Pengaruh Perubahan Penutupan/Penggunaan Lahan terhadap Respons Hidrologi DAS Kali Bekasi Menggunakan CA-ANN dan HEC-HMS

Abstract

DAS Kali Bekasi merupakan salah satu daerah aliran sungai yang paling rentan terhadap banjir di kawasan Jabodetabek. Peristiwa banjir besar yang melanda wilayah ini pada awal tahun 2020 menyebabkan kerugian material yang signifikan serta gangguan sosial dan kesehatan bagi masyarakat. Tekanan urbanisasi yang terus meningkat akibat perluasan aglomerasi metropolitan Jakarta telah mendorong konversi lahan hijau dan pertanian menjadi kawasan permukiman secara masif, yang berdampak pada penurunan kapasitas infiltrasi dan peningkatan limpasan permukaan di dalam DAS. Di sisi lain, rencana tata ruang wilayah yang berlaku belum sepenuhnya mengintegrasikan pertimbangan hidrologis dalam penetapan zonasi lahan, sehingga risiko banjir terus meningkat seiring dengan perkembangan wilayah. Oleh karena itu, diperlukan analisis terpadu antara dinamika perubahan penutupan/penggunaan lahan dan pemodelan hidrologi untuk mendukung pengelolaan DAS yang lebih efektif dan berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perubahan penutupan/penggunaan lahan di DAS Kali Bekasi serta memproyeksikannya hingga tahun 2027 dan 2032 berdasarkan berbagai skenario, sekaligus mengevaluasi dampak perubahan penutupan/penggunaan lahan tersebut terhadap respons hidrologi DAS menggunakan model HEC-HMS sebagai dasar rekomendasi strategi mitigasi banjir. Analisis perubahan penutupan/penggunaan lahan dilakukan menggunakan data Global 30-meter Land Cover Change Dataset (GLC_FCS30D) tahun 2012, 2017, dan 2022. Proyeksi penutupan/penggunaan lahan dilakukan menggunakan model Cellular Automata – Artificial Neural Network (CA-ANN) melalui plugin MOLUSCE pada platform QGIS dengan tiga skenario, yaitu Business as Usual (BAU), intervensi agroforestri pada kawasan lindung dan lahan kritis, serta skenario berdasarkan Rencana Tata Ruang Wilayah (RTRW). Faktor pendorong yang digunakan meliputi kemiringan lereng, jarak terhadap jalan, dan jarak terhadap sungai. Simulasi respons hidrologi dilakukan menggunakan HEC-HMS terhadap 11 sub-DAS hasil delineasi otomatis. Hasil analisis menunjukkan bahwa DAS Kali Bekasi mengalami perubahan penutupan/penggunaan lahan yang signifikan selama periode 2012–2022. Kawasan permukiman meningkat dari 39,53% menjadi 45,78%, sementara hutan sekunder menyusut dari 21,60% menjadi 17,73% dan lahan pertanian sedikit menurun dari 32,11% menjadi 31,13%. Proyeksi skenario BAU memperlihatkan bahwa kawasan permukiman akan terus meluas hingga 51,10% pada tahun 2032, disertai penurunan lahan pertanian menjadi 27,91% dan hutan sekunder menjadi 15,39%. Skenario intervensi agroforestri mampu meningkatkan luas tutupan hutan sekunder menjadi 21,09% pada tahun 2032 melalui reboisasi pada sempadan sungai, lahan kritis, dan kawasan hutan, meskipun tidak mampu menghentikan ekspansi permukiman secara substansial. Sementara itu, skenario RTRW memproyeksikan dominasi permukiman hingga 62,45% apabila seluruh rencana tata ruang diimplementasikan sepenuhnya. Model HEC-HMS berhasil dikalibrasi dengan nilai Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) sebesar 0,732 pada SUBDAS6 dan 0,613 pada SUBDAS10, serta divalidasi dengan NSE 0,835 dan 0,729 pada masing-masing sub-DAS tersebut, yang menunjukkan kinerja model dalam kategori baik hingga sangat baik. Temuan penting dari simulasi hidrologi adalah bahwa variasi debit puncak antara ketiga skenario penutupan/penggunaan lahan tahun 2032 sangat kecil, yakni hanya berkisar 0,9 m³/s dengan rentang antara 250,3 m³/s pada skenario intervensi hingga 251,3 m³/s pada skenario RTRW. Hal ini mengindikasikan bahwa DAS Kali Bekasi telah melampaui ambang batas impermeabilitas atau memasuki kondisi saturasi respon hidrologi, di mana penambahan lahan kedap air secara marginal tidak lagi menghasilkan perubahan debit puncak yang signifikan.

The Kali Bekasi Watershed is one of the watersheds most vulnerable to flooding in the Jabodetabek region. The major flood event that struck this area in early 2020 caused significant material losses as well as social and health disruptions for the community. Increasing urbanization pressure resulting from the expansion of the Jakarta metropolitan agglomeration has driven the massive conversion of green and agricultural land into settlement areas, reducing infiltration capacity and increasing surface runoff within the watershed. On the other hand, the current spatial planning framework has not yet fully integrated hydrological considerations into land zoning determination, so flood risk continues to rise alongside regional development. Therefore, an integrated analysis combining land cover change dynamics and hydrological modeling is needed to support more effective and sustainable watershed management. This study aims to analyze land use and land cover changes in the Kali Bekasi Watershed and project them through 2027 and 2032 under various scenarios, while also evaluating the impact of these land cover changes on the watershed's hydrological response using the HEC-HMS model as a basis for flood mitigation strategy recommendations. Land cover change analysis was carried out using the Global 30-meter Land Cover Change Dataset (GLC_FCS30D) for 2012, 2017, and 2022. Land cover projections were generated using the Cellular Automata–Artificial Neural Network (CA-ANN) model via the MOLUSCE plugin on the QGIS platform, under three scenarios: Business as Usual (BAU), agroforestry intervention in protected areas and critical land, and a scenario based on the Regional Spatial Plan (RTRW). The driving factors used included slope gradient, distance to roads, and distance to rivers. Hydrological response simulations were performed using HEC-HMS across 11 sub-watersheds derived from automatic delineation. The analysis results show that the Kali Bekasi Watershed experienced significant land cover changes during the 2012–2022 period. Settlement areas increased from 39.53% to 45.78%, while secondary forest shrank from 21.60% to 17.73%, and agricultural land slightly declined from 32.11% to 31.13%. The BAU scenario projection shows that settlement areas will continue expanding to 51.10% by 2032, accompanied by a decline in agricultural land to 27.91% and secondary forest to 15.39%. The agroforestry intervention scenario is able to increase secondary forest cover area to 21.09% by 2032 through reforestation of riverbanks, critical land, and forest areas, although it cannot substantially halt settlement expansion. Meanwhile, the RTRW scenario projects settlement dominance reaching 62.45% if the entire spatial plan is fully implemented. The HEC-HMS model was successfully calibrated with Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) values of 0.732 for SUBDAS6 and 0.613 for SUBDAS10, and validated with NSE values of 0.835 and 0.729 for the respective sub-watersheds, indicating model performance in the good to very good category. A key finding from the hydrological simulation is that the variation in peak discharge among the three land cover scenarios of 2032 is very small, ranging only about 0.9 m³/s, from 250.3 m³/s under the intervention scenario to 251.3 m³/s under the RTRW scenario. This indicates that the Kali Bekasi Watershed has surpassed an impermeability threshold or entered a hydrological response saturation condition, in which marginal additions of impervious land no longer produce significant changes in peak discharge.