliran Q, dengan waktu t. Hidrograf yang menggambarkan suatu DAS yang baik adalah hidrograp yang menggambarkan hubungan yang tidak terlalu berbeda besar debit aliran pada saat musim penghujan dan musim kemarau.  Demikian pula dengan kandungan angkutan sedimen dalam aliran dapat menggambarkan kondisi suatu DAS.

Menurut Hammer, 1981 apabila kandungan sedimen yang terdapat dalam aliran telah melampaui batas toleransi (TSL) maka kondisi suatu DAS dalam keadaan kurang baik.  Menurut Sitanala Arsyad 1998 gambaran umum batasan toleransi erosi di Indonesia tercantum dalam tabel di bawah:

 

 

Tabel No.1

Pedoman Penetapan Nilai T

Untuk Tanah di Indonesia

 

No

Sifat Tanah dan Substratum

Nilai T

(mm/tahun)

1

Tanah sangat dangkal di atas batuan

0.0

2

Tanah sangat dangkal di atas tanah sudah melapuk (tidak terkonsolidasi)

0.4

3

Tanah dangkal di atas bahan telah melapuk

0.8

4

Tanah dengan kedalaman sedang di atas bahan telah melapuk

1.2

5

Tanah yang dalam dengan lapisan bawah yang kedap air di atas substrata yang telah melapuk

1.4

6

Tanah yang dalam dengan lapisan bawah berpermiabelitas lambat di atas substrata yang telah melapuk

1.6

7

Tanah yang dalam dengan lapisan bawahnya berpermiabilitas sedang di atas substrata yang telah melapuk

2..0

8

Tanah yang dalam dengan lapisan bawah yang permeable di atas substrata yang telah melapuk

2.5

 

 

I. Analisis aliran sungai.

Penemuan ilmu hidrolika pada abad ke dua puluhan yang sebagian besar berdasarkan pecobaan empiris.  Perkembangan ilmu komputer yang begitu pesat sekarang yang belum banyak dipergunakan oleh para ilmuwan dalam mengembangkan teori hidrolika pada abad yang lalu, diyakini  akan mengilhami penemuan baru dalam teori hidrolika pada abad ke dua puluh satu ini.

Pengukuran aliran sungai untuk menghitung dan menggambarkan hidrograph aliran masih menggunakan cara yang konvensional yaitu dengan mengukur kecepatan pada ketinggian tertentu untuk mewakili suatu luasan penampang.  Pertanyaannya apakah kecepatan tersebut cukup untuk mewakili?. Jawabannya pasti terdapat kesalahan yang besarnya akan sangat tergantung dari apakah pelaksanaan pengukuran yang dilakukan sudah sesuai dengan asumsi yang ditentukan. Kemudian pertanyaannya adalah seberapa besarkah kesalahan teori kecepatan terhadap kecepatan aliran yang sesunguhnya.  Jawabannya, sampai sekarang ilmu pengetahuan mengenai distribusi kecepatan air masih menggunakan penemuan empiris.  Penentuan besar debit aliran sungai dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut yaitu:

 

1.      Pengukuran debit sungai dilakukan dengan terlebih dahulu mengukur tinggi muka air  sungai dengan alat ukur otomatis automatic water level record (AWLR) atau dengan alat ukur manual ordinary water level record (OWLR).  Pemasangan alat ukur ini dilakukan pada tempat dimana penampang sungai stabil, alur sungai relatif lurus, serta bentuk penampang sungai yang teratur.

2.      Pengukuran debit sungai dilakukan beberapa kali pada ketinggian air  sungai yang berbeda-beda dengan metode slope area yaitu dengan membagi-bagi penampang sungai menjadi beberapa pias.  Pada contoh dibawah penampang sungai dibagi menjadi 9 pias yang lebarnya sama.  Kemudian pada masing-masing pias ini dilakukan pengukuran kecepatan airnya dengan cara sebagai berikut:

a.       Apabila kedalaman sungai cukup dalam maka pengukuran kecepatan dilakukan pada kedalaman 0.2 x ketinggian air dan pada kedalaman 0.8 x ketinggian air. Hasil pengukuran kecepatan misalnya v1 dan v2 maka kecepatan rata-rata sungai V adalah:

b.                                                     

 

 

 

 

 

c.                                                     

d.                                         b. Apabila kedalaman air sungai relatif kecil maka pengukuran kecepatan air cukup dilakukan sekali saja yaitu pada kedalaman 0.6 x ketinggian air.

 

3. Debit sungai pada penampang tertentu dan pada kedalaman air tertentu dihitung dengan cara sebagai berikut:

 

 

 

Tabel No. 2

Perhitungan Debit

 

Nomor Pias

Kecepatan

Luas Pias

Debit Pias

1

.v1

.a1

.v2 x  a2

2

.v2

.a2

.v2 x  a2

3

.v3

.a3

.v3 x  a3

4

.v4

.a4

.v4 x  a4

5

.v5

.a5

.v5 x  a5

6

.v6

.a6

.v6 x  a6

7

.v7

.a7

.v7 x  a7

8

.v8

.a8

.v8 x  a8

9

.v9

.a9

.v9 x  a9

Jumlah debit total penampang

Q

 

 

4.  Pengukuran debit tersebut di atas dilakukan berkali-kali sehingga akan diperoleh hubungan antara kedalaman air sungai pada penampang tertentu dengan besar debit sungai pada penampang sungai tersebut yang disebut rating curve seperti pada gambar berikut:

2.                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.  Dengan menggunakan “rating curve” tersebut maka dapat dihitung besar debit sungai pada penampang tertentu pada setiap saat.  Demikian pula dengan menggunakan grafik debit sepanjang tahun maka dapat dihitung dan digambarkan besar potensi aliran tiap bulan seperti gambar dibawah.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.                            6. Grafik hidrograph tahunan dari satu daerah aliran sungai menggambarkan kondisi hidrologis satu DAS.   Apabila bentuk curve aliran menyerupai grafik no. 2 di atas maka dipastikan bahwa kondisi DAS  relatif kurang baik, karena perbedaan besar aliran air pada musim penghujan dan musim kemarau sangat besar, sebaiknya apabila curve aliran menyerupai curve no. 1, maka kondisi DAS disimpulkan dalam keadaan baik karena perbedaan besar aliran pada musim penghujan dan musim kemarau relatif kecil sehingga sungai pada musim penghujan tidak menyebabkan banjir sebaliknya pada musim kemarau masih dapat mensuplai debit aliran yang cukup besar.

 

II. Analisis angkutan sedimen

Teori tentang penentuan kondisi DAS berdasarkan angkutan sedimen adalah suatu teori pendekatan untuk menarik kesimpulan kondisi DAS.  Ilmu adalah suatu cara untuk mendapatkan suatu  informasi yang dilakukan berdasarkan suatu tahapan-tahapan yang logis, dimana apabila setiap tahapan diyakini kebenarannya, maka secara keseluruhan tahapan akan diyakini benar, dan hasil dari tahapan tersebut dapat dibuktikan secara empiris.  Kondisi DAS yang disimpulkan berdasarkan  probabilitic causality yaitu suatu kondisi dimana angkutan sedimen akan terjadi apabila telah terjadi kerusakan DAS.

1.      Pengukuran angkutan sedimen dilakukan bersama-sama dengan pengukuran debit aliran pada satu penampang tertentu, sehingga dapat ditarik hubungan antara besar debit dengan besar angkutan sedimen.  Penentuan besarnya kandungan sedimen pada debit tertentu dilakukan dengan mengambil sample air sungai kemudian membawanya ke laboratorium untuk dilakukan pengukuran berat sedimen.  Jumlah pengambilan sample disesuaikan dengan jumlah pembagian pias dalam pengukuran debit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Tabel No. 3

Hasil Pengukuran Debit dan Angkutan Sedimen

 

No. pias

Debit aliran

M3/detik

Angkutan Sedimen

M3/detik

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

Jumlah

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Pengukuran angkutan sedimen dan pengukuran debit di atas dilakukan bekali-kali pada ketinggian permukaan air sungai yang berbeda-beda sehinga akan diperoleh hubungan antara debit aliran dengan angkutan sedimen seperti grafik di atas.

3. Berdasarkan grafik hubungan antara debit aliran dengan debit angkutan sedimen maka dapat dihutung besar angkutan sedimen setiap saat dalam setahun.  Demikian pula besar angkutan sedimen per hektar, per tahun dapat dihitung dengan membagi total angkutan sedimen dengan luas DAS yang diteliti

 

 

 

ASUMSI

 

Dalam satu daerah aliran sungai yang cukup luas maka kondisi DAS sangat tidak homogen baik bentuk dan karakteritik permukaan DAS maupun kondisi curah hujan, sehingga pemilihan DAS dilakukan pada luasan yang terbatas untuk mencapai tingkat homogenitas.  Asumsi yang dipergunakan dalam perhitungan tersebut adalah:

 

1.         Kesalahan yang disebabkan oleh peralatan dan manusia seperti tingkat ketelitian alat, kesalahan manusia seperti kesalahan dalam pembacaan, penulisan,  serta kesalahan akibat cuaca dianggap terdistribusi secara merata.

2.         Hujan yang terjadi pada daerah aliran sungai merata pada seluruh luasan daerah aliran sungai.

3.         Hujan yang terjadi cukup lama sehingga waktu konsentrasi aliran permukaan lebih kecil dari lama hujan.

4.         Tidak ada aliran bawah tanah yang berasal dari daerah aliran sungai lainnya yang masuk ke DAS tersebut dan tidak ada air dari DAS tersebut yang keluar ke DAS lainnya.

 

 

 

HASIL PENELITIAN

PADA DAS CIMANUK DAN CISANGGARUNG

 

Hasil penelitian di Daerah Aliran Sungai Cimanuk-Cisanggarung menunjukkan hasil sebagai berikut:

1.     Hasil Penelitian Hidrograp aliran pada beberapa sungai di dua sungai di wilayah sungai Cimanuk-Cisanggarung menunjukkan bahwa debit rata-rata maksimum pada S. Cimanuk  sebesar 260 m3/detik sedangkan debit rata-rata minimum sebesar 11 m3/detik dan debit rata-rata maksimum pada S. Cisanggarung sebesar 49 m3/detik sedangkan debit rata-rata minimum sebesar 0.3 m3/detik.  Ratio debit maksimum dan minimum S. Cimanuk mencapai 25 sedangkan ratio debit maksimum dan minimu pada S. Cisanggarung sebesar 163.   Debit tersebut dalam tabel dibawah adalah debit rata-rata bulanan yang diperoleh dari penjumlahan volume aliran tiap bulan kemudian dibagi dengan waktu, sehingga debit tersebut masih jauh dibawah debit maksimum yang terjadi bulanan.  Sebagai contoh debit maksimum tahunan yang terjadi pada S. Cimanuk di stasiun Monjot, kabupaten Majalengka sebesar 1300 m3/detik sedangkan debit rata-rata pada bulan pada musim penghujan hanya sebesar lebih kurang 250 m3/detik.  Demikian pula debit tahunan maksimum yang terjadi di Sungai Cisanggarung yaitu di Bendung Cikeusik, Kabupaten Kuningan  mencapai 660 m3/detik sedangkan  debit  rata-rata sebesar  lebih kurang 40 m3/detik.  Sehingga apabila debit maksimum dan debit munimum yang diambil sebagai parameter DAS maka ratio antara debit maksimum dengan debit minimum akan  jauh lebih besar lagi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.   Hasil pemantauan tingkat erosi pada beberapa sungai di Indonesia tercantum dalam tabel dibawah.  Menurut Sitanala Arsyad, 2000 tingkat erosi terbesar yang masih ditoleransi adalah sebesar 2.5 mm/tahun yaitu untuk jenis tanah sangat dalam dan dengan lapisan bawah yang permiabel, di atas substrata telah melapuk. 

 

 

 

 

Tabel No. 4

Debit S. Cimanuk dan S. Cisanggarung

 

 

Bulan

Debit rata-rata bulanan

.m3/detik

S. Cimanuk

S. Cisanggarung

Januari

260

42

Februari

242

43

Maret

244

49

April

183

36

Mei

113

20

Juni

66

3

Juli

38

1

Agustus

11

0.3

September

31

2

Oktober

72

7

Nopember

160

17

Desember

230

37

 

 

 

 

 

 

 

Tabel No. 5

Hasil Pemantauan Tingkat Erosi

 

No

Sungai, Lokasi

Besar erosi

mm/tahun

1

S. Cilutung, Kadipaten, Majalengka

78.0

2

S. Cimanuk, Indramayu

120.0

3

S. Cacaban, Brebes

38.0

4

S. Citanduy, Banjar

37.0

5

S. Bengawan Solo

23.0

6

S. Kalimadiun, Madiun

21.0

7

S. Way Sekampung, Lampung

11.3

 

 

Demikian pula terhadap hasil pemantauan kualitas air yang dilakukan pada beberapa sungai di  wilayah sungai Cimanuk-Cisanggarung menunjukkan kondisi yang sangat memprihatinkan.  Sebagai contoh, hasil pengamatan yang dilakukan pada bulan Desember tahun 1998 pada 14 sungai yang dimonitor pada 28 lokasi pengamatan menunjukkan kondisi air sungai dalam keadaan tercemar sedang sampai dengan tercemar sangat berat, dengan perincian sebanyak 16 lokasi dengan kondisi tercemar sangat berat,  7 lokasi pengamatan menunjukkan kondisi sungai pada kondisi tercemar berat,  dan 5 lokasi pengamatan menunjukkan kondisi tercemar sedang.  Contoh pemantauan kualitas air dilakukan terhadap  13 parameter pada lokasi S. Cimanuk, lokasi Stasiun Monjot, tercantum dalam tabel dibawah.

 

 

Tabel No. 6

Pengamatan Kualitas Air pada S. Cimanuk

 Stasiun Monjot, Kab. Majalengka

Tanggal 19 Desember 1998

 

No

Parameter

Besar Parameter

1

Temperatur

26.1

2

PH

7.96

3

Turbidity

432

4

Conductivity

175.6

5

Suspended load

252

6

Colour

44

7

Ammonia

1.48

8

Nitrate

1.1

9

Phospat

0.42

10

Dissolved Oxigen

6.9

11

BOD

14

12

COD

31

13

Bact. E Colli

6000

 

 

KESIMPULAN

 

Analisa hidrograph aliran dan analisa angkutan sedimen adalah merupakan satu metode yang cukup relevan untuk menarik kesimpulan apakan kondisi suatu DAS dalam masih kondisi baik. Kesimpulan hasil penelitian yang dilakukan pada Daerah Aliran Sungai Cimanuk-Cisanggarung adalah:

1.   Berdasarkan data hidrograp aliran dan tingkat erosi pada beberapa sungai menunjukkan telah terjadi penurunan fungsi hidrologis DAS beberapa sungai di                     Indonesia  sehingga perlu dilakukan upaya rehabilitasi lahan dan daerah aliran sungai  secara terpadu, komprehensive, dan berkesinambungan.

2.  Upaya yang dapat dilakukan dalam memperbaiki fungsi hidroligis DAS tersebut melalui beberapa pendekatan yang terpadu yaitu

a. Pendekatan institusi yaitu pembentukan lembaga-lembaga yang melibatkan peran serta semua komponen masayarakat, serta pembuatan peraturan-   peraturan.

b. Pendekatan pemberdayaan masyarakat yang dilakukan secara simultan dengan upaya pendidikan masyarakat dan peningkatan kemampuan masyarakat dalam mengadopsi teknologi

c. Pendekatan penciptaan lapangan kerja yang mengarah kepada terciptanya kelestarian lingkungan DAS dan dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat

d. Dilakukan upaya pengontrolan terhadap laju pertumbuhan penduduk karena dibeberapa negara kerusakan DAS disebabkan tekanan jumlah penduduk.

e. Dilakukan perencanaan, pelaksanaan, dan pengawasan program pengelolaan DAS yang mencerminkan adanya keseimbangan  antara pemenuhan kebutuhan masyarakat dengan kemampuan DAS.

 

Ontologi:   Ilmu tentang hidrograf aliran air dan hidrograf angkutan sedimen adalah ilmu untuk menganalisis kondisi hidrologis satu daerah aliran sungai.

Epistomologi: Cara menentukan kondisi suatu daerah aliran sungai tersebut adalah dengan melakukan pengukuran debit sepanjang tahun dengan alat otomatis, dan dengan melakukan pemantauan kualitas air pada titik tertentu yang diidentifikasikan tercemar dan kemudian menganalisis sample air di laboratorium. 

Aksiologi: Ilmu tentang analisa hidrograph aliran dan angkutan sedimen dimaksudkan untuk mengetahui keadaan DAS yang kemudian dipergunakan sebagai input dalam perencanaan umum DAS dan dalam menetapkan kebijakan pembangunan dalam DAS.

 Teleologi:  Maksud dari pemantauan debit aliran dan pemantauan kualitas air adalah  untuk menentukan kondisi daerah aliran sungai yang kemudian berdasarkan analisa tersebut dilakukan perencanaan pengelolaan daerah aliran sungai sehingga DAS dapat menunjang sustainability ekosistem serta memberikan keuntungan maksimal bagi masyarakat setempat pada saat sekarang dan menyediakan sumber daya untuk generasi yang akan datang.

 

 

                             

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

1.                                        K. Subramaya, Engineering Hidrology, Tata, Mc. Graw-Hill Publishing Company Limitaed, New Delhi, India, 1982.

2.                                        Ranald. V. Giles, Fluid Mechanic and Hydraulics, Mc. Graw-Hill International Book Company, Singapore, 1976

3.                                        Sitanala Arsyad, Konservasi tanah dan air, Institute Pertanian Bogor Press, Bogor, 1989.

4.                                        Proyek Pengembangan Wilayah Sungai Cimanuk, Laporan Akhir Perencanaan Satuan Wilayah Sungai Cimanuk-Cisanggarung, Cirebon, 1992.

5.                                        Proyek Pengembangan Wilayah Sungai Cimanuk, Laporan Hasil Pemantauan Kualitas Air, Cirebon, 1998.

6.                                        Ven. Te. Chow, Open Channel Hydraulics, McGraw-Hill International Book Company, Printed in Singapore, 1985.