PEMAKAIAN MODEL DETERMINISTIK UNTUK TRANSFORMASI DATA HUJAN MENJADI DATA DEBIT PADA DAS SELOREJO

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Analisis hidrologi merupakan tahapan penting dalam kegiatan pengembangan sumber daya air, oleh karena itu keluaran dari analisis hidrologi secara umum akan menentukan arah strategi pengembangan sumber daya air secara komprehensip dan lebih sempit besaran tersebut akan menentukan dimensi serta karakteristik infrastruktur yang diperlukan. Penentuan besaran hidrologi sebenarnya tidaklah terlalu sulit bila data untuk keperluan analisis tersedia dalam jumlah dan kualitas yang cukup. Permasalahan klasik di Negara-negara berkembang termasuk Indonesia ketersediaan seri data aliran sungai yang cukup menjadi masalah tersendiri, sehingga penyelesaiannya harus dilakukan dengan cara mengalihragamkan variabel iklim menjadi variabel aliran. (Sulianto, 2009)

2

dalam mengimplementasikan-nya baik ditinjau pada dimensi ruang maupun waktu. Model konseptual meninjau proses secara fisik terjadinya aliran sesuai konsep daur hidrologi, sehingga sistem persamaan yang dihasilkan dapat diimplementasikan lebih luas. Kebutuhan seri data iklim dan aliran pada penerapan model ini hanya digunakan untuk menetapkan nilai parameter-parameternya sehingga tidak memerlukan seri yang panjang. Atas dasar alasan tersebut model konseptual menjadi relevan untuk diterapkan pada DAS di Indonesia. (Sulianto, 2009)

Sejauh ini telah banyak dikembangkan model konseptual, tentu saja masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan oleh karena pada dasarnya model-model tersebut dikembangkan sesuai dengan kondisi hidrologis daerah setempat. Semua model pada dasarnya dikembangkan dari konsep dasar yang sama, yaitu daur hidrologi. Hal mendasar yang membedakannya adalah cara melakukan interpretasi terhadap proses mulai terjadinya hujan sampai menjadi aliran. Hal inilah yang akan perlu dikaji lebih jauh dalam studi ini.

Tugas akhir ini merupakan upaya untuk mengetahui performa model determinstik F.J Mock, NRECA, dan Tank Model pada Das Selorejo.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan utama yang hendak dipecahkan dalam studi ini dapat disusun sebagai berikut :

3

2. Dari ketiga model tersebut mana yang menunjukkan performa terbaik?

1.3. Batasan Masalah

Agar pembahasan masalah tidak meluas, dan menyebabkan ketidak sesuaian dengan tujuan penelitian, maka diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut :

1. Obyek studi yang diambil difokuskan pada Waduk Selorejo Kabupaten Malang.

2. Data untuk mendukung kegiatan penelitian ini adalah data curah hujan, deterministik DAS dan evapotranspirasi (penguapan) dengan panjang data 3 tahun di mulai tahun 2005 sampai dengan 2007.

3. Data curah hujan, DAS dan evapotranspirasi (penguapan) pada Waduk Selorejo didapat dari Perum Jasa tirta I sedangkan untuk data evaporasi didapat dari BMG kota Malang.

1.4. Tujuan

Tujuan utama yang hendak dicapai dari penelitian ini secara keseluruhan adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui tingkat akurasi dari penerapan model F.J Mock untuk mempresentasikan hubungan data iklim dan data aliran inflow waduk Selorejo.

4

3. Mengetahui tingkat akurasi yang ideal dari model deterministik Tank Model untuk mempresentasikan hubungan data iklim dan data aliran inflow waduk Selorejo.

4. Mengetahui model yang sesuai dengan karakteristik data das yang diteliti.

1.5. Manfaat Penelitian

PEMAKAIAN MODEL DETERMINISTIK UNTUK

TRANSFORMASI DATA HUJAN MENJADI DATA DEBIT

PADA DAS SELOREJO

TUGAS AKHIR

Oleh :

PRAYOGI NUGROHO SAPUTRO 09520129

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

LEMBAR PENGESAHAN

JUDUL

: PEMAKAIAN MODEL DITERMINISTIK UNTUK

TRANSFORMASI DATA HUJAN MENJADI DATA

DEBIT PADA DAS SELOREJO

NAMA

: PRAYOGI NUGROHO SAPUTRO

NIM

: 09520129

Pada hari sabtu, 13 Agustus 2011, telah diuji oleh tim penguji :

1. Ir. Ernawan S, MT Dosen Penguji II : . . . 2. Ir. H. E. Meiyanto, MT Dosen Penguji II : . . .

Disetujui Oleh :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir.Sulianto, MT Ir.Chairil Saleh, MT

Mengetahui : Ketua Jurusan Teknik Sipil

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Prayogi Nugroho Saputro Nim : 09520129

Jurusan : Teknik Sipil Fakultas : Teknik

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas akhir dengan judul :

PEMAKAIAN MODEL DITERMINISTIK UNTUK TRANSFORMASI DATA HUJAN MENJADI DATA DEBIT PADA DAS SELOREJO adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan orang lain untuk memperoleh gelar akademik disuatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan atau daftar pustaka.

2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi , saya bersedia tugas akhir ini digugurkan dan gelar akademik yang saya peroleh dibatalkan, serta diproses sesuai dengan ketentuan hokum yang berlaku.

3. Tugas akhir ini dapat dijaikan sumber pustaka yang merupakan hak bebas royalty ekslusif.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakansebagaimana mestinya.

Malang, Agustus 2011 Yang menyatakan,

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan nikmat, serta hidayahnya tak lupa sholawat serta salam pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Pemakaian Model Deterministik Untuk Transformasi Data Hujan Menjadi Data Debit Pada DAS Selorejo dapat terselesaikan.

Tugas Akhir ini dilaksanakan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil di Universitas Muhammadiyah Malang. Adapun penyusunan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan semua pihak, baik secara moril maupun materiel. Pada kesempatan ini dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada :

1. Orang Tua penulis yang selalu mendoakan lahir dan bathin dan memberikan dorongan, motifasi serta semangat.

2. Bapak Ir. Khoirul Abadi, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil. 3. Bapak Ir. Sulianto, MT, selaku Dosen Pembimbing I

4. Bapak Ir. Chairil Saleh, selaku Dosen Pembimbing II

5. Ibu Ir. Ode Rapija Gunarimba Waibo, MT, selaku Wali Dosen 2003 B. 6. Teman – teman smua khususnya Teknik Sipil atas semua bantuan dan

7. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebut namanya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk serta masukan yang diberikan sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang diharapkan.

Besar harapan semoga Tugas Akhir yang penulis susun dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan yang luas bagi pembacanya. Amin.

Malang, Agustus 2011

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN

. . . ii

SURAT PERNYATAAN

. . . iii

KATA PENGANTAR

. . . iv

LEMBAR PERSEMBAHAN . . . vi

ABSTRAKSI . . . vii

DAFTAR ISI . . . viii

DAFTAR TABEL . . . xi

DAFTAR GAMBAR . . . xiii

I. PENDAHULUAN . . . 1

1.1. Latar Belakang Masalah . . . 1

1.2. Rumusan Masalah . . . 2

1.3. Batasan Masalah . . . 3

1.4. Tujuan Penelitian . . . 3

1.5. Manfaat Penelitian . . . 4

II. TINJAUAN PUSTAKA . . . 5

2.1. Tinjauan Umum . . . 5

2.2. Konsep Dasar . . . 8

2.2.1. Daur Hidrologi . . . .. . . 8

2.2.2. Daerah Aliran Sungai . . . .. . . 16

ix

2.2.4. Daur Limpasan . . . 18

2.2.5. Keseimbangan air . . . 20

2.3. Konsep Model NRECA . . . 21

2.3.1. Kelebihan dan Kekurangan Model NRECA . . . 22

2.4. Konsep Model FJ. Mock . . . 22

2.4.1. Kelebihan dan Kekurangan Model FJ. Mock . . . 24

2.5. Konsep Tang Model . . . 25

2.5.1. Kelebihan dan Kekurangan Tank Model . . . 27

2.6. Ukuran Tingkat Kesesuaian Model . . . . 28

III. METODOLOGI PENELITIAN . . . . 29

3.1. Lokasi Penelitian . . . 29

3.2. Tahapan Penelitian . . . 30

3.2.1. Pengumpulan Data . . . 30

IV. ANALISA PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN . . . 33

4.1. Kondisi Waduk . . . 33

4.2. Data Debit Inflow . . . 34

4.3. Data Curah Hujan . . . 35

4.4. Data Evapotranspirasi . . . . . . 38

4.5. Sistem Kerja Model Deterministik . . . 41

4.5.1. Model NRECA . . . . . . 41

x

4.5.3. Model Tank . . . . . . 59

4.6. Perbandingan Debit Model Deterministik dan Debit Amatan . . . 63

4.7. Pembahasan . . . . . . 74

V. PENUTUP . . . 77

5.1. Kesimpulan . . . 77

5.2. Saran . . . 78

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4-1 Debit Inflow m3/det Rata-Rata 10 harian 2005 s/d 2007 . . . 34

Tabel 4-2 Curah Hujan mm Rata-Rata 10 harian 2005 s/d 2007 . . . 36

Tabel 4-3 Hubungan Debit Amatan dengan Curah Hujan Th 2005 s/d 2007 . . . 37

Tabel 4-4 Evapotranspirasi (mm) Waduk Selorejo Th 2005 s/d 2007 . . . 40

Tabel 4-5 Koef. Reduksi Penguapan Peluh . . . 43

Tabel 4-6 Perhitungan Debit dengan Model Nreca pada Waduk Selorejo Th 2005 s.d 2007 . . . 47

Tabel 4-7 Exsposed Surface . . . 52

Tabel 4-8 Perhitungan Debit dengan Model F.J Mock pada tahun 2005 s.d 2007. . . 55

Tabel 4-9 Nilai RMSE dari tiap generasi 2005 s/d 2007 . . . 60

Tabel 4-10 Nilai Parameter Optimal Tank Model Standar pada Waduk Selorejo . . . 61

Tabel 4-11 Debit Tank Model hasil Matlab (m3/dtk) Th 2005 s/d 2007 . . . 61

Tabel 4-12 Curah Hujan (mm) 10 Harian Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 63

Tabel 4-13 Debit Amatan (m3/dtk) 10 Harian Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 64

Tabel 4-14 Debit Hasil Model Nreca (m3/dtk) Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . . 65

Tabel 4-15 Curah Hujan (mm) 15 Harian Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 67

Tabel 4-16 Debit Amatan (m3/dtk) 15 Harian Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 68

Tabel 4-17 Debit Hasil Model F.J Mock (m3/dtk) Th 2005 s/d 2007 . . . 69

Tabel 4-18 Curah Hujan (mm) Bulanan Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 71

Tabel 4-19 Debit Amatan (m3/dtk) Bulanan Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 71

xii

Tabel 4-21 Hasil Perhitungan RMSE . . . 74 Tabel 4-22 Rekapitulasi RMSE pada Debit Amatan terhadap Debit Model Nreca, F.J

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Daur hidrologi . . . 9

Gambar 2.2 Diagram Daur Hidrologi . . . 10

Gambar 2.3 Mengukur tinggi curah hujan dengan cara polygon Thiessen . . . 12

Gambar 2.4 Mengukur tinggi curah hujan dengan cara Isohyet . . . 13

Gambar 2.5 Skema Sistem Sederhana . . . 20

Gambar 2.6 Diagram Alir Analisis Model Nreca . . . .. . . 21

Gambar 2.7 Diagram Alir Model rainfall-run Off . . . 23

Gambar 2.8 Bagan Alir perhitungan debit Metoda F.J Mock . . . 24

Gambar 2.9 Konsep Model Tank Model . . . 26

Gambar 3.1 Peta Lokasi Waduk Selorejo . . . 29

Gambar 3.2 Peta Stasiun Pengamat Hujan Waduk Selorejo . . . 30

Gambar 3.3 Bagan Alur Tahapan Kegiatan Penelitian . . . 32

Gambar 4.1 Kondisi Waduk Selorejo . . . 33

Gambar 4.2 Fluktuasi Curah hujan di sub DAS Selorejo Th 2005 s.d 2007 . . . 36

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Debit Amatan & Curah Hujan Th 2005 s/d 2007 . . . 38

Gambar 4.4 Fluktuasi Evapotranspirasi Waduk Selorejo Th 2005 s/d 2007 . . . 39

Gambar 4.5 Model Hujan Limpasan NRECA . . . 41

Gambar 4.6 Grafik Hubungan AET/PET ratio . . . 43

Gambar 4.7 Grafik Ratio Tampungan Kelengasan Tanah . . . 59

xiv

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Debit Amatan dan Debit model F.J Mock

Th 2005 s.d 2007 . . . 58 Gambar 4.10 Urutan pengerjaan Tank Model . . . 59 Gambar 4.11 Grafik Hubungan Generasi dengan RMSE Waduk Selorejo

Th 2005 s/d 2007 . . . 60 Gambar 4.12 Nilai Parameter Optimal Tank Model Standar pada Waduk Selorejo . . . 61 Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Debit Amatan dan Debit Model Tank

Th 2005 s.d 2007 . . . 62 Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Debit Amatan, Debit Hasil Model NRECA dan Curah

Hujan Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 66 Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Debit Amatan, Debit Hasil Model F.J Mock dan Curah

Hujan Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 70 Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Debit Amatan, Debit Hasil Tank Model dan Curah Hujan

Th 2005 s/d 2007 Waduk Selorejo . . . 73 Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Debit Amatan, Debit Model Nreca, Model F.J.Mock dan

DAFTAR PUSTAKA

 Badan Perencanaan Pembangunan Nasional, 2006, Identifikasi Masalah

Pengelolaan Sumber Daya Air di Pulau Jawa, Direktorat Pengairan dan

Irigasi.

 Fadiyas, Renata, 2009, Penerapan Model Tank pada sistim 3 (tiga) tank

susunan seri untuk transformasi data hujan menjadi data aliran sungai,

Skripsi Tidak Diterbitkan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, UMM.

 Ersin Seyhan, 1977, Dasar-dasar Hidrologi, Yogyakarta, Penerbit UGM.

 Integrated Microhydro Development and Application Program, 2009,

Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi, Direktorat Jenderal Listrik dan

Pemanfaatan Energi, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral.

 Rahman, 2009, Penerapan Model Tank pada sistim 3 (tiga) tank susunan

paralel untuk transformasi data hujan menjadi data aliran sungai, Skripsi

Tidak Diterbitkan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, UMM.

 Soemarto, CD, 1986, Hidrologi Teknik, Usaha Nasional, Surabaya, Indonesia.

 Sri Harto, Br, 1993, Analisis Hidrologi, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta Indonesia.

 Sulianto, 2009, Algoritma Genetik untuk meningkatkan Kinerja Model

Standar pada Analisa Transformasi Data hujan menjadi Data Aliran, Naskah

Publikasi, Hasil Penelitian Program PBP.

 Yedida Yosananto, 2000, Penentuan Koefisien Penguapan Panci-A Untuk Menghitung Evapotranspirasi Rujukan (Studi Kasus Beberapa Stasiun

Meteorologi di DPS Brantas), Tesis Tidak Diterbitkan, Jurusan Teknik Sipil,