Analisis Hubungan Antara Debit Air dan Curah Hujan Pada Sungai Ciliwung di Kota Bogor

ABSTRACT

Water needs must be balanced with available water resources. The population of Bogor City is increasing every year, causing the need for drinking water to increase. Currently, the Bogor City Government only uses the Cisadane River as a source of drinking water, even though Bogor City has two rivers, namely the Cisadane River and the Ciliwung River. Therefore, the Ciliwung River could be a solution to this problem. 

Water flow and rainfall affect water availability. Pearson type 3 log distribution is used to predict water flow and rainfall, and linear regression analysis of the relationship between water flow as the dependent variable with rainfall as X1 and water level as X2 is the independent variable. 

Results of the Pearson Type 3 log distribution for each each return period of 2, 5, 10, 25, and 50 years shows an increase in water flow and rainfall. The average increase in water discharge in each repeated cycle is 1.6 m3 / S and the average increase in rainfall in each repeated cycle is 89.25 mm. Water flow is partly influenced by water level and rainfall by 97.7%. Water level and rainfall cannot be ignored because = 0.000 <= 0.05 with the regression model =-3.01 + 0.002X1+ 0.202X2.

Keywords: Rainfall, regression analysis, water discharge, water level.

 

ABSTRAK

Kebutuhan air harus diimbangi dengan sumber daya air yang tersedia . Jumlah penduduk Kota Bogor yang semakin meningkat setiap tahunnya menyebabkan kebutuhan terhadap air minum semakin meningkat . Saat ini Pemerintah Kota Bogor hanya memanfaatkan Sungai Cisadane sebagai sumber air minum padahal Kota Bogor memiliki dua sungai yaitu Sungai Cisadane dan Sungai Ciliwung . Oleh karena itu, Sungai Ciliwung bisa menjadi solusi permasalahan tersebut . 

Aliran air dan curah hujan mempengaruhi ketersediaan air . Log distribusi Pearson tipe 3 digunakan untuk memprediksi aliran air dan curah hujan , dan analisis regresi linier hubungan antara aliran air sebagai variabel terikat dengan curah hujan sebagai X1 dan tinggi muka air sebagai X2 merupakan variabel Independen . 

Hasil distribusi log Pearson Tipe 3 untuk masing-masing periode ulang 2 , 5, 10, 25, dan 50 tahun menunjukkan peningkatan aliran air dan curah hujan . Rata -rata peningkatan debit air pada setiap siklus berulang adalah 1,6 m3 / S dan rata -rata peningkatan curah hujan pada setiap siklus berulang adalah 89,25 mm . Aliran air sebagian dipengaruhi oleh tinggi muka air dan curah hujan sebesar 97,7%. Ketinggian air dan curah hujan tidak dapat diabaikan karena = 0.000 <= 0.05 dengan model regresi =-3.01 + 0.002X1+ 0.202X2.

Kata kunci: Curah hujan, analisis regresi, debit air, ketinggian air.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PENDAHULUAN

PDAM Tirta Pakuan merupakan perusahaan daerah yang bertanggung jawab memenuhi kebutuhan air warga Kota Bogor . Berdasarkan laporan produksi dan profil pelanggan tahun 2011 , PDAM Tirta Pakuan melayani 103.841 pelanggan, sekitar 56,18% dari jumlah penduduk Kota Bogor ( PDAM Tirta Pakuan, 2011). Sedangkan target yang ingin dicapai berdasarkan Rencana Tata Ruang Wilayah ( RTRW) Kota Bogor periode 2011-2031 adalah 87,71 % ( Bappa , 2011 ) dan target hutan MDG adalah 67 % penduduk Indonesia , dengan jumlah 80 jiwa . . % penduduk perkotaan membutuhkan akses terhadap air bersih ( Bappenas , 2013). Penyebab rendahnya cakupan pemeliharaan PDAM Tirta Pakuan pada tahun 2011 adalah debit mata air Tangkil menurun dari 170 liter / detik menjadi 124 liter /detik , debit mata air Bantarkambing dari 170 liter / detik menjadi 150 liter / detik . Kedua. . dan debit aliran sungai Kotabatu dari 61 liter / detik menjadi 48 liter / detik Selain penurunan produksi , pertumbuhan penduduk dapat menjadi kendala dalam pencapaian target pelayanan PDAM Tirta Pakuan , Tahun 2011. Tahun 2014 jumlah penduduk Kota Bogor sebanyak 1.030.720 jiwa dibandingkan tahun 2013 Jumlah penduduk Kota Bogor analisis prakiraan dan hubungan aliran air dengan curah hujan pada sungai ciliwung kota bogor program penelitian arsitektur lansekap , lulusan sekolah, Institut Bogor . Pertanian Kampus IPB Darmaga Bogor 16680, Indonesia dan Sutrisno AJ, Kaswanto, Arifin HS262014 bertambah 17.701 orang atau meningkat 1,75 % (BPS, 2015). Menurunnya produksi dan bertambahnya jumlah penduduk Kota Bogor membuat PDAM Tirta Pakuan tidak dapat memenuhi kebutuhan masyarakat Kota Bogor . Penurunan produksi air tidak hanya terjadi di Kota Bogor . Namun hal ini juga terjadi di wilayah lain seperti Kab . Kota Kudus dan Magelang . Bupati. Kudus mengalami penurunan produksi air sebesar 11,204 juta liter dan Kota Magelang mengalami penurunan sebesar 462 juta liter (Muliranti dan Hadi, 2013). Mengingat kondisi ini , keberadaan sumber air alternatif menjadi penting. Kota Bogor memiliki Sungai Ciliwung yang mengalir melalui tengah kota . Namun, itu Sungai Ciliwung tidak dimanfaatkan dengan baik. Dahulu Sungai Ciliwung digunakan untuk irigasi , namun perubahan penggunaan lahan yang begitu cepat telah mengurangi luas lahan pertanian dan Sungai Ciliwung sudah jarang digunakan untuk irigasi . Hal ini dapat menjadi peluang untuk mempertimbangkan Sungai Ciliwung sebagai sumber air alternatif bagi PDAM Tirta Pakuan . Aliran air dan curah hujan merupakan faktor penting yang mempengaruhi produksi air pada sumber air . Oleh karena itu, penting untuk memperkirakan aliran air dalam jangka panjang ( Herrera et al . , 2010) dan perkiraan curah hujan merupakan faktor penting yang mempengaruhi aliran air permukaan . Penelitian yang dilakukan di Sub DAS Lowokwaru menghasilkan peningkatan curah hujan rata-rata sebesar 80,45 mm / hari yang kemudian digunakan untuk mengatasi ketersediaan air bagi warga kota Malang ( Rachmawati , 2010) . Komponen masukan suatu wilayah sungai adalah curah hujan dan komponen keluarannya adalah aliran air , limpasan, erosi, dan lain-lain ( Paimin dkk., 2006). Kondisi iklim seperti curah hujan mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap fluktuasi aliran air dibandingkan pengaruh daratan tutupan lahan di daerah aliran sungai (Murdiyarso dan Kurninto, 2007). Nilai R2 Sungai Mamasa sebesar 0,65 membuktikan adanya hubungan antara aliran air dengan curah hujan ( Muchtar A. dan Abdullah N., 2007 ) . Tulisan ini bertujuan untuk memperoleh debit air dan frekuensi curah hujan Sungai Ciliwung di Kota Bogor pada periode ulang 2, 5 , 10 , 25 dan 50 tahun dengan menggunakan distribusi log Pearson tipe 3 dan memperoleh hubungan antara debit air sebagai variabel terikat . pada curah hujan dan ketinggian air sebagai variabel independen . Semoga artikel ini nantinya dapat menjadi bahan pertimbangan dalam menentukan pemanfaatan Sungai Ciliwung sebagai sumber air alternatif .

 

 

 

 

 

 

 

METODE PENELITIAN

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini ialah data curah hujan, debit air, dan tinggi muka air pada  tahun  1994 -- 2013.  Data  curah  hujan,  debit  air,  dan  tinggi  muka  air  berasal  dari  laporan  Balai Besar Wilayah  Sungai  (BBWS)  Ciliwung -- Cisadane  tahun  2013.  Berdasarkan  laporan  tersebut  bahwa terdapat empat pencatat hujan otomatis yaitu pos hujan Empang, pos hujan Katulampa, pos hujan Atang Sanjaya, dan stasiun klimatologi Dramaga. Pengukuran debit air dan tinggi muka air Sungai Ciliwung dilakukan di stasiun Katulampa. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer yang dilengkapi dengan Microsoft Excel, ArcGIS 10.4, SPSS 16 dan Microsoft Word untuk melakukan pengolahan data.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Frekuensi

Analisis frekuensi ini menggunakan data debit air dan curah hujan dari laporan BBWS Ciliwung -- Cisadane 2013. Data debit air (Tabel 1) dan curah hujan (Tabel 2) yang digunakan ialah data 1994 -- 2013.   Kemudian, Data tersebut dianalisis dengan menggunakan distribusi log pearson tipe 3 untuk mendapatkan debit air dan curah hujan rencana pada periode ulang 2, 5, 10, 25, dan 50 tahun. Hasil analisis frekuensi menunjukkan adanya peningkatan debit air dan curah hujan rencana pada periode ulang 2, 5, 10, 25, dan 50 tahun. Debit air rencana dan curah hujan rencana (QT) pada setiap periode ulang (T) di dapat dari nilai Log. QT (Tabel 3). Peningkatan debit air rencana dimulai dari T = 2, dimana debit air rencana sebesar 8.2 m3/d dan terus mengalami peningkatan sampai pada saat T = 50, dimana debit air rencana menjadi 14.6 m3/d (Gambar

2).

 

Tabel 1 Data rata-rata debit air pertahun 1994 -- 2013.

No. 

Tahun 

Rata-rata (m3/d) 

No. 

Tahun 

Rata-rata (m3/d) 

1

1994

8.1

11

2004

6.8

2

1995

9.7

12

2005

9.4

3

1996

6.3

13

2006

6.6

4

1997

4.8

14

2007

7.3

5

1998

7.2

15

2008

12.4

6

1999

6.5

16

2009

14.2

7

2000

5.9

17

2010

12.6

8

2001

8.6

18

2011

8.1

9

2002

8.2

19

2012

9.1

10

2003

6.6

20

2013

9.3

Sumber: laporan BBWS Ciliwung - Cisadane tahun 2013

 

      

Tabel 2 Data jumlah curah hujan pertahun 1994 -- 2013.

No. 

Tahun 

Jumlah (mm) 

No. 

Tahun 

Jumlah (mm) 

1

1994

2770

11

2004

2928

2

1995

3559

12

2005

3479

3

1996

3556

13

2006

2852

4

1997

2293

14

2007

3384

5

1997

4081

15

2008

3298

6

1999

3827

16

2009

3440

7

2000

3128

17

2010

3936

8

2001

3880

18

2011

3486

9

2002

2939

19

2012

3165

10

2003

2992

20

2013

3339

Sumber: laporan BBWS Ciliwung - Cisadane tahun 2013

Tabel 3 Hasil analisa frekuensi debit air dan curah hujan.

  

Debit air  

                                                                          T       3/d) 

               Log. QT                     QT (m

Curah hujan 

Log. QT   QT (mm) 

2

0.9118

8.2

3.515

3272

5

1.0082

10.2

3.520

3313

10

1.0615

11.5

3.536

3432

25

1.1228

13.3

3.554

3580

50

1.1632

14.6

3.560

3629

 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Gambar 2 Analisis frekuensi debit air rencana.

Hasil analisis ini menunjukkan bahwa rata-rata peningkatan debit air rencana dari periode ulang 2, 5, 10, 25, dan 50 tahun ialah sebesar 1.6 m3/d. Peningkatan debit air rencana pada setiap periode ulang dapat menjadi peluang untuk pemanfaatan sumber daya air pada Sungai Ciliwung menjadi sumber air baku bagi masyarakat Kota Bogor. Hal yang sama juga terjadi terhadap analisis frekuensi curah hujan rencana, dimana curah hujan rencana mengalami peningkatan pada setiap periode ulang. Peningkatan curah hujan rencana di mulai dari T = 2, dimana curah hujan rencana sebesar 3272 mm dan tidak mengalami penurunan sampai pada saat T = 50, curah hujan rencana menjadi 3629 mm (Gambar 3). Dimana, rata-rata peningkatan curah hujan rencana dari periode ulang 2, 5, 10, 25, dan 50 tahun ialah sebesar 89.25 mm. 

Peningkatan curah hujan di Kota Bogor dapat disebabkan oleh topografi Kota Bogor yang bervariasi yaitu diantara < 120 mdpl sampai > 400 mdpl. Bahkan daerah lain seperti Kabupaten Tanggamus, Provinsi Lampung yang memiliki ketinggian > 300 mdpl juga diprediksi mengalami peningkatan curah hujan berbeda dengan

Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung yang memiliki ketinggian < 150 mdpl justru mengalami penurunan atau cenderung stabil (Manik et al., 2014). Penelitian di Provinsi Bali menunjukkan bahwa terdapat koefisien regresi yang bernilai positif antara pengaruh kenaikan topografi terhadap peningkatan curah hujan (Marpaung, 2010). Topografi memiliki pengaruh 70% terhadap peninggkatan curah hujan semakin tinggi topografi suatu wilayah, maka semakin tinggi juga curah hujan di daerah tersebut (Loo et al., 2015). Sehingga, bisa dikatakan bahwa topografi memiliki efek terhadap peningkatan curah hujan (Suzuki et al., 2004). Terdapat tiga proses bagaimana hubungan antara curah hujan dan topografi. Pertama ialah topografi yang mengakibat pembelokan awan dan membentuk masa lembap dalam arah vertikal, kedua ialah topografi dapat menentukan perubahan sistem tekanan rendah, dan ketiga ialah topografi dapat mengakibatkan terjadinya arus konveksi lokal (Juaeni et al., 2006). Pada penelitian lainnya seperti di Kota Mataram dengan menggunakan metode distribusi log pearson tipe 3, curah hujan dan debit air mengalami peningkatan pada periode ulang 1, 2, 5, 10, 25, 50, 100 dan 200 (Budianto et al., 2015).

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

 

Gambar 3 Analisis frekuensi curah hujan rencana.

Uji Kesesuaian Distribusi Frekuens

Hasil uji kesesuaian (goodness of fit) analisa frekuensi curah hujan dengan menggunakan metode

Kolmogorov-smirnov didapatkan Dhitung = 0.0912 < Dcr = 0.29, sementara untuk analisa frekuensi debit air  Dhitung = 0.1481 < Dcr = 0.29. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kesesuaian pada kedua analisa frekuensi tersebut baik dan dapat diterima, dimana frekuensi hasil observasi tidak menyimpang dengan frekuensi harapan dengan tingkat kepercayaan 95%. Pada metode chi-square nilai 2 = 1.8680  < cr2 = 9.3905 untuk analisa frekuensi curah hujan dan untuk analisa frekuensi debit air bahwa 2 = 4.1753  < =

9.3905. Hal ini menunjukkan bahwa frekuensi nilai observasi tidak menyimpang dari frekuensi harapan. Sehingga, kesesuaian pada kedua analisa frekuensi ini baik dan dapat diterima dengan tingkat kepercayaan 95%. 

Analisis regresi linier

Data rata-rata tinggi muka air (Tabel 4) digunakan sebagai (X2) dalam analisis regresi linier. Data yang digunakan ialah data pada tahun yang sama dengan debit air dan curah hujan.

 

 

 

Tabel 4 Data rata-rata tinggi muka air tahun 1994 -- 2013.

No. 

Tahun 

Rata-rata (cm) 

No. 

Tahun 

Rata-rata (cm) 

1

1994

57.62

11

2004

50.71

2

1995

65.66

12

2005

63.47

3

1996

44.49

13

2006

46.11

4

1997

41.17

14

2007

53.67

5

1998

50.00

15

2008

76.05

6

1999

46.00

16

2009

83.74

7

2000

42.03

17

2010

76.60

8

2001

58.38

18

2011

55.08

9

2002

56.17

19

2012

62.00

10

2003

49.40

20

2013

63.00

Sumber: laporan BBWS Ciliwung -- Cisadane tahun 2013

 

Nilai R2 yang diterapkan = 0.977 (97.7%) menunjukkan bahwa perubahan debit air pada Sungai Ciliwung dipengaruhi oleh perubahan tinggi muka air dan curah hujan (Gambar 4). Sementara, sisanya (100% - 97.7% = 2.3%) dipengaruhi oleh faktor lain. Estimasi standar kesalahan menentukan ketepatan dari model regresi dalam memprediksi variabel dependen. Nilai estimasi standar kesalahan pada model ini sebesar 0.36299, sehingga dapat dikatakan model regresi ini tepat untuk memprediksi debit air (Tabel 5).

Tabel 5 Ringkasan modelb.

Model 

R 

R2 

R2 yang diterapkan 

Estimasi standar kesalahan 

1

0.990a

0.980

0.977

0.36299

Prediktor: (Konstan), tinggi muka air, curah hujan

Variabel tidak bebas: debit air

 

Nilai F hitung = 410.509 dengan probabilitas 0.000, dimana = 0.000 < = 0.05. Maka, curah hujan (X1) dan tinggi muka air (X2) terdapat pengaruh yang berarti terhadap debit air (). Hal ini juga berarti nilai koefisien determinasi R2 tidak sama dengan nol, atau signifikan (Tabel 6).

Tabel 6 ANOVAb.

Model 

Jumlah kuadrat 

df 

Rata-rata kuadrat 

F 

Sig. 

     1 Regresi

108.177

2

54.088

410.509

0.000a

Sisa

2.240

17

.132

 

 

Total

110.416

19

 

 

 

Prediktor : (Konstan), tinggi muka air, curah hujan

Variabel tidak bebas: debit air

 

Nilai koefisien B tidak standar merupakan persamaan model regresi, dimana model regresi yang dihasilkan ialah = -3.01 + 0.002 X1 + 0.202 X2 (Tabel 7). Koefisien konstanta yang bernilai negatif menyatakan bahwa ketika mengasumsikan ketiadaan variabel curah hujan dan tinggi muka air. maka, debit air akan cenderung mengalami penurunan. Koefisien regresi curah hujan dan tinggi muka air bernilai positif hal ini menyatakan bahwa tidak dapat meniadakan variabel curah hujan. Jika, debit air mengalami perubahan sebesar satu satuan, maka curah hujan akan berubah sebesar 0.002 satuan pada arah yang sama dan tinggi muka air akan berubah sebesar 0.202 satuan pada arah yang sama.

Tabel 7 Koefisiena.

Model 

Koefisien tidak  standar 

Koefisien standar 

t 

Sig. 

               B          Std. kesalahan 

Beta      

 

      1 (Konstan)

-3.010          .514

 

-5.857

.000

Curah hujan

.002 .002

-.009

-.256

.801

Tinggi muka air

.202 .007

.992

27.453

.000

a. Variabel tidak bebas: Debit air

.  

Gambar 4 Kurva model regresi linier.

 

 

 

KESIMPULAN 

Curah hujan mengalami peningkatan pada setiap periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 tahun dengan rata-rata peningkatan sebesar 89.25 mm. Begitu juga dengan debit air yang mengalami peningkatan, dimana rata-rata peningkatan sebesar 1.6 m3/s. Hal ini membuktikan bahwa Sungai Ciliwung dapat dijadikan salah satu sumber air baku. Hasil regresi linier menyatakan bahwa tinggi muka air dan curah hujan mempengaruhi besarnya debit air pada Sungai Ciliwung. Namun, terdapat faktor lain sebesar 2.3% yang mempengaruhi debit air Sungai Ciliwung.

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA 

[Bappeda] Badan Perencanaan Pembangunan Daerah Kota Bogor. 2011. Rencana Tata Ruang Wilayah Kota Bogor Tahun 2011-2031. Bogor (ID): Bappeda Kota Bogor.

[Bappenas] Badan Perencanaan Nasional. 2013. Laporan Pencapaian Tujuan Pembangunan Milinium Di Indonesia 2011. Jakarta. [terhubung berkala]. http://bappenas.go.id [19 mei 2017].

[BPLHD] Badan Pengelolaan Lingkungan Hidup DKI Jakarta. 2014. Laporan Pelaksanaan Kualitas Sungai. Kementerian Lingkungan Hidup Dan Kehutanan. Jakarta.

[BPS] Badan Pusat Statistik Kota Bogor. 2015. Kota Bogor dalam Angka. Bogor.

[PDAM] Perusahaan Daerah Air Minum Tirta Pakuan Kota Bogor. 2011. Review Rencana Induk SPAM PDAM Tirta Pakuan Kota Bogor. Bogor (ID): PDAM Tirta Pakuan.

Budianto MB,  Yasa IW, Hanifah L. 2015. Analisis karakteristik curah hujan untuk pendugaan debit puncak dengan metode rasional di Mataram. Spektrum Sipil. 2(2): 137 -- 144.

Harto S. 2009. Hidrologi. Yogyakarta(ID): Nafiri Offset..

Herrera M, Torgo L, Izquierdo J, Pe rez-Garcia R. 2010. Predictive models for forecasting hourly urban water demand. J. Hydrol. 387: 141-150.

Juaeni et al. 2006, Periode Curah Hujan Dominan dan Hubungannya dengan Topografi. Jurnal Sains dan Teknologi Modifikasi Cuaca, UPT Hujan Buatan BPPT. 7(2).

Jun W, Zhongmin L, Yiming L, Dong W. 2015. Modified weighted function method with the incorporation of historical floods into systematic sample for parameter estimation of pearson type three distribution. Hydrology J. 527: 958-966. 

 

Loo YY, Billa L, Singh A. 2015. Effect of climate change on seasonal monsoon in asia and its impact on the variability of monsoon rainfall in southeast asia. Geoscience Frontiers J. 6: 817-823.

Manik TK, Rosadis B, Nurhayati E. 2014. Mengkaji Dampak Perubahan Iklim Terhadap Distribusi Curah Hujan Lo/kal di Propinsi Lampung. Forum Geografi. 28(1): 73-86.

Marpaung S. 2010. Pengaruh Topografi terhadap curah hujan musiman dan tahunan di Provinsi Bali berdasarkan data observasi resolusi tinggi. Prosiding Seminar Penerbangan dan Antariksa 2010. Serpong

Muchtar, Asikin, Abdullah N. 2007. Analisis Faktor-faktor yang Mempengaruhi Debit Sungai Mamasa. Jurnal Hutan dan Masyarakat. 2(1).

Mudiyarso D dan Kurnianto S. 2007. Peranan vegetasi dalam mengatur pasokan air. Makalah Workshop "Peran Hutan dan Kehutanan dalam Meningkatkan Daya Dukung DAS", di Surakarta, 22 November 2007. Balai Penelitian Kehutanan Solo.

Muliranti S, Hadi, PM. 2013. Kajian ketersediaan air meteorologis untuk pemenuhan kebutuhan air domestik di Provinsi Jawa Tengah dan DIY. J. Bumi Indonesia. 2: 23-32. 

Paimin, Sukresno, dan Purwanto. 2006. Sidik cepat degradasi sub DAS. Bogor(ID): Pusat Penelitian dan Pengembangan Hutan dan Konservasi Alam. 

Rachmawati A. 2010. Aplikasi SIG (Sistem Informasi Geografis) untuk evaluasi sistem jaringan drainase di Sub DAS Lowokwaru Kota Malang. J. Rekayasa Sipil. 4: 111 -- 123.

Sutrisno AJ, Kaswanto RL, Arifi HS. 2018. Spatial and temporal distribution of nitrate concentration in Ciliwung River, Bogor City. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 179(2018). 

Suzuki et al. 2004. Study On Rainfall-Topography Relationships in Japan with Regard to the Spatial Scale of Mountain Slopes . Sixth International Symposium On Hydrological Applications Of Weather Radar, Melbourne, Australia. 

Wesli. 2008. Drainase Perkotaan. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu.