UJI KESESUAIAN HIDROGRAF SATUAN SINTETIK.doc

AGRITEK VOL. 17 NO. 5 SEPTEMBER 2009 ISSN. 0852-5426

UJI KESESUAIAN HIDROGRAF SATUAN SINTETIK(Studi Kasus Pada Sub DAS Brantas Hulu)

Calibration Test of the Synthetic Unit Hydrograph

Dwi PriyantoroDosen Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Jl. MT Hariyono 167 Malang 65145

ABSTRACT

The research aims are to calibrate values of α and tg calculated using unit hydrograph and values of α and tg using Nakayasu method; and also to analyse effect of river characteristics on α-value calculated using the unit hydrograph.

Results show that values of α and tg calculated using unti hydrograph are not significant difference with the values calculated using Nakayasu method. Anu river characteristics are significantly influenced α-value. At the certain catchment area with the certain rainfall, a certain value of α will be suggested.

Keywords: unit hydrograph

ABSTRAK

Tujuan penelitian adalah untuk menguji perbedaan α dan tg hasil perhitungan di tempat penelitian dengan α dan tg menurut metode Nakayasu, serta menganalisis pengaruh karakteristik sungai terhadap α yang dihitung berdasarkan hidrograf satuan.

Hasil penelitian menunjukkan tidak ada perbedaan signifikan antara nilai α yang ditemukan oleh Nakayasu dan nilai α hasil perhitungan dengan menggunakan hidrograf satuan tanpa dimensi. Hasil kalibrasi membuktikan bahwa nilai α tidak jauh berbeda, yaitu : α = 1.979 sedangkan untuk nilai Tg dilakukan modifikasi dari rumus aslinya : Tg = 0.4 + 0.058 L menjadi Tg = 0.4 + 0.058 L1.072

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa faktor karakteristik sungai sangat berpengaruh terhadap besarnya nilai α. Untuk setiap daerah pengaliran tertentu dengan curah hujan tertentu akan menghasilkan nilai α tertentu pula, sehingga nilai α tersebut dapat digunakan hanya pada sub DAS yang mempunyai karakteristik sungai yang sama dengan tempat nilai parameter α ditemukan.

Kata kunci: hidrograf satuan

PENDAHULUAN

Perkembangan peradaban manusia dewasa ini tidak akan dapat terlepas dari peranan air sebagai salah satu pendukung utamanya. Salah satu faktor penting dalam perencanaan bangunan air adalah besaran banjir rancangan, dimana besaran banjir rancangan, dimana besaran ini menentukan dimensi bangunan yang sangat erat

kaitannya dengan resiko nilai ekonomis dari bangunan yang direncanakan.Untuk keperluan tersebut, telah banyak metode yang diusulkan oleh pakar hidrologi dari berbagai negara sesuai dengan macam dan jumlah data yang tersedia, seperti Metode Hidrograf Satuan Sintetis (Snyder, Nakayasu, Gamma I, Limantara), dan lain-lain.

956


Mengingat semakin meluasnya pemakaian Metode HSS Nakayasu dewasa ini dan kenyataan bahwa sering dijumpainya berbagai kesulitan dalam penerapannya, maka penelitian ini bertujuan untuk mengatasi masalah tersebut. Metode HSS Limantara adalah salah satu metode yang baru dan belum banyak dipakai dalam menentukan banjir rancangan. Penelitian ini mengambil batasan-batasan sebagai berikut : (1) Model yang diteliti adalah model HSS Nakayasu dan HSS Limantara dibanding-kan dengan hidrograf satuan pengamatan (observasi) sehingga diperoleh penyim-pangan sekecil mungkin; (2) Daerah penelitian adalah DAS Brantas Hulu, dimulai dari Sumber Brantas sampai ke stasiun pemantauan debit (AWLR) Jembatan Pendem Kota Batu.; (3) Data yang digunakan dianggap telah memenuhi homogenitas dan pembuatan model dilakukan berdasarkan data fisik DAS dengan mengambil data hujan dari stasiun penakar hujan di Kota Batu; (4) Data dianggap telah terukur secara konsisten sehingga tidak perlu pengujian lebih lanjut; (5) Hujan efektif diperoleh dengan cara indeks infiltrasi (Ф-indeks) dan dianggap merata pada seluruh DAS; (6) Parameter yang diteliti pada model HSS Nakayasu adalah parameter hidrograf (α) dan waktu konsentrasi hujan (tg); (7) Kondisi aliran sungai (yang berhubungan dengan hidrograf banjir pengamatan) ditentukan pada saat pertengahan musim hujan, yaitu diperkirakan antara bulan Desember s/d bulan Mei tahun berikutnya.; (8) Asumsi-asumsi yang dipakai dalam pengerjaan penelitian ini, antara lain : a) Pemisahan hidrograf aliran langsung dari aliran dasar menggunakan metode straight line method., b) Hidrograf satuan pengamatan

diturunkan dari hidrograf banjir pengamatan dengan memakai metode Collins; (9) Dalam pembuatan kurva hidrograf naik dan kurva hidrograf turun, waktu puncak yang digunakan adalah waktu puncak pada hidrograf satuan pengamatan. DAS dianggap sebagai sistem linier yang tidak berubah menurut waktu, sehingga masukan yang terjadi setiap saat akan mengakibatkan aliran yang sama (Sri Harto, 1993).

Berdasarkan permasalahan yang timbul dan lingkup bahasan di atas, maka permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut : (1) Adakah perbedaan α dan tg antara tempat penelitian dengan α dan tg pada tempat penelitian oleh Nakayasu ? (2) Sejauh mana pengaruh karakteristik sungai terhadap α yang dihitung berdasarkan hidrograf satuan ? (3) Apakah panjang sungai yang merupakan parameter yang dipakai dalam Nakayasu dan Limantara berpengaruh terhadap waktu konsen-trasinya ? (4) Seberapa besar penyim-pangan HSS Nakayasu dan HSS Limantara dibandingkan dengan hidrograf satuan pengamatan ? (5) Metode Hidrograf Satuan Sintetik manakah yang paling sesuai untuk Sub DAS Brantas Hulu?

KERANGKA KONSEP

Penyederhanaan Sistem DASUntuk menyederhanakan sistem DAS

yang kompleks, dilakukan pembagian sistem DAS dalam tiga buah sub sistem sebagai berikut (Soemarto, 1995).

957

1


Gambar 1. Penyederhanaan sistem DAS

Pergerakan Air Dalam DAS

Perjalanan air di dalam DAS dapat diasumsikan sebagai limpasan total (total runoff), yang terdiri dari limpasan langsung (direct runoff) dan aliran dasar (base flow). Limpasan langsung sendiri terdiri dari aliran permukaan (surface runoff) dan aliran bawah permukaan yang mengalir langsung (prompt sub surface flow) serta hujan yang jatuh langsung di permukaan sungai (channel precipitation). Sedangkan aliran dasar terdiri dari aliran bumi (ground water flow) yang masuk melalui perkolasi dan aliran bawah tanah permukaan terkemudian (delayed sub surface flow) yang tidak masuk ke saluran, tetapi bergabung dengan air perkolasi dan memperbesar aliran dasar. Aliran dasar dan limpasan langsung akhirnya bersatu

menjadi satu menuju ke sungai (Chow, 1988).

HidrografHidrograf adalah suatu grafik yang

menggambarkan hubungan antara debit dengan waktu. Hasil yang diperoleh dari grafik tersebut nantinya adalah sebuah lengkung hidrograf.

Komponen-Komponen HidrografKomponen-komponen yang meru-

pakan sumber-sumber penyebab pengaliran di dalam sungai terdiri dari : (1) aliran permukaan (surface runoff); (2) aliran bawah tanah (sub surface flow); (3) aliran air tanah (groundwater flow), (4) air yang berasal langsung dari hujan (channel precipitation).

Bentuk grafis hidrograf dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

958


Gambar 2. Komponen hidrograf aliran permukaan di sungai

Pemisahan Komponen-Komponen Hidrograf

Untuk menentukan besarnya banjir di dalam sungai, perlu diketahui besarnya aliran langsung (direct runoff) yang disebabkan oleh hujan.

Hidrograf tersebut dipisah menjadi dua bagian, yaitu :

Aliran langsung (direct runoff) atau aliran hujan yaitu aliran permukaan sungai (channel precipitation), dan aliran bawah tanah (interflow).

Aliran airtanah atau aliran dasar (base flow)

Ada beberapa cara yang dapat digunakan antara lain straight line method,

fixed base length method, dan variable slope method.

Pada penelitian ini menggunakan cara “straight line method”, karena alasan kesederhanaan dan ketelitian yang diperoleh tidak terlalu berpengaruh pada keseluruhan analisis.

Cara straight line method ini paling sederhana, yaitu dengan menarik garis lurus yang menghubungkan titik awal hidrograf (A) dengan titik (D). Titik (D) diperoleh dari penggal garis lurus terbawah dari penggambaran sisi-resesi di kertas semi logaritmik dengan sumbu debit (Q) dalam skala logaritmik (Gambar 4).

959

Waktu puncak

Debit, m3/dt

Waktu, jam

Puncak

Kurva naik Kurva turun

Aliran langsung(direct runoff, DRO)

Aliran dasar (base flow,)BF)

Waktu turun

Waktu dasar


Gambar 3. Beberapa cara pemisahan aliran dasar (Sumber : Sri Harto, 1993:156)

Sangat sulit untuk mengatakan bahwa cara yang satu lebih baik dari cara lainnya. Ketiganya dalam praktek dapat digunakan, asalkan konsisten dalam seluruh analisis.

Hidrograf SatuanHidrograf satuan adalah hidrograf

limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan efektif merata di DAS dengan

intensitas tetap (diambil 1 mm/jam) dalam satu satuan waktu yang ditetapkan (diambil 1 jam). Hidrograf satuan ini dianggap tetap selama faktor fisik DAS tidak mengalami perubahan. Upaya ini bisa digunakan untuk menghitung debit sungai.

Gambar 4. Hidrograf satuan di DAS sebagai black box (Sumber : Soemarto, 1987:141)

960

T

AC

B Dt

Q

Black Box(DAS)

Limpasan Langsung

t

Q

responseinput

Hujan Efektif

t

i

T


Dalam penelitian dipilih kasus yang menguntungkan yaitu dipilih hidrograf yang terpisah (isolated) dan mempunyai satu puncak (single peak) serta mempunyai hujan yang cukup dan pencatatan distribusi hujan jam-jaman. Syarat tersebut dimaksudkan untuk mempermudah per-hitungan.

Hidrograf Satuan Pengamatan (Hidro-graf Satuan Observasi)

Hidrograf pengamatan yang dimaksud adalah hidrograf banjir yang merupakan hidrograf debit (discharge hidrograf), yaitu grafik hubungan antara debit terhadap waktu, yang didapat dari konversi hidrograf muka air.(Soewarno, 1991) :

Q = A (H + ΔH)B (2-5)

dimana : Q = debit (m3/dt); H = tinggi muka air (m); A, B = tetapan; ΔH = angka koreksi, antara nol papan duga dan angka papan duga dengan Q = 0.

Pada stasiun AWLR Jembatan

Pendem diperoleh persamaan :

Q = 5.551 (H - 588.360)2 (2-6)

dimana : H = Tinggi muka air

Hidrograf satuan pengamatan meru-pakan hidrograf yang menggambarkan rangkaian kejadian curah hujan yang hanya menghasilkan satu curah hujan efektif dalam satuan waktu, yang dapat diturunkan dari data hujan terpisah dengan intensitas merata atau hujan periode tunggal. Namun demikian, hal tersebut sangat jarang terjadi, yang banyak terjadi adalah hujan dengan periode kompleks, yaitu curah hujan yang dihasilkan lebih dari satu periode (Subarkah, 1980).

Langkah akhir dilakukan analisis numerik, salah satu diantaranya yaitu cara Collins.

Prosedur perhitungan cara Collins secara ringkas sebagai berikut :

1. Menyiapkan hidrograf limpas-an langsung.

2. Menyiapkan hujan efektif dan memisahkan hujan maksimum-nya.

3. Menghitung volume limpasan langsung.

4. Mencoba ordinat hidrograf sa-tuan (pertama) sesuai dengan limpasan langsung.

5. Menghitung hasil kali hujan efektif (kecuali hujan mak-simum) dengan ordinat hidrograf yang dicobakan (Σ Re * U).

6. Menghitung faktor kalibrasi (F) untuk tahap lanjut.

7. Menghitung ordinat hidrograf satuan estimasi.

8. Menghitung simpangan ordinat pada awal dicoba dengan nilai ordinat pada tahap sebelumnya dan kemudian dilakukan proses ulang sampai didapatkan nilai simpangan yang cukup kecil.

Berdasarkan hasil perhitungan hidrograf satuan pengamatan, kemudian diukur besaran Qp, Tp, dan Tb, kemudian dirata-ratakan.

Pada hujan kompleks (bukan hujan tunggal), penurunan sebaiknya di-kerjakan dengan metode Collins untuk menghindari kesalahan beruntun (Sri Harto, 1993).

Hidrograf Satuan Sintetik (HSS)Dalam penelitian ini analisa debit

banjir sintetik menggunakan metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu dan Hidrograf Satuan Sintetik Limantara. Untuk sampai pada analisa debit banjir sintetik memakai HSS Model Nakayasu dan Model Limantara, dipakai sistema-tika seperti akan dijelaskan dibawah ini.

Hidrograf Satuan Sintetik NakayasuNakayasu dari Jepang, telah

menyelidiki hidrograf satuan pada

961


beberapa sungai di Jepang. Nakayasu membuat rumus hidrograf satuan sintetik dari hasil penyelidikannya. Rumus yang dihasilkannya adalah sebagai berikut (Soemarto, 1987:168) :

Qp = (2-6)

dengan : Qp = Besarnya debit puncak banjir (m3/dt); CA = Catchment Area = Luas daerah aliran (km2); R0 = Curah hujan satuan (1 mm); Tp = Waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam); T0,3 = Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak (jam).

Untuk menghitung Tp dan T0.3

digunakan rumus :

Tp = Tg + 0,8 Tr (2-7) T0,3 = α . Tg (2-8)Tr = 0,75 . Tg (2-9)

dengan :a. Jika panjang sungai > 15 km :

Tg = 0,4 + 0,058 Lb. Jika panjang sungai < 15 km :

Tg = 0,21 . L0,7

dengan : Tg = Time lag, yaitu waktu antara permulaan hujan sampai puncak banjir (jam); Tr = Satuan waktu hujan (jam); α = Parameter hidrograf; L = Panjang alur sungai (km).

962


Gambar 5. Sketsa Hidrograf Satuan Sintetik Model Nakayasu

Bagian lengkung dari HSS Model Nakayasu mempunyai persamaan sebagai berikut :

Waktu naik : 0 t < Tp

Qn = Qp . (2-10)

Waktu turun : Tp t < (Tp + T0,3) :

Qt = Qp . (2-11)

(Tp + T0,3) t < (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)

Qt = Qp . (2-12)

t > (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3) :

Qt = Qp . (2-13)

Model Hidrograf Satuan Sintetik Limantara

Parameter-Parameter Fisik DAS

Parameter DAS yang dipakai dalam Hidrograf Satuan Sintetik Limantara ada 5 antara lain : Luas DAS (A) ; Panjang sungai utama (L) ; Panjang sungai diukur sampai titik terdekat dengan titik berat DAS (Lc); Kemiringan sungai (S); Koefisien kekasaran (n).

Persamaan HSS Limantara

Persamaan Debit Puncak

Qp = 0,042 . A0,451 . L0,497 . Lc0,356 . S-0,131. n0,168

dengan : Qp = debit puncak banjir hidrograf satuan (m3/dt/mm); A = luas DAS (km2); L = panjang sungai utama (km). Lc = panjang sungai dari outlet sampai titik terdekat dengan titik berat DAS (km); S = kemiringan sungai utama; N = koefisien kekasaran DAS; 0,042 = koefisien untuk konversi satuan (m0,25/dt).

Persamaan Kurva Naik

Qn = Qp. [(t/Tp)]1,107 (2-14)

dengan : Qn = debit pada persamaan kurva naik (m3/dt/mm); Qp = debit puncak hidrograf satuan (m3/dt/mm); t = waktu hidrograf (jam); Tp = waktu naik hidrograf atau waktu mencapai puncak hidrograf (jam).

Persamaan kurva turun:

Qt = Qp.100,175(Tp – t) (2-15)

dengan : Qt = debit pada persamaan kurva turun (m3/dt/mm); Qp = debit puncak hidrograf satuan (m3/dt/mm); Tp = waktu naik hidrograf atau waktu mencapai puncak hidrograf (jam); t = waktu hidrograf (jam); 0,175= koefisien untuk konversi satuan (dt-1).

Perkiraan Waktu Puncak Banjir(Tp)

Untuk memperkirakan waktu puncak banjir (Tp) bisa dipakai rumus seperti pada Nakayasu sbb :

Tp = tg + 0,8 tr (2-16)

963


dengan: Tp = tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai puncak banjir jam; tg = waktu konsentrasi hujan jam; tr = (0,5 sampai 1) x tg.

Cara menentukan tg:Jika L 15 km, maka tg = 0,40 +

0,058 LL < 15 km, maka tg = 0,21 . L0,7

Batasan Keberlakuan HSS Limantara

HSS Limantara dapat diterapkan pada DAS lain yang memiliki kemiripan karakteristik dengan DAS-DAS di lokasi penelitian. Spesifikasi teknik HSS Limantara disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Spesifikasi Teknik HSS Limantara

Uraian Notasi Satuan Kisaran

Luas DAS A km2 0,325 – 1667,500

Panjang sungai utama L km 1,16 – 62,48

Jarak titik berat DAS ke outlet

Lc km 0,50 – 29,386

Kemiringan sungai utama

S - 0,00040 – 0,14700

Koefisien kekasaran DAS

N - 0,035 – 0,070

Bobot luas hutan Af % 0,00 – 100

METODE PENELITIAN

Gambaran Umum Lokasi PenelitianWilayah penelitian terletak pada sub

DAS Brantas Hulu. Secara astronomis terletak pada 122°17’10,90’’ hingga 122°57’00,00’’ Bujur Timur dan 7°44’55,1’’ hingga 8°26’35,45’’ Lintang Selatan dengan outlet berada pada pos pemantauan debit berada dijembatan

Pendem Kota Batu. Wilayah studi ini memiliki luas sebesar 152,232 km2

(15223,2 Ha)

Lokasi PenelitianLokasi daerah penelitian adalah Sub

DAS Brantas Hulu, dimulai dari sumber brantas sampai ke stasiun AWLR Jembatan Pendem yang terletak di Kota Batu.

964


Pengumpulan Data

Data yang diperlukan adalah:Peta DAS dengan skala minimum 1 :

25.000. Data debit dari stasiun AWLR termasuk lengkung debit yang bersangkutan. Hujan jam-jaman dari stasiun ARR dan hujan harian dari stasiun manual untuk DAS yang tidak tersedia stasiun ARR. Data kemiringan sungai dan luas hutan yang disesuaikan dengan waktu pengambilan data hidrograf pengamatan dan data hujan.

Analisis DataTahapan analisis data adalah sebagai

berikut :

Alihragam stage hydrograph menjadi discharge hydrograph.

Pada stasiun AWLR Jembatan Pendem diperoleh persamaan :

Q = 5.551 (H - 588.360)2 (3-1)

(dengan : H = Tinggi muka air)

Dalam hal ini, dianggap penampang sungai tidak berubah. Kemiringan sungai berpengaruh terhadap kecepatan aliran dan memainkan peran dalam membentuk hidrograf. Pada sub DAS Brantas Hulu diperoleh nilai S = 0.0394.

Koefisien kekasaran DAS.Koefisien kekasaran (n) diperkirakan

berdasarkan rumus (Chow, 1989) sebagai berikut :

n = 0,035 (1 + ) (3-2)

dengan : n = koefisien kekasaran DAS; Af = luas hutan; A = luas DAS. Pada sub DAS Brantas Hulu diperoleh nilai n = 0.0503

Aliran dasar. Pemisahan aliran dasar dari hidrograf diperlukan untuk mem-peroleh hidrograf aliran langsung. Pada penelitian ini dipilih cara pemisahan aliran dasar menggunakan straight line method.

Kehilangan air. Jenis kehilangan air meliputi intersepsi, penguapan, tampungan di cekungan dan yang terbesar adalah infiltrasi. Pada penelitian ini dipakai metode phi-index (Ф-indeks) yang bernilai rerata (konstan) selama terjadi hujan.

Penurunan hidrograf satuan. Hidrograf satuan DAS dapat diturunkan dari hidro-graf banjir pengamatan, yang dihasilkan oleh hujan efektif dengan distribusi merata. Penurunan hidrograf satuan pada penelitian ini menggunakan metode collins.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Hidrograf Satuan Observasi

Dari beberapa ordinat hidrograf satuan pengamatan, dicari ordinat hidrograf satuan rata-rata yang merupakan hidrograf satuan yang akan mewakili sub DAS yang di amati. Karena data-data asli yang terbaik berasal dari durasi hujan dan debit puncak yang berlainan, maka hidrograf satuan yang diperoleh harus dirubah kedalam ordinat hidrograf satuan tanpa dimensi. Dengan hidrograf satuan tanpa dimensi, maka nilai-nilai dari debit puncak (Qp) dan

965


waktu untuk mencapai puncak (Tp) akan sama. Setelah dibuat hidrograf satuan

tanpa dimensi, maka nilai-nilai dari basis waktu harus disamakan terlebih dahulu.

966


Tabel 1. Koordinat HSS Pengamatan

Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Untuk dapat menghitung hidrograf satuan sintetik Nakayasu maka digunakan persamaan – persamaan yang telah diuraikan pada butir 2.8.1. dan me-masukkan data parameter fisik DAS yang berupa panjang sungai dan luas DAS.

Parameter Hidrograf SatuanSintetik Nakayasu Sebelum KalibrasiSebagaimana telah diuraikan dalam

hipotesa bahwa perbedaan parameter yang

ada pada masing-masing metode akan memberikan hasil yang berbeda-beda pula.

Dari beberapa nilai α sebelum dilakukannya kalibrasi parameter memiliki perbedaan terhadap besaran debit puncak, hal ini dikarenakan terdapat adanya perbedaan nilai α.

Dari beberapa nilai parameter HSS Nakayasu yang dihitung sebelum kalibrasi didapatkan nilai α = 2.400 dengan simpangan terkecil yaitu 1.373%.

Tabel 2. Nilai beberapa parameter α, waktu puncak banjir dan debit puncak Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

967

Tp Qp Qp Collins No Sub DAS α

jam m3/dt/mm m3/dt/mm Simpangan

1 Brantas Hulu 1.800 2.630 10.358 8.050 22.275

2 1.900 2.630 9.913 8.050 18.791

3 2.000 2.630 9.506 8.050 15.308

4 2.100 2.630 9.130 8.050 11.824

5 2.200 2.630 8.783 8.050 8.340

6 2.300 2.630 8.461 8.050 4.857

7 2.400 2.630 8.163 8.050 1.373

8 2.500 2.630 7.884 8.050 2.067


Gambar 4.1. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu untuk beberapa nilai α Tabel 3. Perbandingan HSO Metode Collins dengan HSS Nakayasu

968


Gambar 4. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu untuk nilai α = 2.400

Parameter Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Sesudah Kalibrasi

Kalibrasi hidrograf satuan sintetik Nakayasu pada penelitian ini hanya dilakukan untuk parameter α dan tg (waktu konsentrasi) yaitu dengan cara mencoba – coba nilai α dan λ pada persamaan tg sehingga diperoleh waktu puncak (waktu tiba banjir) dan debit puncak yang mempunyai penyimpangan kecil (dengan kesalahan ≤ 10%).

Parameter tg mempunyai persamaan baku menurut Nakayasu adalah tg = 0,4 + 0,058L untuk L > 15 km dan tg = 0,21L0,7

untuk L < 15 km, sedangkan untuk keperluan kalibrasi dalam penelitian ini dimodifikasi menjadi tg = 0,4 + 0,058L λ, dengan nilai λ adalah bilangan yang dihasilkan dengan cara coba – coba.

Dari beberapa nilai parameter HSS Nakayasu yang dihitung sesudah kalibrasi didapatkan nilai α = 1.979 dengan simpangan terkecil yaitu 0.001%.

969


Tabel 4. Coba-coba nilai parameter α dan λ

Tabel 5. Nilai beberapa parameter α, waktu puncak banjir dan debit puncak Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

970

Tp Qp Qp Collins No Sub DAS α

jam m3/dt/mm m3/dt/mm Simpangan

1 Brantas Hulu 1.800 3.000 8.702 8.050 7.482

2 1.900 3.000 8.325 8.050 3.294

3 1.979 3.000 8.050 8.051 0.001

4 2.100 3.000 7.661 8.050 4.836

5 2.200 3.000 7.368 8.050 8.483

6 2.300 3.000 7.096 8.050 11.861

7 2.400 3.000 6.843 8.050 14.999

8 2.500 3.000 6.608 8.050 17.921

Waktu Puncak (Tp)

Debit Puncak (Qp) Sub Das Nilai α Nilai λ

(jam) (m3/dt/mm)

Brantas Hulu 1.800 1.072 3.000 8.702

1.900 1.072 3.000 8.325

1.979 1.072 3.000 8.051

2.100 1.072 3.000 7.661

2.200 1.072 3.000 7.368

2.300 1.072 3.000 7.096

2.400 1.072 3.000 6.843

2.500 1.072 3.000 6.608


Gambar 4. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu untuk beberapa nilai α

Tabel 6. Perbandingan HSO Metode Collins dengan HSS Nakayasu

971


Gambar 4. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu untuk nilai α = 1.979

Tabel 7. Parameter sebelum kalibrasi dan sesudah kalibrasi HSS Nakayasu

Parameter sebelum dikalibrasi

Parameter sesudah kalibrasi

α = 2.500Tg = 0.4 + 0.058*L

α = 1.979Tg = 0.4 + 0.058*L1.072

Hidrograf Satuan Sintetik Limantara

Untuk dapat menghitung hidrograf satuan sintetik Limantara maka digunakan persamaan – persamaan yang telah diuraikan pada butir 2.8.2. dan memasukkan data sesuai dengan spesifikasi Teknik HSS Limantara.

Parameter Hidrograf Satuan Sintetik Limantara Sebelum Kalibrasi

Parameter-parameter yang berpe-ngaruh pada proses perambatan hidrograf satuan sintetik Limantara ini antara lain luas DAS, panjang alur sungai utama terpanjang, panjang sungai dari outlet sampai titik terdekat dengan titik berat DAS, kemiringan sungai utama, koefisien kekasaran DAS dan perkiraan waktu konsentrasi hujan (Tg), dimana masing-masing parameter tersebut berpengaruh terhadap waktu untuk mencapai puncak dan debit puncak.

972


Tabel 8. Nilai parameter waktu puncak banjir dan debit puncak hidrograf satuan sintetik Limantara.

No Sub DASTp Qp Qp Collins

Simpanganjam m3/dt/mm m3/dt/mm

1 Brantas Hulu 2.630 4.868 8.050 39.527

Tabel 9. Perbandingan HSO Metode Collins dengan HSS Limantara

Sumber : Hasil Perhitungan

Gambar 5. Hidrograf Satuan Sintetik Limantara

973


Parameter Hidrograf Satuan Sintetik Limantara Sesudah Kalibrasi

Pada HSS Limantara sesuai batasan yang ada, hanya perkiraan waktu kosentrasi hujan (Tg) saja yang sebenarnya bisa dikalibrasi sedangkan parameter lain

tidak bisa diubah karena merupakan data tetap dari DAS itu sendiri. Namun terdapat parameter koefisien kekasaran DAS yang menurut penulis dapat dikalibrasi walaupun hasil kalibrasi berada diluar kisaran

Tabel 10. Nilai parameter waktu puncak banjir dan debit puncak hidrograf satuan sintetik Limantara.

No Sub DASTp Qp Qp Collins

Simpanganjam m3/dt/mm m3/dt/mm

1 Brantas Hulu 3.000 8.050 8.050 0.0002

Tabel 11. Perbandingan HSO Metode Collins dengan HSS Limantara


974


Gambar 6. Hidrograf Satuan Sintetik Limantara

Tabel 12. Parameter sebelum kalibrasi dan sesudah kalibrasi HSS Nakayasu

Parameter sebelum dikalibrasi Parameter sesudah kalibrasi

Tg = 0.4 + 0.058*LL0,497

Tg = 0.4 + 0.058*L1.072

L0,654

Verifikasi Hidrograf Satuan Sintetik Penelitian

Sebagaimana telah diuraikan dalam hipotesa bahwa perbedaan parameter yang

ada pada masing-masing metode akan memberikan hasil yang berbeda-beda pula. Pada tabel dibawah ini dapat dilihat nilai dari ordinat-ordinat hidrograf sintetik Nakayasu dan Limantara.

Tabel 13. Perbandingan HSO Metode Collins dengan HSS Nakayasu dan Limantara sebelum kalibrasi


975


Gambar 7. Perbandingan HSO Metode Collins dengan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu dan Limantara

Tabel 14. Perbandingan HSO Metode Collins dengan HSS Nakayasu dan Limantara sesudah kalibrasi


976


Gambar 8. Perbandingan HSO Metode Collins dengan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu dan Limantara

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan analisis yang telah dilakukan maka dapat dikemukakan beberapa kesimpulan sebagai berikut :

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada sub DAS Brantas Hulu tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara nilai α yang ditemukan oleh Nakayasu dan nilai α hasil perhitungan dengan menggunakan hidrograf satuan tanpa dimensi. Hasil kalibrasi ternyata ditemukan nilai α tidak jauh berbeda, yaitu : α = 1.979 sedangkan untuk nilai Tg dilakukan modifikasi dari rumus aslinya : Tg = 0.4 + 0.058 L menjadi Tg = 0.4 + 0.058 L1.072

Dari hasil perhitungan simpangan untuk mencari besarnya nilai α dengan menggunakan hidrograf satuan sintetik nakayasu tanpa dimensi ternyata faktor karakteristik sungai sangat berpengaruh terhadap besarnya nilai α tersebut. Disini terlihat bahwa untuk setiap daerah pengaliran tertentu dengan curah hujan

yang tertentu akan menghasilkan nilai α tertentu pula, sehingga nilai α tersebut dapat digunakan hanya pada sub DAS yang mempunyai karakteristik sungai yang sama dengan tempat nilai parameter α ditemukan.

Apabila di dalam menghitung waktu konsentrasi (Tg) HSS Nakayasu dan HSS Limantara membatasi dengan menggunakan batas panjang sungai sebagai berikut :

a. Jika panjang sungai > 15 km : Tg = 0,4 + 0,058 L

b. Jika panjang sungai < 15 km : Tg = 0,21 . L0,7

Sedangkan dari hasil penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan hidrograf satuan tanpa dimensi dengan memperhitungkan panjang sungai ternyata simpangan yang diperoleh tidak berbeda jauh dan dari hasil penelitian juga terlihat bahwa simpangan yang lebih kecil adalah menggunakan rumus konsentrasi sebagai berikut Tg = 0,4 + 0,058 L1.072

977


Dari hasil sebelum kalibrasi HSS Nakayasu dengan hidrograf satuan Collins melalui parameter α dan λ diperoleh nilai α = 2.400 dan nilai Tg = 1.830 dengan penyimpangan pada debit puncak sebesar 1.373%. Sedangkan setelah dilakukan kalibrasi parameter α dan Tg melalui hidrograf satuan Collins diperoleh nilai α = 1.979 dan nilai Tg = 2.200 dengan penyimpangan pada debit puncak sebesar 1.10-3%.

Sedangkan hasil sebelum kalibrasi HSS Limantara dengan hidrograf satuan Collins melalui parameter Tg diperoleh nilai Tg = 1.830 dengan simpangan pada debit puncak sebesar 39.527%. Sedangkan setelah dilakukan kalibrasi parameter Tg melalui hidrograf satuan Collins diperoleh nilai Tg = 2.200 dengan simpangan 2.10-

4%.Berdasarkan hasil analisis metode

HSS Nakayasu dan HSS Limantara, maka metode yang paling sesuai untuk Sub DAS Brantas Hulu adalah metode HSS Limantara dikarenakan simpangan pada debit puncak terhadap hidrograf satuan Collins sebesar 2.10-4%.

Saran-saranPada penelitian HSS Limantara

sebelum dilakukan kalibrasi diperoleh nilai debit puncak yang rendah daripada debit puncak pengamatan sehingga diperlukan kalibrasi pada parameternya, sehingga HSS Limantara jika dipakai pada DAS yang lain diperlukan kalibrasi pada parameternya.

Kalibrasi pada HSS Limantara dilakukan melalui nilai Tg dan L pada persamaan debit puncaknya, sehingga debit puncak pada HSS Limantara dapat mendekati debit puncak pengamatan.

Para peneliti, jika ingin melakukan penelitian serupa hendaknya dilakukan dengan memperluas daerah penelitian dan didukung oleh data-data histories yang panjang dan lengkap. Sehingga nantinya HSS yang dihasilkan dapat mendekati kondisi lapangan.

DAFTAR PUSTAKA

Harto, Sri. 1993. Hidrologi : Teori, Soal, Penyelesaian, Nafiri Offset, Yogyakarta.

Hidayat, Imam. 1998. Pengaruh Karakteristik Sungai Terhadap α Pada Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu (Studi Kasus Sungai Brantas), Tesis, Universitas Brawijaya.

Limantara, Lily. M. 2009. Hidrologi TSA-1 (Hidrologi Teknik Sumberdaya Air-1), CV. Asrori, Malang.

Limantara, Lily. M. 2009. Hidrologi TSA-2 (Hidrologi Teknik Sumberdaya Air-2), CV. Asrori, Malang.

Linsley, Ray K., Franzini, Joseph B. 1985. Teknik Sumber Daya Air, Jilid I, Terjemahan Djoko Sasongko, Erlangga, Jakarta.

Linsley, Ray K., Kohler Max A., Paulhus Joseph L. 1986. Hidrologi Untuk Insinyur, Terjemahan Yandi Hermawan, Erlangga, Jakarta.

Noerwanto, Pantjahjo. 2009. Analisis Hidrograf Satuan Sintetis Terhadap Hidrograf Banjir Pengamatan (Studi Kasus Sub DAS Bokong-Takari, Kabupaten TTS-Propinsi NTT), Tesis, Universitas Brawijaya.

Setyaningsih, Sunarti. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Untuk Analisis debit Banjir Sub DAS Lesti, Genteng dan Amprong, Skripsi, Universitas Brawijaya.

Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik. Usaha Nasional. Surabaya.

Soewarno, 1991. Hidrologi – Pengukuran dan Pengolahan Data aliran Sungai – Hidrometri, Nova, Bandung.

Sosrodarsono, Suyono. 2002. Bendungan Type Urugan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Sosrodarsono, Suyono. 1983. Hidrologi Untuk Pengairan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Subarkah, Imam. 1980. Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma, Bandung.

978


Sulistiyono, 1990. Kajian Penentuan Nilai Parameter Hidrograf Satuan Sintetis Model Nakayasu Pada Daerah Aliran Sungai Song, Skripsi, Universitas Brawijaya.

979

UJI KESESUAIAN HIDROGRAF SATUAN SINTETIK.doc

Documents

Transcript of UJI KESESUAIAN HIDROGRAF SATUAN SINTETIK.doc