Discharge and Sedimentation Prediction by MWSWAT Model In Upper Citarum Sub-Watershed, West Java Province

Abstract

This research was conducted in Upper Citarum Watershed – Majalaya region, West Java province within 20 520.71 ha area, from Desember 2010 - June 2011. The main objectives of this study were: (1) to calibrate MWSWAT model using local data, (2), to predict discharge and sediment as hydrological response of land use condition using MWSWAT calibrated model and (3) to simulate MWSWAT calibrated model on several land use conditions. Spatial analysis showed 9 land use classifications were identified on Majalaya, such as: forest, industrial, residential, orchard, estate crops, agricultural land, pasture, paddy field, and shrubland. Farmland on Majalaya was dominated by vegetables (corn, leek, cassava, carrot, cabbage, potatoes and garlic), flowers and paddy. Simulation with MWSWAT calibrated model with climate data of May to December 2001 showed an accurrate and satisfy result with Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 0.54 and R2 0.69 for discharge prediction and R2 0.77 and NSE 0.51 for sediment prediction. Calibration proccess was done by adjusting 12 parameters which consists of 8 discharge parameters (OV_N, CN2, SOL_AWC, SOL_K, GW_DELAY, ESCO, ALPHA_BF and CH_K2), and 4 sediment parameters (LAT_SED, SPEXP, SLSSUBBSN, and USLE_P). The calibrated MWSWAT model was used to simulate land use 1994 and 2005 with climate conditions based on 2001. The simulation result showed that the land use 1994 had the lowest water yield (43.41 mm) and sediment yield 0.026 t/ha. Land use 2001 had the highest water yield (44.11 mm) and the lowest sediment yield (0.020 t/ha). Meanwhile, land use 2005 showed water yield 44.05 mm and sediment yield 0.10 t/ha. By comparing land use series 1994, 2001 and 2005, the results showed that several land use changes were happening. A lot of forest area were converted to plantation, orchard and agricultural land and it changed surface roughness, curve number (CN), and also crop factor (C), support practice factor (P), and soil erodibility factor (K) of USLE.

Banyak permasalahan yang terjadi di DAS Citarum seperti pencemaran sungai, menurunnya kualitas air, degradasi catchment area (daerah tangkapan air) di bagian hulu, serta meningkatnya pengambilan air tanah. Salah satu penyebab permasalahan ini adalah terjadinya alih fungsi lahan yang tidak memperhatikan kaidah konservasi dan mengakibatkan kondisi DAS semakin memburuk dari tahun ke tahun. Untuk itu perlu dilakukan kajian atas besarnya sedimentasi yang terbentuk dari perubahan pola penggunaan lahan serta respon hidrologi (debit sungai dan sedimen) yang ada di Hulu Sungai Citarum. Dengan mengetahui tingkat sedimentasi di Hulu Citarum maka dapat disusun skenario pola penggunaan lahan yang baik untuk sub-DAS Citarum Hulu. Tujuan dilakukannya penelitian adalah (1) melakukan kalibrasi model MWSWAT menggunakan data lokal; (2) memprediksi debit aliran dan sedimentasi sebagai respon hidrologi dari suatu keadaan penggunaan lahan dengan model MWSWAT terkalibrasi, (3) mensimulasi model MWSWAT hasil kalibrasi pada beberapa kondisi penggunaan lahan yang berbeda. Penelitian mengambil tempat di sub-DAS Citarum Hulu, Kecamatan Majalaya, Provinsi Jawa Barat dan dilaksanakan mulai bulan Desember 2010 hingga Juni 2011. Secara geografis wilayah yang diobservasi terletak pada koordinat 7.051o – 7.249o LS dan 107.628o – 107.812o BT dan memiliki luas 20520.71 ha. Berdasarkan peta penggunaan lahan tahun 2001 teridentifikasi 9 klasifikasi penggunaan lahan, yaitu; hutan, perkebunan, kebun campuran, padang rumput/ilalang, semak belukar, ladang/tegalan, sawah, kawasan pemukiman dan kawasan industri. Peralatan yang digunakan dalam penelitian berupa perangkat komputer, sedangkan data yang digunakan adalah data sekunder berupa data hidrologi, data iklim dan data GIS. Tahap pelaksanaan penelitian terbagi dalam 4 yaitu: (1) tahap pengumpulan data, (2) tahap pengolahan data input, (3) tahap penggunaan model MWSWAT, dan (4) tahap penyajian data. Tahap menggunakan model MWSWAT terdiri dari (1) penentuan batas DAS secara otomatis (Automatic Watersheed Delineation), (2) pembentukan HRU, (3) SWAT Setup and Run, dan (4) kalibrasi. Metode statistik yang digunakan untuk membantu proses kalibrasi adalah R2 dan efisiensi model Nash-Sutcliffe (NSE).