Embed Size (px)
Citation preview
34
HASIL DAN PEMBAHASAN
Curah Hujan Hujan Harian Maksimum Hujan harian maksimum yang terjadi di DAS Ciliwung Hulu diperoleh dari
beberapa stasiun pencatat hujan yang terdapat di wilayah tersebut dengan panjang
periode pencatatan bervariasi mulai tahun 1981 sampai tahun 2003.
Tabel 7. Hujan Harian Maksimum di DAS Ciliwung Hulu
Curah Hujan Harian Maksimum (mm) No Tahun Katulampa Ciawi Citeko 1 1981 151,5 112,0 - 2 1982 146,0 120,0 - 3 1983 151,5 117,0 - 4 1984 93,0 74,0 - 5 1985 112,0 186,0 87,0 6 1986 133,0 135,0 94,1 7 1987 116,0 135,0 216,0 8 1988 83,0 141,0 264,0 9 1989 101,5 136,0 100,8 10 1990 210,0 106,0 140,9 11 1991 115,0 227,0 151,2 12 1992 150,0 213,0 135,8 13 1993 140,0 144,0 84,9 14 1994 85,0 131,0 109,7 15 1995 102,0 150,0 118,7 16 1996 130,0 91,5 123,0 17 1997 110,0 100,0 69,0 18 1998 122,0 130,0 87,5 19 1999 101,0 101,0 134,0 20 2000 79,0 109,5 96,9 21 2001 102,0 154,0 111,3 22 2002 154,0 129,0 145,9 23 2003 129,0 155,0 128,8
*) Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG)
Hasil perhitungan periode ulang curah hujan harian maksimum di DAS
Ciliwung dapat dilihat pada Tabel 8.
35
Tabel 8. Hasil Analisis Frekuensi Curah Hujan Maksimum di DAS Ciliwung Hulu
Periode Ulang (tahun)
Peluang Kejadian Terlampaui
(%)
Peluang Kejadi an Tidak Terlampaui
(%)
Hujan Harian Maksimum (mm/hari)
100 1,0 99,0 198,9 50 2,0 98,0 186,5 25 4,0 96,0 174,0 20 5,0 95,0 170,0 10 10,0 90,0 157,2 5 20 80 143,9 4 25 75 139,4 3 33 67 133,3 2 50 50 123,7
Tabel 8 menunjukkan bahwa besarnya curah hujan harian maksimum untuk
periode ulang 100 tahun adalah 198,9 mm/hari, untuk periode ulang 50 tahun
adalah 186,5 mm/hari, 25 tahun sebesar 174,0 mm/hari, periode ulang 10 tahun
sebesar 157,2 mm/hari dan periode ulang 5 tahun sebesar 143,9 mm/hari.
Berdasarkan data kejadian banjir tahun 2002 total curah hujan harian
selama 3 hari berturut -turut dari tanggal 29 s/d 31 Januari 2002 untuk Ciliwung
Hulu tercatat 233 mm, dan dari total curah hujan tersebut sebesar 62,3 % telah
berubah menjadi aliran permukaan dengan total run off 145 mm dengan debit
aliran maksimum sebesar 378 m3/det yang berlangsung selama 5 jam berturut-
turut (Tim IPB 2002).
Debit maksimum tahun 2002 tercatat 525 m3/det yang terjadi pada tanggal
18 Januari 2002 yang diakibatkan oleh hujan sebesar 66 mm selama dua hari dan
berubah menjadi aliran permukaan sebesar 50 mm atau 75 % dari total curah
hujan tetapi hanya berlangsung selama 2 jam sehingga tidak menimbulkan banjir
yang besar dibanding kejadian akhir Januari 2002. Berdasarkan data rata -rata
debit dan curah hujan dari tahun 1981 s/d 2001 terlihat bahwa debit Ciliwung hulu
adalah 2.363 mm/th dengan rata -rata curah hujan tahunan sebesar 3.519 mm/th
ternyata koefisien run off tahunan telah mencapai 67 % dengan demikian baik
koefisien tahunan maupun kejadian hujan tunggal tidak jauh berbeda. Koefisien
aliran permukaan di Ciliwung hulu berkisar antara 60-75 % dari total curah hujan,
sehingga memerlukan perhatian yang serius, terutama harus ada upaya penerapan
teknologi untuk menurunkan koefisien aliran permukaan (Tim IPB 2002).
36
Hidrograf Aliran Sungai Ciliwung Lengkung Kalibrasi Untuk mendapatkan data debit jam-jaman diperlukan adanya lengkung
kalibrasi yang menyatakan hubungan antara tinggi muka air (TMA) dengan
besarnya debit untuk setiap tinggi muka air yang terukur. Pembuatan lengkung
kalibrasi ini diperlukan karena di SPAS Katulampa alat pencatat otomatis yang
dipasang adalah pencatat tinggi muka air (automatic water level recorder/AWLR)
bukan alat pengukur debit secara langsung.
Pembuatan lengkung kalibrasi untuk SPAS Katulampa dilakukan setiap
tahun karena outlet DAS Ciliwung Hulu di Katulampa dari waktu ke waktu
mengalami perubahan dimensi. Perubahan dimensi outlet DAS Ciliwung Hulu
ini disebabkan oleh tumbuhnya tanaman di badan saluran air, endapan tanah dan
pasir yang terbawa oleh aliran air maupun faktor-faktor lainnya. Lengkung
kalibrasi cukup dibuat satu kali dan dapat dipergunakan untuk seterusnya jika
dimensi outlet dari waktu ke waktu tidak mengalami perubahan.
Gambar 11. Bentuk Outlet DAS Ciliwung Hulu di Katulampa dengan Alat Automatic Water Level Recorder (AWLR)
37
Data yang digunakan untuk membuat lengkung kalibrasi aliran sungai
Ciliwung di SPAS Katulampa adalah data pengukuran tinggi muka air (H) dan
data hasil pengukuran debit (Q). Persamaan lengkung kalibrasi untuk
mengalihragamkan tinggi muka air menjadi debit yang digunakan dalam
penelitian ini adalah persamaan yang dibuat oleh Puslitbang Pengairan
Departemen Pekerjaan Umum dan Departemen Pemukiman dan Prasarana
Wilayah Republik Indonesia. Hasil penelitian hubungan antara tinggi muka air
dengan besarnya debit pada stasiun pengamat arus sungai (SPAS) Katulampa
disajikan dalam Tabel 9.
Tabel 9. Lengkung Kalibrasi Hubungan Antara Tinggi Muka Air (H) dengan
Debit Sungai Ciliwung di SPAS Katulampa Tahun Persamaan Lengkung Kalibrasi
1996 Q = 32,428(H - 0,320) 1,412 1997 Q = 42,652(H - 0,100) 2,957 1998 Q = 42,652(H - 0,100) 2,957 1999 Q = 42,652(H - 0,100) 2,957 2000 Q = 42,652(H - 0,100) 2,957 2001 Q = 28,984(H - 0,140) 1,911 2002 Q = 28,984(H - 0,140)1,911 2003 Q = 28,984(H - 0,140)1,911 2004 Q = 11,403(H - 0,200)1,715 2005 Q = 13,097(H - 0,100)1,427
H : Tinggi muka air (m) Q : Debit sungai (m3/detik)
Debit Aliran Permukaan Langsung
Debit aliran Sungai Ciliwung hasil alih ragam tinggi muka air (TMA)
dengan menggunakan lengkung kalibrasi masih berupa hidrograf aliran total.
Hidrograf aliran permukaan langsung dapat diperoleh dengan terlebih dahulu
memisahkan aliran dasar (base flow). Setelah dilakukan pemisahan aliran dasar
(base flow) dengan metode straight line maka diperoleh hidrograf direct runoff
(hidrograf DRO). Hidrograf DRO pengukuran terpilih untuk masing-masing
tahun disajikan dalam Tabel 10, Tabel 11 dan Tabel 12.
38
Tabel 10. Parameter Hidrograf Aliran Permukaan Langsung (Direct Run Off) terpilih untuk periode tahun 2003
Curah Hujan Parameter Tebal DRO Tanggal (mm) Qp (m3/detik) TR (jam) TB (jam) (mm) 08/08/03 11.3 14,67 2 25 1,82 29/08/03 37.2 35,27 2 36 4,13 25/11/03 8.4 30,18 1 28 3,56 06/12/03 17.4 27,04 1 21 3,01 21/12/03 23.8 27,47 3 28 3,35
23/12/03 13.9 12,60 2 27 1,85 Keterangan : Qp = Debit Puncak
TR = Time of Rise / Waktu puncak TB = Time Base / Waktu dasar
Tabel 11. Parameter Hidrograf Aliran Permukaan Langsung (Direct Run Off)
terpilih untuk periode tahun 2004 Curah Hujan Parameter Tebal DRO
Tanggal (mm) Qp (m3/detik) TR (jam) TB (jam) (mm) 17/02/04 43,6 7,90 2 30 1,48 25/02/04 14,7 3,37 2 17 0,31 18/03/04 11,0 3,10 2 25 0,55 10/05/04 5,6 2,40 3 17 0,31 27/05/04 12,2 5,07 2 27 0,72 14/07/04 16,7 5,68 2 24 0,80 15/09/04 5,8 0,32 3 21 0,04 17/09/04 10,5 4,17 2 27 0,70 09/10/04 8,1 4,92 3 22 0,65 07/11/04 18,1 6,65 2 18 0,72 13/11/04 5,3 4,92 3 14 0,54 30/11/04 9,9 5,79 4 28 1,09 09/12/04 0,7 1,65 2 21 0,23
Keterangan : Qp = Debit Puncak TR = Time of Rise / Waktu puncak TB = Time Base / Waktu dasar
39
Tabel 12. Parameter Hidrograf Aliran Permukaan Langsung (Direct Run Off) Terpilih untuk periode tahun 2005
Tanggal Curah Hujan Parameter Tebal DRO
(mm) Qp (m3/detik) TR (jam) TB (jam) (mm)
14/01/05 4,9 7,26 2 21 1,15 03/02/05 1,5 4,47 2 13 0,52 11/02/05 9,3 10,64 1 21 1,80 16/02/05 9,3 5,94 2 16 0,67 18/02/05 5,9 7,29 2 23 1,05 19/02/05 9,3 10,65 1 25 1,89 20/02/05 33,5 11,83 2 18 1,60 01/03/05 2,1 10,33 2 18 1,57 13/03/05 8,5 5,28 3 17 0,69
27/03/05 10,9 8,76 2 21 1,62 29/03/05 23,2 14,59 4 31 2,92 11/04/05 6,0 6,64 3 26 1,30 14/04/05 14,9 6,77 4 18 1,04 18/04/05 6,9 5,87 2 21 1,23 12/06/05 6,5 6,73 2 23 1,18 25/06/05 6,0 10,16 4 25 1,73 15/07/05 5,1 10,72 2 22 1,70 16/07/05 10,8 10,94 1 15 1,31 11/08/05 1,4 8,45 3 19 1,39 18/09/05 8,7 9,21 2 19 1,46 16/10/05 16,2 7,98 4 20 1,10 04/11/05 6,1 6,02 6 26 1,03
07/11/05 11,1 11,71 3 20 1,07
Keterangan : Qp = Debit Puncak TR = Time of Rise / Waktu puncak TB = Time Base / Waktu dasar
Debit Hidrograf Satuan
Hidrograf satuan pengukuran untuk setiap kejadian hujan terpilih periode
tahun 2003 sampai 2005 dengan kedalaman hujan efektif sebesar 1 mm disajikan
dalam Tabel 13, Tabel 14 dan Tabel 15.
Tabel 13. Variabel Pokok Hidrograf Satuan Pengukuran Tahun 2003
Tanggal Qp
(m3/detik) TR
(jam) TB
(jam) 08/08/2003 8,061 2 25 29/08/2003 8,532 2 36 25/11/2003 8,470 1 28 06/12/2003 8,989 1 21 21/12/2003 8,199 3 28 23/12/2003 6,826 2 27
40
Tabel 14. Variabel Pokok Hidrograf Satuan Pengukuran Tahun 2004
Tanggal Qp
(m3/detik) TR
(jam) TB
(jam) 17/02/04 5,344 2 30 25/02/04 11,052 2 17 18/03/04 5,597 3 25 10/05/04 7,726 2 17 27/05/04 7,020 3 27 14/07/04 7,064 3 24 15/09/04 7,226 2 21 17/09/04 5,978 2 27 09/10/04 7,565 2 22 07/11/04 9,277 2 18 13/11/04 9,036 2 14 30/11/04 5,299 4 28 09/12/04 7,319 3 21
Tabel 15. Variabel Pokok Hidrograf Satuan Pengukuran Tahun 2005
Tanggal Qp (m3/detik) TR (jam) TB (jam) 14/01/05 6,286 2 21 03/02/05 8,682 2 13 11/02/05 5,930 1 21 16/02/05 8,819 2 16 18/02/05 6,608 2 23 19/02/05 5,642 1 25 20/02/05 7,402 2 18 01/03/05 6,573 2 18 13/03/05 7,615 3 17 27/03/05 5,401 2 21 29/03/05 4,994 4 31 11/04/05 5,089 2 26 14/04/05 6,536 4 18 18/04/05 4,778 2 21 12/06/05 5,693 2 23 25/06/05 5,872 4 25 15/07/05 6,288 2 22 16/07/05 8,354 1 15 11/08/05 6,091 3 19 18/09/05 6,323 1 19 16/10/05 7,255 2 20 04/11/05 5,861 6 26 07/11/05 10,962 3 20
41
Morfometri DAS Ciliwung Hulu
Hasil pengukuran morfometri jaringan sungai di DAS Ciliwung Hulu
disajikan dalam Tabel 16.
Tabel 16. Hasil Pengukuran Morfometri Jaringan Sungai di DAS Ciliwung Hulu
Orde Sungai
Jumlah Segmen
Panjang (km)
1 264 231,63 2 141 103,36 3 67 64,94 4 24 20,89 5 27 17,26
Total 523 438,08 Tabel 16 menunjukkan bahwa kecenderungan semakin tinggi orde
sungainya maka jumlah segmennya akan semakin kecil. Meskipun demikian
untuk orde 5 (lima) jumlah segmennya lebih besar dari orde 4 (empat). Hal ini
dapat terjadi karena di bagian tengah DAS Ciliwung Hulu bentuknya menyempit
dan di sebelah kiri dan kanan sungai utama banyak dijumpai sungai-sungai
dengan orde 1 yang bertemu dengan sungai orde 5, akibatnya segmen sungai orde
5 yang memanjang dibagian tengah DAS terbagi lagi menjadi beberapa segmen
orde 5.
Hubungan antara orde sungai dengan jumlah segmen sungai disajikan
dalam Gambar 12.
y = -0,2749x + 2,6665R2 = 0,9305
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
0 1 2 3 4 5 6
Orde Sungai
Lo
gar
itm
a Ju
mla
h S
egm
en
Gambar 12. Hubungan Antara Orde Sungai Dengan Jumlah Segmen
42
Parameter morfometri DAS Ciliwung Hulu yang digunakan untuk menduga
hidrograf satuan sintetik dengan model HSS Gama 1 disajikan dalam Tabel 17.
Tabel 17. Parameter Morfometri DAS Ciliwung Hulu No Parameter Morfometri Besaran 1 Faktor Sumber/Source Factor (SF) 0,5287 2 Frekuensi Sumber/Source frequency (SN) 0,5048 3 Panjang Sungai Maksimum (L) 24,46 km 4 Lebar DAS pada titik 0,75L dan tegak lurus dengan outlet 11,00 km 5 Lebar DAS pada titik 0,25L dan tegak lurus dengan outlet 5,75 km 6 Faktor Lebar/width Factor (WF) 1,913 7 Luas total DAS (A) 149,230 km2 8 Luas DAS Sebelah Hulu (AU) 81,033 km2 9 Luas Relatif DAS Bagian Hulu/relative Upstream Area (RUA) = AU/A 0,5428 10 Faktor simetri/Symmetry factor (SIM) = WF x RUA 1,0384 11 Jumlah Pertemuan Sungai/Joint Frequency (JN) 263 12 Jumlah Panjang sungai untuk semua order (? Li) 438,08 km 13 Kerapatan Drainase/drainage density (D) 2,936 14 Kemiringan DAS/Slope (S) 0,1112
Penerapan Model Hidrograf Satuan Sintetik Gama 1 DAS Ciliwung Hulu
Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Gama 1 terdiri dari empat variabel pokok,
yaitu waktu-naik/ time of rise (TR), debit puncak (QP), waktu-dasar/ time-base
(TB) dan sisi resesi yang ditentukan oleh nilai koefisien tampungan/ storage
coefficient (K). Hasil Perhitungan untuk masing-masing variabel pokok HSS
Gama 1 tersebut adalah sebaga i berikut :
Waktu-naik/time of rise (TR) 3
0,43 1,0665 1,2775100
TR SIML
SF= + +
3
0,43 (1,0665 1,0384) 1,277524,46
100 0,5287TR x
x= + +
TR = 2,428 Jam Waktu naik (TR) untuk DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan model HSS
Gama 1 adalah sebesar 2,428 jam.
43
Debit Puncak (QP)
0,23810,5886 0,40080,1836QP JNA TR−=
0,4008 0,23810,58860,1836(149,230) (2,428) (263)QP
−=
Qp = 9,2297 m3/det Debit Puncak (QP) untuk DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan model HSS
Gama 1 adalah sebesar 9,2297 m3/det.
Time Base (TB)
0,0986 0,7344 0,25740,145727,4132TB S SN RUATR−=
0,1457 0,0986 0,7344 0,2574
27,4132(2,428) 0,1112 0,5048 0,5428TB−
=
TB = 20,036 Jam Waktu dasar/time base (TB) untuk DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan
model HSS Gama 1 adalah sebesar 20,036 jam.
Koefisien Tampungan/Coefficient Storage (K)
0,1446 1,08970,1798 0,04520,5617K S SFA D− −=
0,1798 0,04520,1446 1,08970,5617(149,230) 0,1112 0,5287 2,936K
− −=
K = 3,9908 Koefisien Tampungan/Coefficient Storage (K) untuk DAS Ciliwung Hulu denga n
menggunakan model HSS Gama 1 adalah sebesar 3,9908.
Sisi Resesi/Recession Limb
Sisi resesi dari hidrograf satuan sintetik DAS Ciliwung Hulu dengan model HSS
Gama 1 ini mengikuti persamaan sebagai berikut : /. t KQt Qp e
−= /3,9908. tQt Qpe
−=
44
Bentuk dari hidrograf satuan sintetik DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan
model HSS Gama 1 adalah seperti Gambar 13.
0
2
4
6
8
10
0 2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Waktu (Jam)
Deb
it (m
3/d
et)
Gambar 13. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik DAS Ciliwung Hulu dengan
Menggunakan Model HSS Gama 1
Komponen hidrograf satuan DAS Ciliwung Hulu disajikan dalam Tabel
18. Hasil simulasi dengan menggunakan model Hidrograf satuan sintetik (HSS)
Gama 1 dan Hidrograf Satuan pengukuran di DAS Ciliwung Hulu periode tahun
2003 sampai 2005 disajikan dalam Gambar 14.
Tabel 18. Komponen HSS Gama 1 dan HS Pengukuran di DAS Ciliwung Hulu
HS Pengukuran Tahun : Parameter 2003 2004 2005
HSS Gama 1
Waktu Puncak (TP) 2 Jam 3 Jam 3 Jam 2,43 Jam Debit Puncak (QP) 6,60 m3/det 6,22 m3/det 5,42 m3/det 9,23 m3/det Waktu Dasar (TB) 36 Jam 30 Jam 31 Jam 20,04 Jam
0,001,002,003,004,005,006,007,008,009,00
10,00
0 2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Waktu (Jam)
Deb
it (
m3/
det
)
HSS GAMA1 HS 2003
HS 2004 HS 2005
Gambar 14. Hidrograf Satuan Pengukuran Tahunan dan HSS Gama 1 Hasil
Pemodelan di DAS Ciliwung Hulu
45
0,001,002,003,004,005,006,007,00
8,009,00
10,00
0 2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Waktu (Jam)
Deb
it (
m3/
det
)HSS GAMA1
HS Periode 2003-2005
Gambar 15. Hidrograf Satuan Pengukuran Periode 2003-2005 dan Hasil
Pemodelan Dengan HSS Gama 1 di DAS Ciliwung Hulu
Gambar 14 dan Gambar 15 memperlihatkan bahwa bentuk hidrograf
satuan sintetik Gama 1 menunjukkan perbedaan yang signifikan dibandingkan
hidrograf satuan pengukuran. Hasil analisis uji kuantitatif antara hidrograf satuan
sintetik Gama 1 dengan hidrograf satuan pengukuran untuk masing-masing tahun
disajikan dalam Tabel 19.
Tabel 19. Hasil Uji Kuantitatif HSS Gama 1 terhadap HS Pengukuran.
Tahun NO Parameter 2003 2004 2005 Periode
2003-2005 1 Coefficient of efficiency (CE) 0,81 0,85 0,73 0,81 2 Relative error dari volume total (EV) 16% 18% 18% 17% 3 Absolute Error dari debit puncak
(AEQp) 2,63
m3/det 3,01
m3/det 3,81
m3/det 3,22
m3/det 4 Relative error dari debit puncak (EQp) 39,85 % 48,39 % 70,30 % 53,58 % 5 Absolute error dari waktu puncak (ETp) 0,43 jam -0,57 Jam -0,57 Jam 0,43 Jam
Nilai coefficient of efficiency (CE) menunjukkan seberapa dekat bentuk
hidrograf satuan sintetik menyerupai bentuk hidrograf satuan hasil pengukurannya.
Nilai CE semakin mendekati 1 (satu) maka hidrograf satuan sintetik mempunyai
bentuk yang sama dengan hidrograf satuan hasil pengukuran. Nilai relative error
dari volume total (EV) menunjukkan besarnya kesalahan relatif antara volume total
hidrograf satuan hasil model dengan hidrograf satuan pengukuran. Nilai EV
semakin mendekati 0 (nol) maka model akan semakin baik tingkat keakuratannya.
Nilai EV 0 (nol) berarti volume hidrograf satuan sintetik hasil model dengan
hidrograf satuan pengukuran tidak berbeda. Nilai absolute error dari debit puncak
46
(AEQp) menunjukkan seberapa besar perbedaan debit puncak hasil simulasi model
dengan debit puncak pengukuran. Nilai AEQp akan semakin baik jika mendekati
nilai 0 (nol). Nilai relative error dari debit puncak (EQp) menunjukkan besarnya
kesalahan relatif antara debit puncak hasil model dengan debit puncak hidrograf
satuan pengukuran. Nilai EQp semakin mendekati 0 (nol) semakin baik, jika EQp
bernilai nol berarti debit puncak hidrograf satuan sintetik hasil model dengan debit
puncak hidrograf satuan pengukuran tidak berbeda. Nilai absolute error dari waktu
puncak (ETp) menunjukkan kesalahan absolut antara waktu puncak hidrograf
satuan sintetik hasil model dengan waktu puncak pengukuran. Nilai ETp yang
semakin jauh dari 0 (nol) baik bernilai negatif maupun positif berarti waktu puncak
hidrograf satuan sintetik hasil model dengan waktu puncak hidrograf satuan
pengukuran berbeda.
Tabel 19 menunjukkan bahwa hasil dari model HSS Gama 1 mempunyai
nilai coefficient of efficiency (CE) yang berkisar antara 0,73 sampai 0,85. Nilai ini
memperlihatkan bahwa pemodelan HSS Gama 1 di DAS Ciliwung Hulu masih
menunjukkan perbedaan yang signifikan dengan hidrograf satuan pengukurannya.
Selain itu ditinjau dari besarnya nilai relative error volume tota l (EV) masih cukup
besar yaitu berkisar antara 16% sampai 18%. Parameter uji lain yang menunjukkan
bahwa HSS Gama 1 masih belum baik dalam menduga hidrograf satuan di DAS
Ciliwung Hulu adalah nilai relative error debit puncak (EQp) yang masih tinggi
yaitu diatas 39 %. Tahun 2005 nilai EQp mencapai 70,30%, hal ini berarti
perbedaan antara besarnya debit puncak antara HSS Gama 1 dengan hidrograf
satuan pengukuran masih tinggi. Besaran debit puncak dalam analisis hidrologi
merupakan parameter yang sanga t penting, sehingga model hidrograf satuan sintetik
Gama 1 perlu disesuaikan agar pendugaannya mempunyai tingkat keakuratan yang
tinggi.
Besarnya absolute error waktu puncak (ETp) juga masih cukup tinggi.
Hasil pemodelan dengan HSS Gama 1 diperoleh hasil besarnya perbedaan antara
waktu puncak hidrograf satuan sintetik dengan waktu puncak hidrograf satuan
pengukuran masih berada diatas 25 menit (0,43 jam). Nilai ETp yang cukup tinggi
dapat diakibatkan oleh karena pembuatan selang waktu pengamatan debit
pengukuran selama 1 jam sehingga ketika terjadi perbedaan waktu puncak hidrograf
47
dengan waktu puncak hasil pengukuran menjadi cukup lama. Pengamatan dengan
selang waktu yang lebih pendek diharapkan dapat memperbaiki nilai ETp.
Penyesuaian HSS Gama 1 Dengan DAS Ciliwung Hulu
Penyesuaian model dilakukan dengan cara meminimalkan perbedaan nilai
hasil pemodelan dengan nilai pengukuran. Persamaan hasil penyesuaian
konstanta model untuk setiap variabel pokok HSS Gama 1 bagi masing-masing
tahun adalah seperti berikut :
1. Tahun 2003
Persamaan waktu-naik/time of rise (TR) HSS tahun 2003 setelah dilakukan penyesuaian konstanta model adalah :
3
0,43 0,6548 1,2775100
TR SIML
SF= + +
Persamaan debit puncak (QP) HSS tahun 2003 setelah dilakukan penyesuaian
konstanta model adalah:
0,23810,5886 0,40080,1215QP JNA TR−=
Persamaan koefisien tampungan/coefficient storage (K) HSS tahun 2003
setelah penyesuaian konstanta model adalah:
0,1446 1,08970,1798 0,04520,7219K S SFA D− −=
Persamaan Sisi Resesi HSS tahun 2003 setelah penyesuaian konstanta model :
/5,1292. tQt Qp e−=
Bentuk hidrograf satuan sintetik Gama 1 setelah penyesuaian model
untuk tahun 2003 disajikan dalam Gambar 16.
48
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
Waktu (jam)
Deb
it (m
3/d
et)
HSS GAMA 1 PENYESUAIAN
HS 2003
Gambar 16. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Gama 1 Setelah Penyesuaian Konstanta Model dan Hidrograf Satuan Pengukuran Tahun 2003
2. Tahun 2004
Persamaan waktu-naik/time of rise (TR) HSS tahun 2004 setelah dilakukan
penyesuaian konstanta model adalah : 3
0,43 1,6178 1,2775100
TR SIML
SF= + +
Persamaan debit puncak (QP) HSS tahun 2004 setelah dilakukan penyesuaian
konstanta model adalah :
0,23810,5886 0,40080,1347QP JNA TR−=
Persamaan koefisien tampungan/coefficient storage (K) HSS tahun 2004
setelah penyesuaian konstanta model adalah :
0,1446 1,08970,1798 0,04520,6749K S SFA D− −=
Persamaan Sisi Resesi HSS tahun 2004 setelah penyesuaian konstanta model :
/4,7948. tQt Qpe−=
Bentuk hidrograf satuan sintetik Gama 1 setelah penyesuaian model
untuk tahun 2004 disajikan dalam Gambar 17.
49
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Waktu (jam)
Deb
it (m
3/d
et)
HSS GAMA 1 PENYESUAIAN
HS 2004
Gambar 17. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Gama 1 Setelah Penyesuaian
Konstanta Model dan Hidrograf Satuan Pengukuran Tahun 2004
3. Tahun 2005
Persamaan waktu-naik/time of rise (TR) HSS tahun 2005 setelah dilakukan
penyesuaian konstanta model adalah :
3
0,43 1,6178 1,2775100
TR SIML
SF= + +
Persamaan debit puncak (QP) HSS tahun 2005 setelah dilakukan penyesuaian
konstanta model adalah :
0,23810,5886 0,40080,1174QP JNA TR−=
Persamaan koefisien tampungan/coefficient storage (K) HSS tahun 2005
setelah penyesuaian konstanta model adalah :
0,1446 1,08970,1798 0,04520,8065K S SFA D− −=
Persamaan Sisi Resesi HSS tahun 2005 setelah penyesuaian konstanta model :
/5,7300. tQt Qp e−=
Bentuk hidrograf satuan sintetik Gama 1 setelah penyesuaian model
untuk tahun 2005 disajikan dalam Gambar 18.
50
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Waktu (jam)
Deb
it (m
3/d
et)
HSS GAMA 1 PENYESUAIAN
HS 2005
Gambar 18. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Gama 1 Setelah Penyesuaian
Konstanta Model dan Hidrograf Satuan Pengukuran Tahun 2005
Hasil analisis uji kuantitatif Hidrograf Satuan Sintetik Gama 1 setelah
penyesuaian konstanta model terhadap hidrograf satuan pengukuran masing-
masing tahun disajikan dalam Tabel 20.
Tabel 20. Perubahan Nilai Parameter Uji Kuantitatif Model HSS Gama 1 Setelah
Penyesuaian Konstanta Model dan Sebelum Penyesuaian Konstanta Model Terhadap Hidrograf Satuan Pengukuran
Tahun 2003 2004 2005
NO Parameter
B T B T B T 1 CE 0,81 0,98 0,85 0,95 0,73 0,93 2 EV 16% -0,03 18% -0,07 18% -0,08 3 AEQp 2,63
m3/det 0,00
m3/det 3,01
m3/det 0,00
m3/det 3,81
m3/det 0,00
m3/det 4 EQ p 39,85 % -0,01 % 48,39 % 0,05% 70,30 % 0,03 % 5 ETp 0,43 jam 0,00 jam -0,57 Jam 0,00 jam -0,57 Jam 0,00 jam
Keterangan : B = Belum disesuaikan T = Telah Disesuaikan CE = Coefficient of efficiency EV = Relative error dari volume total EQp= Relative error dari debit Puncak AEQp = Absolute error dari debit Puncak ETp = Absolute error dari Debit Puncak
Tabel 20 menunjukkan bahwa setelah dilakukan penyesuaian terhadap
konstanta modelnya, terjadi peningkatan keakuratan dugaan bentuk hidrograf
satuan untuk masing-masing tahun, dimana bentuk HSS hasil penyesuaian
semakin mendekati bentuk hidrograf satuan pengukurannya yang ditunjukkan
oleh besarnya nilai coefficient of efficiency (CE) mendekati nilai 1. Nilai
51
coefficient of efficiency (CE) yang telah lebih dari 0,90 menunjukkan bahwa model
HSS penyesuaian mempunyai tingkat keakuratan pendugaan yang baik, serta
didukung oleh nilai parameter uji EV, AEQp, Eqp dan Etp yang telah mendekati
atau sama dengan nilai 0 (nol). Sedangkan HSS Gama 1 yang belum disesuaikan
konstanta modelnya memberikan dugaan bentuk hidrograf yang berbeda dengan
hidrograf pengukuran.
Kondisi ini menunjukkan bahwa model HSS Gama 1 yang dikembangkan
berdasarkan data empiris dari 30 DAS contoh ketika akan diterapkan untuk
menduga bentuk hidrograf satuan DAS lainnya masih diperlukan adanya
penyesuaian konstanta model. Penyesuaian konstanta model meningkatkan
keakuratan pendugaan bentuk hidrograf satuan yang hampir menyerupai bentuk
pengukuran. Konstanta model HSS Gama 1 bervariasi untuk setiap tahunnya, hal
ini mengindikasikan adanya pengaruh faktor lain yang berubah dari tahun ke tahun
selain morfometri DAS.
Hidrograf Satuan Sintetik penyesuaian yang dipergunakan untuk menduga
bentuk hidrograf satuan DAS yang lain adalah adalah hidrograf satuan sintetik
penyesuaian dengan hidrograf satuan pengukuran rata-rata di DAS Ciliwung
Hulu. Penggunaan hidrograf satuan pengukuran rata-rata dimaksudkan agar
model bisa berlaku untuk semua kurun waktu pengamatan bukan hanya untuk satu
kurun waktu pengamatan saja. Hasil penyesuaian konstanta model HSS Gama 1
terhadap data morfometri dan data hidrograf satuan pengukuran rata-rata di DAS
Ciliwung Hulu diperoleh 2 (dua) buah set model HSS Gama 1 yang telah
disesuaikan konstanta modelnya. Kedua model HSS Gama 1 penyesuaian
tersebut adalah sebagai berikut :
1. HSS Gama 1 Solver 1
Untuk persamaan TP yang dirubah adalah konstanta dari SIM, untuk
persamaan QP yang dirubah adalah konstanta dari A, dan untuk persamaan K
yang dirubah adalah konstanta dari S.
2. HSS Gama 1 Solver 2
Metode ini dilakukan dengan cara merubah semua konstanta untuk masing-
masing persamaan secara bersama-sama.
52
Hasil penyesuaian model HSS Gama 1 dengan kedua metode tersebut
diperoleh model baru dengan masing-masing persamaan sebagai berikut :
Bentuk hidrograf satuan sintetik untuk DAS Ciliwung Hulu setelah
dilakukan penyesuaian konstanta model disajikan dalam Gambar 19. Sedangkan
analisis uji kuantitatif bagi kedua set model tersebut disajikan dalam Tabel 21.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45
Waktu (jam)
Deb
it (m
3/ja
m) HS PENGUKURAN
HSS GAMA 1
HSS GAMA 1 SOLVER 1
HSS Gama 1 SOLVER 2
Gambar 19. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Setelah Dilakukan Penyesuaian
Dan Hidrograf Satuan Rata -Rata Hasil Pengukuran Tabel 21. Perubahan Nilai Parameter Uji Kuantitatif Model HSS Gama 1 Setelah
Penyesuaian Konstanta Model Terhadap HS Rata-Rata Pengukuran Model NO Parameter
HSS Gama 1 Solver 1 Solver 2 1 Coefficient of efficiency (CE) 0,81 0,99 0,99 2 Relative error dari volume total (EV) 17 % -1 % -1 % 3 Absolute Error dari debit puncak (AEQp) 3,22 m3/det 0 m3/det 0 m3/det 4 Relative error dari debit Puncak (EQp) 53,58 % 0,00 % 0,00 % 5 Absolute error dari waktu Puncak (ETp) 0,43 Jam 0 jam 0 jam
1. HSS Gama 1 Solver 1
0,43
3
0,6949 1,2775
100
TRL
SIM
SF
= + +
0,23810,4874 0,4008
0,1836QP A TR JN−
=
0,3225 1,08970,1798 0,04520,5617K S SFA D
− −=
/5,8989. tQt Qp e
−=
0,0986 0,7344 0,25740,145752,0739TB S SN RUATR
−=
2. HSS Gama 1 Solver 2
0,4296
3,0004
0,8737 1,0918
100
TRL
SIM
SF
= + +
0,22490,5768 0,4024
0,1264QP A TR JN−
=
0,1697 1,09700,2371 0,05750,5820K S SFA D
− −=
/5,9247. tQt Qp e
−=
0,3898 0,6438 0,17640,237627,4180TB S SN RUATR
−=
53
Model HSS Gama 1 Solver 1 maupun Gama 1 Solver 2 memberikan hasil
pendugaan bentuk hidrograf satuan DAS Ciliwung Hulu dengan sangat
memuaskan. Nilai Coefficient of efficiency (CE) semakin mendekati 1 (satu) yang
berarti hidrograf hasil simulasi mempunyai bentuk yang hampir sama dengan
hidrograf satuan pengukuran. Penyesuaian konstanta model semakin meningkatkan
tingkat keakuratan pendugaan yang dapat dilihat dari perbaikan nilai relative error
volume total (EV) yang semula sebesar 17% menjadi -1%. Hal ini menunjukkan
bahwa antara hidrograf satuan hasil pengukuran dengan HSS Gama 1 Solver 1
maupun HSS Gama 1 Solver 2 tidak terjadi perbedaan volume.
Penyesuaian konstanta model juga meningkatkan ketelitian dalam menduga
besarnya debit puncak yaitu terjadi perubahan nilai EQp dari 53,58% menjadi
0,00% atau yang tadinya terjadi perbedaan absolut debit puncak sebesar 3,22 m3/det
menjadi tidak terjadi perbedaan debit puncak. Dengan kata lain debit puncak HS
pengukuran dengan HSS Gama 1 Solver 1 maupun HSS Gama 1 Solver 2 tidak
berbeda. Penyesuaian konstanta mode l juga meningkatkan keakuratan pendugaan
waktu puncak yang ditunjukkan oleh perubahan nilai Etp dari 0,43 jam menjadi 0
jam, yang berarti setelah penyesuaian konstanta model tidak terjadi perbedaan
antara waktu puncak HSS dengan waktu puncak hidrograf satuan pengukuran.
Berdasarkan nilai-nilai parameter uji kuantitatif tersebut maka model HSS Gama 1
Solver 1 maupun HSS Gama 1 Solver 2 dapat diterapkan di DAS Ciliwung Hulu
dengan tingkat keakuratan yang tinggi.
Validasi Model HSS Gama 1 Hasil Penyesuaian
Validasi model dilakuk an agar model yang dikembangkan dengan
menggunakan DAS Ciliwung Hulu ini dapat diketahui keberlakuannya di DAS
yang lain. Validasi model dilakukan dengan menggunakan data morfometri DTA
Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu yang diukur oleh Fadli dalam penyelesaian
tugas akhir di Fakultas Kehutanan IPB, sedangkan data TMA yang dipergunakan
adalah hasil perekaman (Automatic Water Level Recorder) yang terdapat di DTA
Cipopokol. Parameter morfometri DTA Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu
disajikan dalam Tabel 22.
54
Tabel 22. Morfometri DTA Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu Besaran No Parameter Morfometri
(a) (b) 1 Faktor Sumber/Source Factor (SF) 0,78 0,47 2 Frekuensi Sumber/Source frequency (SN) 0,60 0,53 3 Panjang Sungai Maksimum (L) 2,41 km 2,41 km 4 Lebar DAS pada titik 0,75L dan tegak lurus dengan outlet 0,51 km 0,51 km 5 Lebar DAS pada titik 0,25L dan tegak lurus dengan outlet 0,83 km 0,83 km 6 Faktor Lebar/width Factor (WF) 1,61 1,61 7 Luas total DAS (A) 1,40 km2 1,40 km2 8 Luas DAS Sebelah Hulu (A U) 0,71 km2 0,71 km2 9 Luas Relatif DAS Bagian Hulu/Relative Upstream Area (RUA) 0,51 0,51 10 Faktor simetri/Symmetry factor (SIM) = WF x RUA 0,82 0,82 11 Jumlah Pertemuan Sungai/Joint Frequency (JN) 2 7 12 Jumlah Panjang sungai untuk semua order (? Li) 4,70 km 5,63 km 13 Kerapatan Drainase/drainage density (D) 3,37 4,04 14 Kemiringan DAS/Slope 0,0695 0,0695 Ket : (a) = Menggunakan Peta rupa bumi skala 1 : 25.000
(b) = Mempertimbangkan lembah sebagai saluran drainase (sungai) Sumber : Hasil pengukuran Fadli dalam penyelesaian tugas akhir di Fakultas Kehutanan IPB
tahun 2006
Hasil simulasi hidrograf satuan sintetik Gama 1 yang belum disesuaikan
untuk DTA Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu dapat dilihat pada Gambar 16.
Hasil analisis perbandingan kuantitatif HSS Gama 1 di DTA Cipopokol Sub-DAS
Cisadane Hulu terhadap hidrograf satuan pengukuran disajikan dalam Tabel 23.
Tabel 23. Nilai Parameter Uji Kuantitatif HSS Gama 1 Terhadap Hidrograf
Satuan Pengukuran DTA Cipopokol Sub-Das Cisadane Hulu Nilai NO Parameter
HSS Gama 1 (a)
HSS Gama 1 (b)
1 Coefficient of efficiency (CE) 0,20 -0,50 2 Relative error dari volume total (EV) 15 % 116 % 3 Absolute Error dari debit puncak (AEQp) -0,05 m3/det 0,02 m3/det 4 Relative error dari debit Puncak (EQp) -19,08% 9,00% 5 Absolute error dari waktu Puncak (ETp) 1,65 jam 1,65 jam
keterangan : (a) = Menggunakan Peta rupa bumi skala 1 : 25.000, (b) = Mempertimbangkan lembah sebagai saluran drainase (sungai)
55
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0 1 22,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10
,5
Waktu (jam)
Deb
it (m
3/de
t) HSS Gama 1 (A)
HSS Gama 1 (B)
HS Observasi
Gambar 20. Hidrograf Satuan Pengukuran dan HSS Gama 1 di DTA Cipopokol
Sub-DAS Cisadane Hulu Tabel 23 dan Gambar 20 memperlihatkan bahwa model HSS Gama 1
pada saat digunakan untuk menduga hidrograf satuan di DTA Cipopokol Sub-
DAS Cisadane Hulu memperlihatka n perbedaan yang signifikan dengan hidrograf
satuan pengukurannya. Nilai CE yang sangat kecil menunjukkan bahwa bentuk
hidrograf satuan sintetik Gama 1 yang dibangun dengan data pengukuran
morfometri DTA pada Peta Rupa Bumi skala 1 : 25.000 berbeda dengan hidrograf
pengukuran. Demikian halnya dengan HSS Gama 1 yang dibangun dengan data
morfometri yang mempertimbangkan lembah sebagai saluran drainase (sungai)
juga mempunyai nilai CE yang jauh dari nilai 1.
Nilai EV pada Tabel 23 juga masih jauh dari nilai 0 (nol) yang
menunjukkan bahwa volume total HSS Gama 1 berbeda secara signifian dengan
volume total hidrograf satuan pengukuran. Perbedaan antara debit puncak HSS
Gama 1 dengan hidrograf satuan pengukuran adalah sebesar -0,05 m3/det
(-19,08%) untuk model yang menggunakan data pengukuran morfometri DTA
pada Peta Rupa Bumi skala 1 : 25.000 denggan nilai negatif yang menunjukkan
bahwa besaran debit puncak dugaan lebih kecil dari besaran debit puncak
pengukuran. Sedangkan model HSS Gama 1 yang memanfaatkan data lembah
sebagai saluran drainase memperlihatkan perbedaan antara debit puncak model
dengan debit puncak pengukuran sebesar 0,02 m3/det (9,00 %). Selain itu
56
besarnya kesalahan absolut antara waktu puncak HSS Gama 1 dengan waktu
puncak hidrograf satuan pengukuran juga masih besar yaitu mencapai 1,65 jam.
Hasil validasi kedua set model (HSS Gama 1 Solver 1 maupun HSS Gama
1 Solver 2) dengan menggunakan data Morfometri DTA Cipopokol Sub-DAS
Cisadane Hulu disajikan dalam Gambar 21 sedangkan hasil uji kuantitatifnya
disajikan dalam Tabel 24.
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Waktu (Jam)
deb
it (
m3/
det
)
Pengukuran Gama 1 (a)
Solver 1 (a) Solver 2 (a)
Gama 1 (b) Solver 1 (b)
Solver 2 (b)
Gambar 21. Hidrograf Satuan Pengukuran dan Hidrograf Satuan Sintetik di DTA
Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu Tabel 24. Perubahan Nilai Parameter Uji Kuantitatif Penerapan Model HSS
Gama 1 Di DTA Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu Model HSS
(a) (b) NO Parameter
Gama 1 Solver 1 Solver 2
Gama 1 Solver 1 Solver 2
1 Coefficient of efficiency (CE)
0,20 0,10 0,37 -0,50 -1,02 0,13
2 Relative error volume total (EV)
15 % 40 % -14 % 116 % 180 % 16 %
3 Absolute error Debit Puncak (AEQp)
-0,05 m3/det
-0,40 m3/det
-0,10 m3/det
0,02 m3/det
0,03 m3/det
-0,05 m3/det
4 Relative error debit Puncak (EQp)
-19,08% -16,88% -41,13% 9,00 % 12,00% -21,96%
5 Absolute error waktu Puncak (ETp)
1,65 jam 1,35 jam 1,31 jam 1,65 jam 1,35 jam 1,31 jam
keterangan : (a) = Menggunakan Peta Rupa Bumi skala 1 : 25.000, (b) = Mempertimbangkan lembah sebagai saluran drainase (sungai)
57
Gambar 21 dan Tabel 24 menunjukkan bahwa penerapan HSS Gama 1
hasil penyesuaian dalam menduga hidrograf satuan DTA Cipopokol Sub-DAS
Cisadane Hulu belum menunjukkan hasil yang baik. Nilai Coefficient of efficiency
untuk semua model yang diuji masih jauh dari nilai 1 (satu). Demikian juga untuk
parameter uji yang lain masih menunjukkan besarnya penyimpangan bentuk HSS
terhadap hidrograf pengukuran. Kondisi ini menunjukkan bahwa untuk menduga
hidrograf satuan dari suatu DAS atau sub-DAS yang mempunyai karakteristik
morfometri DAS berbeda dengan DAS Ciliwung Hulu masih diperlukan adanya
penyesuaian terhadap konstanta modelnya. Penyesuaian model dibutuhkan agar
pendugaan bentuk hidrograf satuan semakin meningkat keakuratannya.
Validasi model penyesuaian (HSS Gama 1 Solver 1 maupun HSS Gama 1
Solver 2) juga dilakukan dengan menggunakan data DAS Progo dengan outletnya
di Kranggan Kabupaten Temanggung Propinsi Jawa Tengah. Morfometri DAS
Progo yang dipergunakan untuk simulasi disajikan dalam Tabel 25.
Tabel 25. Morfometri DAS Progo
No Parameter Morfometri Besaran 1 Faktor Sumber/Source Factor (SF) 0,572 2 Frekuensi Sumber/Source frequency (SN) 0,744 3 Panjang Sungai Maksimum (L) 36,50 km 4 Faktor Lebar/width Factor (WF) 0,420 5 Luas total DAS (A) 411,67 km 2 6 Luas Relatif DAS B agian Hulu/relative Upstream Area
(RUA) = AU/A 0,420
7 Faktor simetri/Symmetry factor (SIM) = WF x RUA 0,180 8 Jumlah Pertemuan Sungai/Joint Frequency (JN) 342 9 Kerapatan Drainase/drainage density (D) 2,240
10 Kemiringan DAS/Slope (S) 0,0479 Sumber : Sri Harto (1990)
Hidrograf satuan pengukuran di DAS Progo terpilih yang dipergunakan
untuk validasi model HSS Gama 1 hasil penyesuaian disajikan dalam Tabel 26.
Hidrograf satuan hasil pengukuran di DAS Progo diperoleh dari hasil penelitian
Darmadi (1990).
58
Tabel 26. Hidrograf Satuan Pengukuran di DAS Progo Waktu Debit (m3/detik) Untuk Kejadian Hujan Pada : (Jam) 10/05/1977 21/06/1977 06/01/1978 11/02/1980 Rata-Rata
0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1 1,11 9,01 25,09 19,96 13,79 2 18,04 19,10 15,78 20,29 18,30 3 16,00 15,33 12,23 18,20 15,44 4 12,86 11,63 9,37 12,31 11,54 5 9,85 9,28 7,06 12,91 9,78 6 7,24 7,80 5,41 6,98 6,86 7 6,30 6,58 4,64 6,35 5,97 8 5,41 5,32 4,08 5,22 5,01 9 4,99 5,30 3,71 4,63 4,66 10 4,31 3,92 3,36 3,10 3,67 11 3,92 3,45 3,18 2,34 3,22 12 3,54 2,99 2,99 1,60 2,78 13 2,95 2,66 2,66 0,48 2,19 14 2,72 2,34 2,33 0,00 1,85 15 2,50 2,03 2,16 2,23 16 2,17 1,73 2,00 1,97 17 1,96 1,53 1,87 1,79 18 1,56 1,33 1,67 1,52 19 1,18 1,06 1,51 1,25 20 0,65 0,87 1,21 0,91 21 0,32 0,00 1,06 0,46 22 0,16 0,78 0,47 23 0,00 0,26 0,13 24 0,00 0,00
Sumber : Darmadi (1990)
Hasil pemodelan hidrograf satuan sintetik dengan menggunakan Model
HSS Gama 1, dan HSS Gama 1 setelah penyesuaian konstanta model di DAS
Progo disajikan dalam Gambar 22. Model HSS Gama 1 penyesuaian
sebagaimana yang disajikan dalam Gambar 22 belum memberikan hasil
pendugaan hidrograf satuan yang memuaskan ketika diterapkan di DAS Progo.
Model HSS Gama 1 memberikan hasil yang lebih tinggi untuk parameter debit
puncak dibandingkan dengan debit puncak hidrograf satuan pengukuran rata -rata
di DAS Progo. Sedangkan HSS Gama 1 penyesuaian menghasilkan dugaan debit
puncak yang lebih rendah. Kurva resesi HSS masih menyimpang dari bentuk
kurva resesi hidrograf satuan pengukuran rata-ratanya. Secara umum model yang
diterapkan masih menunjukkan penyimpangan dibandingkan dengan hidrograf
satuan pengukuran sehingga ketika akan diterapkan di DAS Progo perlu dilakukan
59
lagi penyesuaian konstanta model. Hasil uji kuantitatif terhadap ketiga model
yang diterapkan di DAS Progo disajikan dalam Tabel 27.
0
5
10
15
20
25
30
01,4
07 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66
Waktu (Jam)
Deb
it (m
3/de
t)HSS GAMA 1
GAMA 1 SOLVER 1
GAMA 1 SOLVER 2
HS 10 Mei 1977
HS 21 Juni 1977
HS 6 Januari 1978
HS 11 Pebruari 1980
HS PENGUKURAN RATA-RATA
Gambar 22. Hidrograf Satuan Pengukuran dan Hidrograf Satuan Sintetik DAS
Progo Tabel 27. Nilai Parameter Uji Kuantitatif Penerapan Model HSS Gama 1 Dan
HSS Gama 1 Penyesuaian di DAS Progo Model HSS NO Parameter
Gama 1 Gama 1 Solver 1
Gama 1 Solver 2
1 Coefficient of efficiency (CE) 0,98 0,86 0,92 2 Relative error dari volume total (EV) 4% 7 % - 1 % 3 Absolute Error dari debit puncak
(AEQP) 3,50
m3/det -6,22
m3/det -4,48
m3/det 4 Relative error dari debit Puncak (EQp) 19,17% -33,99% -24,50% 5 Absolute error dari waktu Puncak (ETp) -0,53 jam -0,59 jam -0,75 jam
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa parameter morfometri DAS
dapat dipergunakan untuk menduga hidrograf satuan, namun konstanta model
sangat bervariasi untuk setiap DAS, sehingga untuk mendapatkan hasil pendugaan
yang lebih akurat diperlukan penyesuaian konstanta model di setiap tempat. HSS
Gama 1 yang belum disesuaikan konstantanya masih memberikan bentuk
hidrograf satuan yang berbeda dengan hidrograf hasil pengukuran. HSS Gama 1
yang telah disesuaikan konstanta modelnya memberikan nilai pendugaan bentuk
hidrograf yang baik untuk DAS yang bersangkutan. Namun pada saat hasil
penyesuaian konstanta dari suatu DAS akan diterapkan pada DAS yang lain juga
60
belum memberikan hasil yang memuaskan. Dengan demikian hipotesis pertama
penelitian ini diterima yang berarti penerapan model di DAS lain memerlukan
penyesuaian konstanta model.
Pemanfaatan data morfometri DAS memberikan hasil yang baik untuk
menduga hidrograf satuan setelah dilakukan penyesuaian terhadap konstanta
model. Bervariasinya konstanta model untuk setiap DAS menunjukkan adanya
faktor lain selain morfom etri yang mempengaruhi bentuk hidrograf satuan suatu
DAS. Selain konstanta bervariasi antar DAS, hasil penelitian ini juga
memperlihatkan bahwa konstanta model bervariasi antar waktu meskipun berada
dalam satu DAS yang sama. Kondisi ini ditunjukkan oleh perlunya penyesuaian
terhadap konstanta model agar diperoleh model dugaan yang terbaik untuk
masing-masing tahun pengukuran.
Simplifikasi Model HSS Menggunakan Parameter Morfometri DAS
Penggunaan model HSS Gama 1 setelah penyesuaian mempunyai tingkat
keakuratan pendugaan bentuk hidrograf satuan yang baik, namun saat diterapkan
menemui beberapa kendala. Kendala yang dihadapi diantaranya adalah
pengukuran parameter morfometri HSS Gama 1 memerlukan waktu yang lama
terutama untuk DAS-DAS dengan jumlah panjang segmen sungai yang banyak.
Pengukuran parameter morfometri HSS Gama 1 membutuhkan kesabaran dan
ketelitian karena minimal dilakukan 3 (tiga) kali pengukuran untuk mendapatkan
hasil baik. Parameter tertentu seperti penentuan titik berat DAS dan luas Sub-
DAS untuk setiap orde sungai cukup sulit dilakukan. Kondisi ini tentunya akan
berpengaruh terhadap para pengguna yang menginginkan adanya model HSS
namun dengan menggunakan parameter morfometri yang pengukurannya relatif
lebih mudah dilakukan di peta serta mempunyai tingkat keakuratan pendugaan
cukup baik. Untuk mengatasi hal ini diperlukan simplifikasi (penyederhanaan)
terhadap model HSS Gama 1. Simplifikasi dilakukan dengan menggunakan
pasangan data beberapa morfometri DAS dengan variabel hidrograf satuan.
Morfometri dan pasangan data yang dipergunakan untuk simplifikasi model HSS
Gama 1 disajikan dalam Tabel 28 dan 29.
61
62
Simplifikasi model ini diharapkan mampu menemukan parameter morfometri
DAS yang mempunyai tingkat keeratan baik dengan variabel pokok hidrograf
satuan pengukuran melalui analisis korelasi. Setelah korelasi diketahui,
selanjutnya adalah membuat persamaan hubungan antara parameter morfometri
DAS dengan variabel pokok hidrograf satuan tersebut. Korelasi antara parameter
morfometri denga n variabel hidrograf satuan disajikan dalam Tabel 26. Tabel 26
menunjukkan bahwa parameter morfometri DAS yang pengukurannya pada peta
tidak rumit serta tidak membutuhkan waktu yang lama namun mempunyai tingkat
keeratan yang baik dengan variabel pokok hidrograf satuan adalah luas DAS (A),
panjang sungai utama (L), dan jumlah pertemuan sungai (JN). Dengan
memanfaatkan ketiga parameter tersebut diperoleh hasil persamaan regresi
hubungan antara parameter luas DAS (A), panjang sungai utama (L), dan jumlah
pertemuan sungai (JN) dengan variabel pokok hidrograf satuan yang disajikan
dalam Tabel 30.
Tabel 30. Persamaan-Persamaan Model Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Simplifikasi
No Parameter Koefisien Determinasi 1 TP = 0,4989 A -0,332 L0,927 R2 = 90,30 % 2 QP = 0,0912 A1,790 L-1,19 JN-0,162 R2 = 99,20 % 3 TB = 2,9376 A -0,375 L0,628 JN0,351 R2 = 93,80 %
Simplifikasi model HSS Gama 1 yang dilakukan masih mempunyai
kelemahan karena jumlah data DAS Contoh yang digunakan hanya 9 DAS.
Namun demikian besarnya koe fisien determinasi persamaan regresinya cukup
tinggi. Koefisien determinasi yang terkecil diperoleh untuk persamaan TP yaitu
sebesar 90,30%. Sedangkan untuk variabel QP dan TB koefisien determinasi
yang diperoleh lebih tinggi yaitu masing-masing sebesar 99,20% dan 93,80%
yang berarti besarnya keragaman peubah QP dapat diterangkan oleh peubah
morfometri A, L, dan JN sebesar 99,20% dan selainnya dipengaruhi oleh faktor
lain, sedangkan untuk keragaman nilai TB mampu dijelaskan oleh parameter
morfometri A, L dan JN sebesar 93,80% dan selainnya dipengaruhi oleh faktor
lain.
Persamaan penduga hasil simplifikasi ini masih memerlukan pengujian
keberlakuannya di DAS yang lain agar diketahui konsistensi hubungan antara
63
parameter yang dipergunakan dengan besaran variabel hidrograf satuan. Bentuk
HSS simplifikasi dengan menggunakan persamaan seperti yang tercantum dalam
Tabel 27 berbentuk hidrograf satuan yang kasar, yaitu berupa bentuk segitiga
yang menyatakan hubungan antara waktu dengan debit pada saat t = 0, t = TP dan
t = TB seperti yang disajikan dalam Gambar 23.
35,32
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5,98 11,96 17,94
Waktu (Jam)
Deb
it (m
2/d
etik
) HSS SIMPLIFIKASI
Gambar 23. Bentuk Umum Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Simplifikasi
Bentuk HSS Simplifikasi yang masih berupa segitiga tersebut dapat
dihaluskan dengan menggunakan Rasio Dimensi Hidrograf Satuan (Wanielista et
al. 1997) seperti yang disajikan dalam Tabel 31. Hidrograf Satuan Sintetik hasil
penghalusan terhadap HSS simplifikasi (Gambar 23) disajikan dalam Gambar 24.
W a kt u ( Ja m)
Deb
it (
m3
/de
tik)
20151050
35
30
25
20
15
10
5
0
Gambar 24. Gambar HSS Simplifikasi Setelah Penghalusan
64
Tabel 31. Rasio Dimensi Hidrograf Satuan
Rasio Waktu (t/Tp)
Rasio Debit (Q/Qp)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,5 4,0 4,5 5,0 ∼
0,000 0,015 0,075 0,16 0,28 0,43 0,60 0,77 0,89 1,00 0,98 0,92 0,84 0,75 0,65 0,57 0,43 0,32 0,24 0,18 0,13 0,098 0,036 0,018 0,009 0,004
1
Model HSS Simplifikasi ini merupakan model empiris, sehingga untuk
mengetahui keberlakuan penerapannya di DAS lain masih memerlukan pengujian
lebih lanjut. Penelitian ini mengingat keterbatasan data belum sampai pada uji
validasi model di DAS yang lain. Namun dengan koefisien determinasi yang
cukup tinggi persamaan regresi antara parametrer morfometri dengan variabel
pokok hidrograf satuan, menunjukkan bahwa parameter morfometri DAS yang
pengukurannya lebih mudah dilakukan tersebut mempunyai tingkat keakuratan
yang baik dalam menduga besarnya variabel pokok hidrograf satuan.
Pengujian model HSS simplifikasi yang intensif pada berbagai DAS dengan
jaringan morfometri maupun ukuran DAS yang berbeda akan semakin
memperjelas bagaimana hubungan antara parameter morfometri luas DAS (A),
panjang sungai utama (L), dan jumlah pertemuan sungai (JN) dengan variabel
pokok hidrograf satuan. Semakin banyak DAS yang bisa dipergunakan untuk
65
memvalidasi model HSS simplifikasi ini, maka tipologi DAS yang berupa
hubungan antara bentuk hidrograf satuan dengan morfometri DAS dapat terus
dikembangkan. Tipologi DAS tersebut nantinya diharapkan bisa menjadi dasar
dalam penentuan tolok ukur penilaian kinerja pengelolaan DAS di Indonesia.
Hasil simulasi dengan menggunakan model HSS Gama 1 maupun HSS
simplifikasi untuk 31 DAS yang telah diketahui morfometrinya disajikan dalam
Tabel 29. Hasil simulasi ini untuk mengetahui sejauh mana perbedaan antara
hasil simulasi dengan menggunakan HSS Gama 1 dengan HSS Simplifikasi dalam
menduga besaran variabel hidrograf satuan. Tabel 32 menunjukkan masih adanya
perbedaan hasil antara variabel hidrograf sataun hasil pengukuran dengan variabel
hidrograf satuan hasil simulasi baik yang menggunakan Model HSS Gama 1
maupun Model HSS Simplifikasi.
Sri Harto (2000a) mengemukakan berdasarkan hasil-hasil pengujian
keberlakuan dari model HSS Gama 1 ini dapat diketahui bahwa model HSS
Gama 1 mempunyai tingkat keakuratan yang baik dalam menduga hidrograf
satuan di Indonesia khususnya di Pulau Jawa. Dalam rangka mengatasi kesulitan
mendapatkan data DAS yang mempunyai hidrograf satuan pengukuran untuk
validasi model HSS Simplifikasi ini, maka dilakukan analisi uji-t antara HSS
Gama 1 dengan HSS Simplifikasi. Asumsi dari pengujian ini adalah bahwa HSS
Gama 1 telah teruji mempunyai tingkat keakuratan pendugaan yang cukup baik
dalam menduga variabel hidrograf satuan sebagaimana yang dikemukakan oleh
(Sri Harto 2000a).
Pada taraf nyata 5% hasil uji-t menunjukkan bahwa hasil simulasi untuk
variabel hidrograf satuan TP dengan Model HSS Gama 1 tidak berbeda nyata
dengan hasil simulasi Model HSS Simplifikasi pada taraf nyata 5 %. Sedangkan
untuk variabel QP dan TB, hasil uji-t pada taraf nyata 5 % menunjukkan
perbedaan hasil antara Model HSS Gama 1dengan Model HSS Simplifikasi.
Hasil analisis uji-t antara hasil simulasi menggunakan Model HSS Gama 1 dan
Model HSS Simplifikasi untuk masing-masing variabel pokok hidrograf satuan di
sajikan dalam Gambar 25.
66
67
Differences2520151050
X_
Ho
TP HSS Gama 1 VS TP HSS Simplifikasi(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences0-20-40-60-80
X_
Ho
QP HSS Gama 1 VS QP HSS Simpl ifikasi(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences20100-10-20
X_
Ho
TB HSS Gama 1 VS TB HSS Simplifikasi(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Gambar 25. Boxplot Analisis Uji-t antara Variabel Pokok Hidrograf Satuan Hasil Simulasi dengan HSS Gama 1 terhadap Hasil Simulasi HSS Simplifikasi
68
Hasil uji t antara HSS Gama 1 maupun HSS Simplifikasi dengan data
observasi disajikan dalam Gambar 26.
Differences210-1-2-3-4-5-6-7
X_
Ho
TP Observasi VS TP Gama 1(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences5,02,50,0-2,5-5,0-7,5-10,0
X_
Ho
QP Observasi VS QP Gama 1 (with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences20100-10-20
X_
Ho
TB Observasi VS TB Gama 1(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences10-1-2-3-4-5-6-7
X_
Ho
TP Observasi VS TP Simplifikasi(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences12,510,07,55,02,50,0
X_
Ho
QP Observasi VS QP Simplifikasi(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
Differences5,02,50,0-2,5-5,0-7,5-10,0-12,5
X_
Ho
TB Observasi VS TB Simplifikasi(with Ho and 95% t-confidence interval for the mean)
A B
Gambar 26. Hasil Uji-t antara Variabel Pokok Hidrograf Satuan Hasil Pengukuran dengan (A) HSS Gama 1 dan (B) HSS Simplifikasi
69
Gambar 26 menunjukkan bahwa hasil simulasi antara HSS Gama 1 maupun
HSS Simplifikasi untuk semua variabel pokok hidrograf satuan tidak berbeda
nyata dengan hasil pengukurannya. Hal ini menunjukkan bahwa HSS
Simplifikasi mempunyai tingkat keakuratan yang cukup baik dalam menduga
besaran variabel pokok hidrograf satuan. Namun demikian untuk mengetahui
konsistensi hubungan antara parameter morfometri luas DAS (A), panjang sungai
utama (L), dan jumlah pertemuan sungai (JN) dengan variabel pokok hidrograf
satuan DAS-DAS di Indonesia, maka model HSS Simplifikasi tersebut masih
memerlukan validasi dengan menggunakan data dari DAS-DAS lainnya yang ada
di Indonesia.
