II. TINJAUAN PUSTAKA
2.3. Model Hidrologi Daerah Aliran Sungai
Model hidrologi adalah sebuah sajian sederhana (simple representation] dari sebuah sistem hidrologi yang kompleks (Harto, 1993). Selanjutnya Brooks et al. (1989) menyebutkan bahwa model hidrologi merupakan gambaran sederhana dari suatu sistem hidrologi yang aktual. Model hidrologi biasanya dibuat untuk mempelajari fungsi dan respon suatu DAS dari berbagai masukan DAS. Melalui model hidrologi dapat dipelajari kejadian-kejadian hidrologi yang pada gilirannya dapat digunakan untuk memprediksi kejadian hidrologi yang akan terjadi.
Konsep dasar yang digunakan dalam setiap sistem hidrologi adalah siklus hidrologi (Harto, 1993). Persamaan dasar yang menjadi landasan bagi semua analisis hidrologi adalah persamaan neraca air (water balanced equation). Persamaan neraca air dari suatu daerah aliran sungai untuk suatu periode dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
dimana :
I = masukan (inflow) O = keluaran (outflow)
AS = perubahan tampungan (storage change)
Sebagai suatu sistem hidrologi, daerah aliran sungai meliputi jasad hidup, lingkungan fisik dan kimia yang berinteraksi secara dinamik, yang didalamnya terjadi kesetimbangan dinamik antara energi dan meterial yang masuk dengan energi dan material yang keluar. Dalam keadaan alami, energi matahari, iklim diatas DAS dan unsur-unsur endogenik dibawah permukaan DAS merupakan masukan (input). Sedangkan air dan sedimen yang keluar dari muara DAS serta air yang kembali ke udara melalui evapotranspirasi adalah keluaran (output) DAS (Sinukaban, 1997).
Penggunaan model dalam penelitian hidrologi pertama kali diperkenalkan oleh Crawford dan Linsley (1966), yang dikenal sebagai Stanford Watershed Model IV
(SWM IV) (Viessman Jr. et.al., 1977). Didalam model tersebut struktur neraca air
yang menyangkut parameter-parameter input dan output diuraikan secara ringkas. Fungsi yang dirumuskannya diuji dengan simulasi komputer yang disebut
Hydrocomp Simulation Program (Biswas, 1976 dalam Murdiyarso, 1979).
Untuk analisis DAS, model hidrologi dapat dibedakan dalam "lumped" dan
"distributed". Model lumped parameter mentransformasi curah hujan (input) ke
dalam runoff (output) dengan konsep bahwa semua proses dalam DAS terjadi pada satu titik spasial. Lumped parameter memperlakukan DAS sebagai himpunan parameter-parameter yang berperilaku seragam. Sebaliknya, model distributed
Distributed parameter memperlakukan masing-masing komponen DAS atau proses
sebagai komponen mandiri dengan sifatnya masing-masing.
Model USLE, MUSLE, RUSLE, CREAMS (chemical runoff and erosion from
agricultural management system) dan GLEAMS (groundwater loading effect of agricultural management system) tergolong dalam lumped parameter. Sedangkan
WEPP (water erosion prediction project), KINEROS (KINematic EROsion
Simulation), EUROSEM (EUROpean Soil Erosion Model), TOP MODEL
(TOPographically and physically based, variable contributing area MODEL of basin
hidrology) dan ANSWERS tergolong distributed parameter.
Simulasi adalah suatu teknik numeris untuk mengadakan eksperimen hipotetis bagi model matematis, yang dapat menjabarkan tingkah laku sistem dinamik secara kuantitatif (Hillel, 1977)
Dengan simulasi hidrologi dapat dengan jelas digambarkan proses curah hujan dan limpasan permukaan melalui satu seri fungsi-fungsi matematik di mana setiap komponen digambarkan dalam satu proses yang khusus dan seluruh proses sistem alam dalam simulasi gabungan. Program simulasi hidrologi dirancang dengan curah hujan sebagai masukan utama dan aliran sungai (streamflow) sebagai keluaran utama. Jadi dengan simulasi hidrologi dimungkinkan untuk menggambarkan data curah hujan historis ke dalam nilai-nilai aliran sungai yang menunjukkan pengaruh dari lahan dan saluran-saluran terhadap fluktuasi aliran dan membantu pengertian tentang siklus hidrologi dalam suatu Daerah Aliran Sungai.
Keuntungan menggunakan simulasi adalah dapat melakukan eksperimentasi atas suatu sistem atau ekosistem tanpa harus mengganggu atau mengadakan
perlakukan terhadap sistem yang diteliti. Melalui penerapan analisis sistem dapat dilakukan penelitian yang multi atau interdisiplin dan terintegrasi, yang seringkali tidak mungkin dilakukan dalam keadaan sebenarnya. Dari segi efisiensi dan kelayakan teknis, analisis sistem dapat dilakukan dengan singkat, dengan biaya yang relatif murah serta hasil yang cukup dapat dipercaya (Soerianegara, 1978).
Secara lebih terperinci lagi Desonneville (1974) mengemukakan tahapan kerja dalam melakukan simulasi dengan analisis sistem sebagai berikut:
1. Masalah yang akan disimulasikan harus ditentukan dengan jelas, demikian pula ruang lingkup, pentingnya masalah dan manfaat dari hasil simulasi yang dilakukan.
2. Setelah ditentukan masalah yang akan disimulasi kemudian dibuat model yang didasarkan pada masalah dan keadaan dari sistem atau dengan kata lain model tersebut harus mewakili sistem yang nyata tetapi tetap berada dalam ruang lingkup masalah yang akan disimulasi.
3. Karena simulasi akan dilakukan pada komputer, maka model yang dibuat tersebut harus dapat digambarkan dalam suatu model matematis.
4. Berdasarkan model yang telah dibuat tersebut sudah harus ditentukan, data apa yang diperlukan untuk simulasi. Data yang dikumpulkan harus dapat dipercaya kebenarannya dan yang lebih penting harus bersifat kuantitatif agar dapat digunakan dalam model matematis yang telah dibuat.
5. Model matematis yang telah dibuat tersebut harus dapat ditransfer menjadi program komputer. Dengan bantuan flowchart (diagram alir), program komputer dapat dibuat.
6. Model yang telah diprogramkan tadi, masih harus diuji apakah sudah mewakili sistem yang sebenarnya dan masalah yang akan disimulasi. Apabila data yang digunakan dapat dipercaya kebenarannya, maka pengujian model ini dapat dilakukan dengan menganalisis model simulasi. Hasil simulasi ini dibandingkan dengan kenyataan yang ada (dengan data yang ada). Jika hasil simulasi sudah sesuai dengan kenyataan yang ada, maka model yang digunakan sudah tepat, tetapi bila belum sesuai, maka model yang dibuat tersebut masih harus diperbaiki, sampai diperoleh model yang benar-benar tepat.
7. Bila pengujian telah dilakukan dan ternyata model yang digunakan sudah dapat mewakili sistem yang nyata, maka untuk tahap selanjutnya simulasi dapat dilakukan dengan menggunakan model tersebut dengan catatan tidak ada perubahan pada sistem.
Oleh karena itu apabila suatu sistem digambarkan dalam model-model mulai dari kondisi awal sampai pada akhir dari sistem ini, yang diikuti oleh suatu waktu yang singkat maka teknik ini disebut Simulasi ( Eriyatno, 1989).
Dengan berkembangnya penggunaan komputer maka penerapan simulasi dalam sistem-sistem yang rumit lebih dimungkinkan. Para ahli bidang hidrologi menyadari sepenuhnya bagaimana pentingnya digital computer untuk suatu Analisis hidrologi melalui pendekatan simulasi hidrologi.
