Study of land use change effect on the runoff using lisem (Limburg soil erosion model) rainfall-runoff model :: A Case study Kreo sub catchment, Central Java Province Indonesia

SETIAWAN, Andi, Dr. Hartono, DEA., DESS

2009 | Tesis | S2 Geo-Information for Spatial Planning and Risk M

DAS Kreo terletak di Provinsi Jawa Tengah. Karena posisinya yang dekat dengan Semarang, ibukota provinsi, Kreo mengalami perubahan penggunaan lahan untuk pengembangan perkotaan. Dampak negatif terjadi dimana banjir terjadi hampir setiap tahun di Semarang yang diduga salah satunya sebagai akibat dari perubahan penggunaan lahan di sub DAS tersebut. Untuk memberikan pemahaman mengenai pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap aliran permukaan (runoff) yang dapat menimbulkan debit puncak sebagai awal terjadinya banjir, dilakukan studi tentang pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap aliran permukaan. Dalam penelitian ini, analisa dilakukan dengan menggunakan model fisik (a physically based model) LISEM (Limburg Soil Erosion Model) Rainfall Runoff Model. Dalam hal ini dilakukan analisa perubahan penggunaan lahan menggunakan data citra multitemporal untuk tahun 1994 dan 2006. Analisa lebih lanjut dilakukan dengan melakukan skenario perubahan penggunaan lahan dan skenario kejadian hujan. Dari hasil analisa, diperoleh bahwa selama periode 1994-2006 terjadi perubahan penggunaan lahan di Kreo dimana hutan, tegalan dan semak/ belukar merupakan jenis penggunaan lahan yang paling besar mengalami perubahan dengan -26%, 64% dan -69%. Ketiga jenis penggunaan lahan tersebut relatif dekat dengan sungai utama, sehingga aliran permukaan yang timbul akibat perubahan penggunaan tersebut seharusnya memberikan pengaruh besar terhadap debit puncak sungai karena hanya terinfiltrasi sedikit kedalam tanah dalam perjalanannya menuju ke sungai. Tetapi ternyata kondisi ini hanya memberikan sedikit pengaruh dengan menaikkan debit puncak hanya sebesar 1,7% dan mempercepat waktu mencapai debit puncak hanya satu menit. Analisa skenario perubahan penggunaan lahan menunjukkan bahwa dengan mengubah keseluruhan DAS dengan jenis penggunaan lahan pertanian dan permukiman memberikan dampak negatif dengan menaikkan debit puncak dan debit total aliran sungai serta mempercepat waktu tercapainya debit puncak. Respon positif ditunjukkan jika keseluruhan DAS dikonversi menjadi hutan dimana hal ini mampu menurunkan debit puncak dan debit total aliran sungai serta menunda tercapainya debit puncak secara signifikan. Analisa skenario kejadian hujan dengan periode ulang selama 5, 10, 20 dan 50 tahun menunjukkan bahwa debit puncak dan debit total dari masing-masing skenario perubahan penggunaan lahan meningkat seiring dengan meningkatnya besaran kejadian hujan. Dengan kata lain, dibanding dengan jumlah hujannya, konfigurasi penggunaan lahan yang ada termasuk perubahan penggunaan lahan antara tahun 1994 – 2006 hampir tidak memberikan pengaruh, atau kejadian hujan yang memberikan pengaruh lebih dominan terhadap respon DAS. Analisa sensitivitas menunjukkan bahwa terkait dengan parameter-parameter perubahan penggunaan lahan, LISEM sangat sensitive terhadap manning’s n, kelembaban tanah jenuh, kelembaban tanah awal dan permeabilitas.

Kreo sub catchment is situated in Central Java Province. Due to its position near by Semarang, the capital of the province, the sub catchment has land use change problem for municipality development. Negative effect is experienced by Semarang City as the lower part of the sub catchment where flood occurs nearly every year. It was supposed that the land use changes happened in the sub catchment as the trigger of the disaster. Thus, in order to give understanding about the land use change effect on the runoff in this area which can lead to peak discharge as the initial of flood event, this research was carried out by applying a physically based model, LISEM rainfall runoff model. Land use changes during period of 1994-2006 were assessed using multitemporal images, and several land use change scenarios as well as rainfall size scenarios were generated. The result shows that during period of 1994-2006 land use change happened in the sub catchment with forest, dry land farming, and shrub/ brush as the largest changes by -25,9%, 63,5%, and -69,3% respectively. They are relatively close to the main river, hence runoff coming from these land use changes should have great effect on the discharge because they might infiltrate little runoff along the way. But with such alteration and location, it gave little effect on the discharge by increasing peak discharge only 1,7% and reaching time to peak only one minute faster. Land use change scenario simulations reveals that by changing the sub catchment entirely into agricultural practices and settlement areas, total discharge and peak discharge increased while time to peak was faster. Positive response was given if the sub catchment was converted entirely into forest where peak and total discharge decreased significantly, while time to peak discharge was delayed. Rainfall size scenarios were simulated with return period of 5, 10, 20, and 50 years, and the result concludes that peak discharge and total discharge of each land use scenario increased with increases in magnitude of the rainfall events. In other word, compare to the amount of rainfall, the land use configuration including the changes between 1994 and 2006 have almost no effect. It is the rainfall that dominates the response in the catchment. Sensitivity analysis indicates that LISEM is very sensitive to manning’s n, saturated soil moisture content, saturated hydraulic conductivity, and initial soil moisture content related to land use change parameters.

Kata Kunci : Runoff,LISEM,Kreo sub catchment,Land use change scenario,Rainfall size scenario,Sensitivity analysis, aliran permukaan, LISEM, Sub DAS Kreo, skenario perubahan penggunaan lahan, skenario kejadian hujan dan analisa sensitivitas