Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di DAS Ciliwung Hulu. Penelitian dilakukan selama 7 bulan dimulai pada bulan September 2005 hingga bulan Maret 2006.
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah : Peta Rupa Bumi Digital skala 1 : 25.000 Lembar 1209-124 Salabintana, Lembar 1209- 141 Ciawi, Lembar 1209-142 Cisarua, data tinggi muka air jam-jaman, data curah hujan jam-jaman, curvimeter, planimeter, seperangkat PC, perangkat lunak Microsoft Excel dan perangkat lunak Rainbow versi 1.1.
Data tinggi muka air (TMA) jam-jaman dan curah hujan jam-jaman di DAS Ciliwung Hulu yang dipergunakan adalah periode pengukuran tahun 2003 sampai 2005. Untuk validasi model dipergunakan data morfometri daerah tangkapan air (DTA) Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu dan hidrograf satuan pengukur an tahun 2004 sampai 2005 serta data morfometri dan hidrograf satuan pengukuran DAS Progo tahun 1977 sampai 1980.
Sumber Data
Peta Rupa Bumi Digital Skala 1 : 25.000 diperoleh dari BAKOSURTANAL sedangkan data tinggi muka air (TMA) hasil rekaman alat automatic water level
recorder (AWLR) dan curah hujan jam-jaman di DAS Ciliwung Hulu diperoleh
dari Proyek Induk Pengembangan Wilayah Sungai (PIPWS) Ciliwung-Cisadane Jakarta dan dari Badan Meteorologi dan Geofisika.
Metode Penelitian
Pemilihan Hidrograf Direct Runoff
Pemilihan hidrograf direct runoff dilakukan dengan tahapan sebagai berikut : 1. Pemilihan debit banjir atau direct runoff (DRO) yang mempunyai puncak
tunggal
3. Mencari curah hujan rata -rata DAS sesuai dengan hidrograf DRO terpilih dengan menggunakan metode aritmatika.
Analisis Hidrograf
Tahap awal adalah memisahkan aliran dasar (base flow) sehingga diperoleh hidrograf aliran langsung saja. Adapun tahapannya adalah sebagai be rikut :
1. “Stage hydrograph” dialihragamkan menjadi “discharge hydrograph” dengan bantuan lengkung kalibrasi. Lengkung Kalibrasi DAS Ciliwung Hulu di Katulampa dibuat oleh Departemen Pekerjaan Umum untuk masing-masing tahun perekaman.
2. Aliran dasar dipisahkan dari hydrograf total dengan metode Straight line method.
3. Setelah aliran dasar (base flow) dipisahkan dari hidrograf total maka diperoleh hidrograf direct runoff (DRO).
Penentuan Tabal Hujan Efektif
1. Penentuan tebal hujan efektif yang menyebabkan direct runoff (DRO) dilakukan dengan persamaan yang dikemukakan oleh (Viessman et al. 1989) yaitu .
Tebal Hujan efektif =
(
)
At DROx
∑
∆DRO : Aliran langsung yang terukur (m3/s)
t
∆ : Interval waktu pengukuran (jam) A : Luas DAS (m2)
2. Setelah diketahui besaran hujan efektif yang membentuk hidrograf DRO, tahap selanjutnya adalah menurunkan hidrograf satuan dari hidrograf DRO tersebut.
Penurunan Hidrograf Satuan
Hidrograf Satuan pengukuran diperoleh dengan cara membagi setiap ordinat hidrograf DRO terukur dengan besarnya hujan efektif yang membentuk DRO. Sebagai contoh jika total volume hujan efektif adalah 5 mm, maka seluruh nilai ordinat dari hidrograf DRO harus dibagi dengan 5 untuk mendapatkan hidrograf
Simulasi Model HSS Gama 1 dengan Morfometri DAS Ciliwung Hulu
Parameter morfometri DAS Ciliwung Hulu diperoleh dari pengukuran Peta Rupa Bumi skala 1 : 25.000, pengukuran dilakukan 3 (tiga) kali untuk mendapatkan hasil pengukuran yang baik. Pengukuran Morfometri DAS Ciliwung Hulu dilakukan terhadap parameter :
a) Luas DAS (A),
b) Panjang Sungai Utama (L),
c) Penetapan orde sungai dengan menggunakan metode Strahler dan pengukuran panjang setiap segmen (orde) sungai,
d) Pengukuran lebar DAS yang diukur pada titik di sungai yang berjarak 0,75 L dan lebar DAS yang diukur pada titik di sungai yang berjarak 0,25 L dari stasiun hidrometri (outlet),
e) Penentuan titik berat DAS
f) Pengukuran luluaas sDADAS S yayangng ddiuiukkurur ddi ihhululuu gagarrisis yayangng ddiittaarrikik tetegagak k lulurrusus g
gaarrisis huhububungng aantntaarraa ststaassiuiun n hihiddroromemetrtri i dedenngagan n titittikik yayangng papalilinngg dedekakatt d
deenngagan ntitittiikk bbeerratat DDASAS ddii susungngaai,i, mmeelelewawatti i ttiittiikk tteersrseebubutt ((AAuu) )
g) PPeengnguukukurraan n ketinggian titik tertinggi dan ketinggian titik keluaran (outlet) pada sungai utama.
Setelah parameter yang diukur tersebut diperoleh, langkah selanjutnya adalah penghitungan ppaarraammeetteerr--ppaarraammeetteerrbbeerriikkuutt::
a) Faktor Sumber (SF) b) Frekuensi Sumber (SN) c) Faktor Lebar (WF)
d) Rasio luas DAS bagian hulu atau Relatif Upper Area (RUA) e) Faktor Simetri (SIM)
f) Jumlah pertemuan sungai (JN) g) Kerapatan jaringan drainase (D) h) Kemiringan rata -rata DAS/Slope (S)
Tahapan selanjutnya adalah memasukkan semua parameter yang diperoleh ke dalam persamaan model HSS Gama 1 untuk mendapatkan besaran waktu- naik/time to rise (TR), debit -puncak/peak -discharge (QP), waktu dasar/time to base
(TB) dan koefisien tampungan (K). Kurva sisi resesi HSS Gama 1 ditetapkan dengan menggunakan koefisien tampungan (K). Setelah itu dilakukan penggambaran HSS Gama 1 untuk DAS Ciliwung Hulu yang merupakan hubungan antara waktu (pada sumbu x) dengan debit (sumbu y).
Analisis Perbandingan kuantitatif
Untuk membandingkan secara kuantitatif antara hidrograf satuan sintetik dan hidrograf satuan pengukuran dilakukan dengan metode yang dikemukakan oleh (Chou & Wang 2002) yaitu:
1. Coefficient of efficiency (CE):
$
2 1 2 1 1( )
( )
( )
N t N t CEq t
q t
q t
q
= = = −
−
∑
−
∑
... (18)2. Relative error dari volume total (EV) $ 1 1 ( ) ( ) ( ) N t N t q t q t EV q t = = − =
∑
∑
x 100 % ... (19) 3. Absolute error dari debit puncak (AEQp)^
AEQp=QP Qp− ... (20)
4. Relative error dari debit puncak (EQp) $ 100% q p qp EQp x qp − = ... (21) 5. Absolute error dari waktu puncak(ETp)
^
ETp=TP Tp− ... (22) Dimana q$(t) merupakan estimasi hasil simulasi dari q(t), sedangkan q(t) merupakan nilai rata-rata dari q(t).
Penyesuaian Konstanta Model
Penyesuaian model dilakukan untuk mendapatkan model HSS Gama 1 yang sesuai dengan hidrograf satuan pengukuran DAS Ciliwung Hulu. Penyesuaian model dilakukan dengan meminimalkan selisih antara hidrograf sataun hasil pengukuran dengan hidrograf satuan sintetik Gama 1 hasil simulasi melalui perubahan konstanta model HSS Gama 1 menggunakan solver command dalam perangkat lunak Microsoft Excel. Model yang mempunyai nilai parameter uji kuantitatif baik dengan ciri-ciri mempunyai nilai coefficient of efficiency (CE) mendekati nilai 1 (satu), relative error dari volume total (EV) mendekati nilai 0 (nol), absolute error dari debit puncak (AEQp) yang mendekati nilai 0 (nol), relative error dari debit puncak (EQp) yang mendekati nilai 0 (nol) , dan absolute error dari waktu puncak (ETp) yang nilainya mendekati nilai 0 (nol) saja yang selanjutnya dipergunakan untuk menduga hidrograf satuan di DAS yang lainnya.
Validasi Model Terpilih
Validasi terhadap model yang telah disesuaikan konstantanya tersebut dilakukan dengan menggunakan data hidrograf satuan pengukuran dan data morfometri DTA Cipopokol Sub-DAS Cisadane Hulu yang mempunyai luas 1,40 km2 untuk periode pengukuran tahun 2004 sampai 2005 serta hidrograf satuan pengukuran DAS Progo yang mempunyai luas 411,67 km2 untuk periode tahun 1977 sampai 1980. Hasil simulasi hidrograf satuan sintetik dari model yang telah disesuaikan konstantanya tersebut, kemudian diuji lagi dengan metode yang dikemukakan oleh Chou & Wang (2002).
Penyederhanaan (Simplifikasi) Model
Penyederhanaan (simplifikasi) terhadap model HSS Gama 1 dilakukan untuk mendapatkan model HSS dengan tingkat keakuratan pendugaan yang baik namun menggunakan parameter morfometri DAS yang lebih mudah diukur di Peta Rupa Bumi.
Tahapan awal dari penyederhanaan (simplifikasi) model ini adalah melakukan analisis korelasi antara variabel pokok hidrograf satuan sintetik yaitu waktu-naik/time to rise (TR), debit -puncak/peak-discharge (QP), dan waktu
dasar/time to base (TB) dengan parameter morfometri DAS. DAS yang dipergunakan untuk analisis ini adalah sebanyak 9 (sembilan) buah dengan kriteria mempunyai data pengukuran morfometri dan data pengukuran variabel pokok hidrograf satuan. Hasil dari analisis korelasi ini kemudian dibuat matrik korelasi untuk memudahkan pemilihan parameter morfometri DAS yang pengukurannya pada Peta Rupa Bumi lebih mudah dila kukan namun mempunyai tingkat korelasi yang tinggi. Parameter morfometri DAS yang dipergunakan dalam simplifikasi model HSS Gama 1 ini adalah luas DAS (A), panjang sungai utama (L), dan jumlah pertemuan sungai (JN).
Tahap kedua dari pengembangan Model HSS simplifikasi ini adalah membuat regresi hubungan antara ketiga parameter morfometri DAS tersebut dengan masing-masing variabel pokok hidrograf satuan yaitu waktu puncak (TP), debit puncak (QP) dan waktu dasar (TB). Keakuratan penyederhaan (simplifikasi) model ini dilihat dari besarnya koefisien determinasi yang diperoleh. Semakin tinggi koefisien determinasinya maka model akan semakin baik.
Tahap ketiga adalah melakukan analisi uji-t hasil simulasi menggunakan model HSS Simplifikasi dengan hasil simulasi yang menggunakan model HSS Gama 1. Uji-t dilakukan terhadap setiap variabel pokok yang dihasilkan oleh masing-masing model. Analisis uji-t dilakukan dengan memanfaatkan data morfometri 31 DAS yang telah diketahui morfometrinya. Uji-t dimaksudkan untuk mengetahui hasil simulasi dengan model HSS Simplifikasi berbeda nyata atau tidak berbeda pada taraf nyata 5% dengan hasil simulasi menggunakan model HSS Gama 1. Penggunaan Model HSS Gama 1 sebagai pembanding adalah karena model HSS Gama 1 diasumsikan mempunyai keakuratan yang baik dalam menduga variabel pokok hidrograf satuan DAS-DAS di Indonesia (khususnya di Pulau Jawa).
0 8 / $ , 3 ( 5 6 , $ 3 $ 1 3 ( 1 * 8 0 3 8 / $ 1 ' $ 7 $ 8 7 $ 0 $ &XUDK+ XMDQ 7LQJJL0 XND$ LU 3HQHQWXDQ + LGURJUDI 6 DWXDQ 3HQJDPDWDQ 8 ML. XDQWLWDWLI %DLN 0 RGHO9 DOLG 3HQJXNXUDQ 0 RUIRPHWUL' $ 6 & LOLZXQJ + XOX
0 RGHO+ LGURJ UDI 6DWXDQ 6LQWHWLN* DP D 7LGDN%DLN 3HQ\HVXDLDQ0 RGHO 0 RUIRP HWUL' $ 6 $QDOLVLV. RUHODVL $QDOLVLV5 HJUHVL 0 RGHO+ 6 6 6 LPSOLILNDVL 0RGHO+6 6 * DPD $QDOLVLV8 MLW 0 RGHO+ 6 6 6LPSOLILNDVL9 DOLG