PEMODELAN HIDROGRAF SATUAN UNIVERSAL (H2U) PADA BERBAGAI SKALA PETA DASAR BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

PEMODELAN HIDROGRAF SATUAN UNIVERSAL (H2U)

PADA BERBAGAI SKALA PETA DASAR

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

(Studi Kasus Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu)

Andi Rinaldi

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2010

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala permyataan dalam tesis saya yang berjudul:

PEMODELAN HIDROGRAF SATUAN UNIVERSAL (H2U)

PADA BERBAGAI SKALA PETA DASAR

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

(Studi Kasus Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu)

merupakan gagasan ayau hasil penelitian tesis saya sendiri dengan bimbingan ketua dan anggota komisi pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannnya.

Tesis ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program studi sejenis di perguruan tinggi lain. Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.

Bogor, Pebruari 2010

Andi Rinaldi NRP. A235010041

ABSTRACT

ANDI RINALDI. Modelling of Universal Unit Hydrograph (H2U) at Various Topographic Map Scales Using Geographic Information System (Case Study of Ciliwung Up Stream Watershed). Under Academic Supervision of HIDAYAT PAWITAN as chairman, and GATOT IRIANTO SUMARDJO as member of advisory committee.

The process of precipitation to become run off and reach to watershed outlet consist of two steps: (1) The production function, changing total rainfall into effective rainfall, and (2) transfer function, transforming effective rainfall into hydrograph debit of runoff (hydrograph). Analyzing transfer function using morphologic characteristic known as Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph (GIUH) and Universal Unit Hydrograph (hidrogrametry unitaire universale / H2U) model. The model was expressed in the form of Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) using the probability density function (pdf) based on the travel time of every effective rainfall through hydraulic distances along the stream network to the outlet in the watershed. Watershed morphological characteristics is used as input of the model using base maps which is analyzed by GIS.

The research was located in the upstream Ciliwung River. The objective of this study were : (a) to apply GIS in the hidrological model, (b) to evaluate the differences of various morphological characteristics of watershed using DEM which was derived from base maps of scale 1 : 25,000 and 1 : 50,000 using different grid sizes, i.e 25 x 25 m, 50 x 50 m and 100 x 100 m, as the input of simulation models, (c) to verify the accuracy of hydrograph simulation compared to observed hydrograph and also the hydrograph of every simulation using Coefficient of Efficiency (CE) method.

The results of this study showed that the use of GIS produced input data for hydrology analysis more accurately, quickly and objectively. The use of various scale of base maps and the grid sizes did not produce significant difference of the morphological characteristics result. The result show that all of the hydrograph simulations derived from an episode rainfall did not significantly affect the values of CE, in other words, different map scales and grid sizes did not influence the results. On the other hand, hydrograph simulation of 7 episode rainfalls compared against the observed hidrograph using CE resulted values ranging between – 1.75 to 0.90.

RINGKASAN

ANDI RINALDI. Pemodelan Hidrograf Satuan Universal (H2U) Pada Berbagai Skala Peta Dasar Berbasis Sistem Informasi Geografis (Studi Kasus Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu). Dibimbing oleh HIDAYAT PAWITAN sebagai ketua, dan GATOT IRIANTO SUMARDJO sebagai anggota komisi pembimbing.

Proses curah hujan menjadi aliran sungai yang sampai di outlet pada daerah aliran sungai (DAS) melalui dua tahap, yaitu: 1. Fungsi produksi, yaitu perubahan dari hujan total menjadi hujan efektif, dan 2. Fungsi alihan yaitu transformasi hujan efektif menjadi hidrograf debit aliran permukaan (hidrograf).

Analisis fungsi transfer yang digunakan berbasiskan pada karakteristik morfologi DAS yang dikenal sebagai model Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph (GIUH) dan Universal Unit Hydrograph (Hidrogrametry Unitaire Universale/H2U). Model tersebut diekspresikan dalam bentuk Hidrograf Satuan Sesaat (HSS) dengan menggunakan fungsi kerapatan peluang (probability density function) dari waktu tempuh hujan efektif yang jatuh di permukaan DAS mengalir sepanjang jaringan hidraulik sampai di outlet. Karakteristik morfologi DAS sebagai masukan model diperoleh dari peta dasar yang dianalisis dengan Sistim Informasi Geografis (SIG).

Lokasi objek penelitian adalah DAS Ciliwung Hulu. Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) Mengaplikasikan SIG ke dalam model hidrologi, (b) Menilai perbedaan berbagai karakteristik morfologi DAS dengan menggunakan data DEM yang diperoleh dari peta dasar skala 1 : 25.000 dan 1 : 50.000, dengan ukuran grid yang berdeda-beda yaitu 25 x 25 m, 50 x 50 m serta 100 x 100 m, sebagai masukan model simulasi, (c) Menguji akurasi hidrograf simulasi dibandingkan dengan hidrograf pengamatan dan juga hidrograf antar simulasi dengan menggunakan metode statistik koefisien efisiensi (CE).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan SIG untuk menghasilkan data masukan analisis hidrologi sangat akurat, cepat dan obyektif. Penggunaan peta dasar dengan berbagai skala dan ukuran grid tersebut di atas, tidak menunjukkan perbedaan nilai karakteristik morfologi yang signifikan. Melalui hidrograf pengamatan terhadap 7 (tujuh) kejadian hujan terpilih menunjukkan bahwa hasil analisis hidrograf antar model simulasi tidak memperlihatkan perbedaan yang berarti (signifikan) untuk setiap kejadian hujan, dengan kata lain, perbedaan skala peta dan ukuran grid yang dipergunakan tidak mempengaruhi hasil antar model simulasi. Selain itu, pengujian hasil hidrograf simulasi dengan hidrograf pengamatan memperlihatkan nilai hasil uji CE yang berkisar antara -1,75 sampai 0,90.

@ Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor (IPB), tahun 2010 Hak cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar bagi IPB

2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagaian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

PEMODELAN HIDROGRAF SATUAN UNIVERSAL (H2U)

PADA BERBAGAI SKALA PETA DASAR

BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

(Studi Kasus Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu)

Andi Rinaldi

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS)

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2010

i

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL .……… iii

DAFTAR GAMBAR ……… iv DAFTAR LAMPIRAN ……… v I. PENDAHULUAN ….………... 1 1.1. Latar Belakang ………... 1 1.2. Tujuan ..………. 2 1.3. Hipotesis ……. ………... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ...……… 4

2.1. Siklus Hidrologi ….. ……….. 4

2.2. Aliran Permukaan (Runoff) ………... 5

2.3. Pemisahan Hidrograf ... 7

2.4. Pemodelan Aliran Permukaan ………..……… 9

2.4.1. Sub Pemodelan Fungsi Produksi ... 10

2.4.2. Sub Pemodelan Fungsi Alihan ... ... 12

2.5. Metode Fungsi Kerapatan Peluang Klasik... 17

2.6. Hubungan Morfologi DAS Terhadap Hidrograf Satuan.……... 19

2.7. Sisitem Informasi Geografis ……… 20

2.8. Digital Elevation Model (DEM) dan Piranti Lunak DiGem …... 20

2.9. Analisis Batas DAS dan Jaringan Aliran Hidraulik Buatan…….. 22

III. BAHAN DAN METODE PENELITIAN ……..……….. 24

3.1. Bahan dan Alat ……….. ……… 24

3.1.1. Pengumpulan Data/Bahan ………. 24

3.1.2 Perangkat Keras dan Lunak yang Digunakan ………... 24

3.2. Metode dan Tahapan Penelitian ……… 24

3.2.1. Metode Penentuan Morfologi DAS ……..……… 24

3.2.2. Metode Penentuan Parameter Hidrologi ……….. 28

3.2.3 Metode Simulasi Debit ………. 31

ii

IV. KEADAAN UMUM DAERAH PENELITIAN ... 33

4.1. Lokasi Objek Penelitian ... ……… 33

4.2. Bentuk Wilayah ……….. 33

4.3. Iklim ……… 36

4.4. Hidrologi dan Morfologi DAS ……… 37

4.5. Vegetasi dan Penggunaan Lahan ……… 38

4.6. Geologi ……… 38

4.7. Tanah ……….. 41

V. HASIL DAN PEMBAHASAN ………. 43

5.1. Parameter Curah Hujan ………... 43

5.1.1 Curah Hujan Harian ……….. 43

5.1.2 Episode Hujan Tunggal Terpilih ……….. 44

5.2. Parameter Hidrograf Aliran Pengamatan ……… 45

5.2.1 Debit dan Lengkung Kalibrasi Aliran Pengamatan …….. 45

5.2.2 Pemisahan Aliran Permukaan dengan Aliran Dasar…….. 45

5.3. Hujan Netto Sebagai Masukan Model ….……….. 46

5.4. Analisis Parameter Panjang Jalur Hidraulik dan Jumlah Isokron 46 5.4.1. Analisis Parameter Panjang Jalur Hidraulik ………. 46

5.4.2. Analisis Jumlah Isokron ……… 50

5.5. Analisis Parameter Morfologi DAS dan PDF .……….... 51

5.5.1. Masukan Data DEM ... 51

5.5.2. Analisis Luas DAS ... 52

5.5.3. Analisis Karakteristik Morfologi DAS dan PDF ... 53

5.6. Uji akurasi hidrograf aliran permukaan ………... 61

5.6.1 Uji Akurasi Hidrograf Aliran Permukaan Model Klasik ... 61

5.6.2 Uji Akurasi Hidrograf Aliran Permukaan Model H2U … 67 VI. KESIMPULAN DAN SARAN ……… 73

6.1. Kesimpulan ………... 73

6.2. Saran ……….. 73

DAFTAR PUSTAKA .……….. 74

iii

DAFTAR TABEL

Halaman 1 Hubungan antara ukuran sel DEM dan tipe aplikasi hidrologinya 22

2 Proses perolehan curah hujan netto 30

3 Metode convolution debit aliran permukaan 31

4 Komposisi bentuk wilayah daerah penelitian 33

5 Frekuensi hujan harian DAS Ciliwung Hulu periode tahun 1985 – 1998 36 6 Data curah hujan di wilayah DAS Ciliwung Hulu periode 1987-1999 37 7 Debit sungai Ciliwung pada AWLR Katulampa periode 1981 s/d 2000 38

8 Jenis-jenis tanah pada DAS Ciliwung Hulu 41

9 Data jeluk CH harian maksimum (mm) dari 4 stasiun CH 43 10 Jeluk & peluang hujan harian maksimum wilayah DAS Ciliwung Hulu 44 11 Peluang hujan dari 7 episode hari hujan terpilih 44

12 Jumlah grid pada berbagai skala dan ukuran 52

13 Hasil data simulasi luas DAS pada berbagai skala & ukuran grid 52

14 Kriteria akurasi untuk luasan DAS 52

15 Data morfometri DAS Ciliwung Hulu pada berbagai skala dan ukuran grid

54

16 Data Analisis pdf model Klasik dan pdf model H2U 56 17 Uji statistik Coefficient of Efficiency/CE hidrograf aliran permukaan

antara hasil pengamatan & simulasi pada berbagai skala peta dan ukuran grid dari 7 episode hujan terpilih dengan model Klasik

65

18 Uji statistik Coefficient of Efficiency/CE hidrograf aliran permukaan antar hasil simulasi pada berbagai skala peta dan ukuran grid dari 7 episode hujan terpilih dengan model Klasik

66

19 Uji statistik Coefficient of Efficiency/CE hidrograf aliran permukaan antara hasil pengamatan & simulasi pada berbagai skala peta dan ukuran grid dari 7 episode hujan terpilih dengan model H2U

71

20 Uji statistik Coefficient of Efficiency/CE hidrograf aliran permukaan antar hasil simulasi pada berbagai skala peta dan ukuran grid dari 7 episode hujan terpilih dengan model H2U

iv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Siklus hidrologi tertutup 4

2 Aliran permukaan dan aliran bawah permukaan dalam sistem terbuka 5

3 Konsep Horton dan Konsep zona kontributif 6

4 Pemisahan hidrograf menjadi dua atau tiga komponen 7

5 Kurva hidrograf satuan 8

6 Ilustrasi transformasi hujan-debit 9

7 Indeks infiltrasi Ф 10

8 Ilustrasi hidrograf satuan berasal dari kejadian hujan 13

9 Sistim ordo sungai menurut Strahler 16

10 Ilustrasi penentuan panjang jalur hidraulik 17

11 Pdf waktu tempuh butir air dan Isokron 18

12 Bentuk DAS dan nisbah percabangan 19

13 Pengaruh kerapatan data DEM merepresentasikan bentuk bumi 21 14 Ilustrasi batas sub-DAS pada berbagai gris dan skala 22 15 Ilustrasi pembuatan jaringan aliran buatan 23

16 Diagram alir tahapan penelitian 25

17 Diagram alir tahapan analisis spasial 26

18 Ilustrasi proses interpolasi 27

19 Peta Lokasi DAS Ciliwung Hulu 34

20 Peta Bentuk Lahan DAS Ciliwung Hulu 35

21 Peta Penggunaan Lahan DAS Ciliwung Hulu 39

22 Peta Geologi DAS Ciliwung Hulu 40

23 Peta Tanah DAS Ciliwung Hulu 42

24 Ilustrasi penambahan jalur aliran hidraulik 47 25 Gambar jaringan sungai DAS Ciliwung Hulu yang asli dan artificial

hasil analisis simulasi pada berbagai skala dan ukuran grid 48 26 Pembagian area DAS Ciliwung Hulu berdasarkan garis batas isokron 51

27 Kurva pdf model Klasik dan H2U 59

28 Grafik hasil analisis aliran permukaan pengukuran dan simulasi dari 7 episode hujan terpilih dengan model Klasik

61 29 Grafik hasil analisis aliran permukaan pengukuran dan simulasi dari

v

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1 Data 40 hari hujan terbesar yang menghasilkan tinggi muka air

(TMA) > 1 m di AWLR Katulampa dari Januari 2001 s/d April 2002

77

2 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 1 Oktober 2001

78

3 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 6 Nopember 2001

80

4 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 14 Nopember 2001

82

5 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 18 Januari 2002

84

6 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 3 Pebruari 2002

86

7 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 7 Pebruari 2002

88

8 Data Curah hujan , debit sungai dan hasil analisis DRO pengamatan serta hujan netto tanggal 12 Pebruari 2002

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Skenario pembangunan yang selama ini terjadi secara kasat mata sudah menimbulkan dampak-dampak yang negatif yang terus berlangsung dan cenderung meningkat baik kualitas maupun kuantitas. Manusia mengubah tataguna lahan untuk berbagai kepentingan yang pada gilirannya akan mengakibatkan degradasi lahan. Degradasi lahan dapat mengakibatkan meningkatnya aliran permukaan dan erosi pada bagian hulu dan sedimentasi disertai banjir di bagian hilir.

Analisis banjir, erosi, sedimentasi membutuhkan analisis model hidrologi yang menurut Jain et al. (1997) merupakan suatu usaha untuk mensimulasikan sistem hidrologi secara matematis, dari curah hujan hingga limpasan permukaan (stream flow) yang tergambarkan dalam kurva hidrograf aliran dan biasanya dianalisis melalui pemodelan prediksi debit.

Salah satu metode yang sering digunakan dalam mengembangkan model prediksi debit adalah metode hidrograf satuan (unit hidrograph) yang pertama kali dikembangkan oleh Sherman, seorang hidrolog Amerika pada tahun 1932.

Kemudian, Nash (1957) mengenalkan sebuah model yang dikembangkan berdasarkan asumsi bahwa bentuk hidrograf dari suatu daerah aliran sungai (DAS) identik dengan hidrograf dari suatu seri n reservoar linier bertingkat. Hidrograf satuan diperoleh berdasarkan pengatusan hujan satuan yang melewati reservoar-reservoar tersebut.

Selanjutnya Rodriguez-Iturbe dan Valdes (1979) memperkenalkan konsep hidrograf satuan geomorfologi (Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph/GIUH). Menurut konsep GIUH, hidrograf satuan dapat diturunkan dari fungsi kerapatan probabilitas (probability density function/pdf) waktu tempuh setiap butir hujan dari titik jatuhnya di permukaan DAS sampai titik pelepasan (outlet). GIUH merupakan sebuah model probabilitas yang menghubungkan fungsi respon DAS dengan karakteristik DAS. Deskripsi Geomorfologi DAS yang digunakan untuk menentukan fungsi respon DAS meliputi Orde Sungai, Rasio panjang dan Rasio Percabangan Sungai dan Rasio luas.

Pada era seribu sembilan ratus sembilan puluhan, model H2U (Hydrogramme Unitaire Universel), dikembangkan oleh Profesor Jean Duchesne pada laboratorium hidrologi, Ecole Nationale Supérieure Agronomique (ENSA) Rennes Prancis. Model ini lahir sebagai pembuktian secara teoritis, asumsi bahwa hidrograf debit dan juga fenomena fisik lainnya dapat dianalogikan seperti distribusi kecepatan molekul menurut hukum Maxwell atau repartisi spektral radiasi benda hitam menurut hukum Planck. Model ini merupakan pengembangan lebih lanjut dari konsep GIUH. Model H2U menghitung kurva pdf butir hujan berdasarkan dua parameter yang dapat dihitung secara mudah pada peta jaringan sungai yaitu n, order sungai maksimum dan L rataan, yaitu panjang rata-rata jalur hidraulik.

Kekurangan dari model H2U pada awalnya adalah transfer hujan lebih (excess rainfall) diasumsikan hanya terjadi pada jaringan sungai, belum mempertimbangkan proses hidrologi dalam lereng (hillslope). Model ini hanya dapat diaplikasikan untuk simulasi aliran permukaan pada DAS kecil, menengah, dan besar tetapi belum memungkinkan diaplikasikan pada DAS mikro karena kerapatan jaringan sungai tidak memadai.

Penggunaan Sistem Informasi Geografis (SIG) dalam pemodelan hidrologi mulai banyak dikembangkan sejak awal tahun 1990. Hal ini dikarenakan ketersediaan data spasial yang memadai dan kemajuan perangkat keras dan piranti lunak SIG untuk menganalisis model-model hidrologi secara terdistribusi (Maidment, 1996).

Aspek morfologi DAS seperti delineasi batas DAS dan pembuatan jaringan aliran artificial, penentuan ordo sungai, rasio percabangan sungai , rasio panjang sungai, luas dan perimeter DAS, besar kemiringan dan arah lereng, kerapatan drainase dan aspek lainnya dapat diperoleh dari analisis data digital elevation model (DEM) dengan bantuan SIG.

1.2. Tujuan

Tujuan dari studi kasus ini adalah

a. Mengaplikasikan SIG ke dalam model H2U, dengan membuat jaringan hidraulik artificial dan ditambahkan ke dalam jaringan sungai yang ada.

b. Menilai perbedaan karakteristik morfologi DAS hasil analisis SIG dengan menggunakan data DEM yang diperoleh dari berbagai skala peta dasar dan ukuran grid yang berdeda-beda.

c. Menguji akurasi hasil hidrograf debit aliran permukaan berdasarkan model

Klasik dan H2U

1.3. Hipotesis

Penggunaan peta yang lebih detil atau pada skala yang lebih besar dan dengan ukuran grid yang lebih kecil diharapkan dapat lebih menggambarkan bentuk morfologi DAS yang sesungguhnya, sehingga diduga akan memberikan hasil perhitungan yang lebih mendekati kenyataan yang sebenarnya., begitu pula sebaliknya.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Siklus Hidrologi

Hujan yang jatuh ke bumi baik langsung menjadi aliran maupun tidak langsung melalui vegetasi atau media lainnya akan membentuk siklus aliran air mulai dari tempat yang tinggi (gunung, bukit) menuju ke tempat yang rendah baik di permukaan tanah maupun di dalam tanah yang berakhir di laut. Air yang di laut maupun daratan mengalami evaporasi, begitu pula vegetasi yang mengalami transpirasi yang diakibatkan oleh radiasi matahari yang selanjutnya membentuk gumpalan uap air/awan yang kemudian secara gravitasi jatuh dalam bentuk hujan. Kejadian tersebut merupakan suatu pergerakan yang membentuk suatu siklus dan yang disebut sebagai siklus hidrologi tertutup seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 1.

Gambar 1. Siklus Hidrologi Tertutup (Chow et al., 1988)

Aliran air permukaan bisa merupakan satu atau lebih dari sub-sistem dan tidak lagi tertutup, karena system tertutup itu dipotong pada suatu bagian tertentu dari seluruh system aliran. Transportasi aliran diluar bagian aliran air permukaan merupakan masukan dan keluaran dari sub-sistem aliran air permukaan tersebut,

Gambar 2. Aliran Permukaan dan Aliran Bawah Permukaan pada Sistem Terbuka (Lewin, 1985 dalam Kodoatie dan Roestam, 2005)

begitu pula dengan aliran air tanah (aliran bawah permukaan) seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 2.

Daerah aliran sungai (DAS) sebagai satuan wilayah yang dibatasi oleh batas-batas topografi alami yang menerima curah hujan, mengumpulkan dan menyimpan air, sedimen dan unsur hara lainnya, serta mengalirkannnya melalui anak-anak sungai yang kemudian keluar melalui sungai utama, membentuk suatu siklus hidrologi yang terbuka (Pawitan dan Daniel, 1995).

2.2. Aliran Permukaan (Runoff)

Aliran permukaan merupakan aliran yang terbentuk pada permukaan tanah saat terjadi hujan dan merupakan penyumbang terbesar hidrograf banjir. Mekanisme pembentukan aliran permukaan dapat diilustrasikan menurut beberapa konsep. Dua konsep yang dapat disajikan diantaranya adalah sebagai berikut :

Konsep Horton

Konsep ini diperkenalkan pertama kali oleh Horton tahun 1933. Menurut konsep ini, aliran permukaan terjadi saat intensitas hujan melampaui kapasitas

infiltrasi tanah. Aliran permukaan dianggap sebagai lapisan air tipis yang menutupi secara merata seluruh permukaan DAS.

Konsep Zone Konstributif

Konsep ini diperkenalkan pertama kali oleh Cappus tahun 1960, bahwa aliran permukaan dihasilkan dari seluruh curah hujan yang jatuh pada zona kedap (impermeable) atau jenuh yang berfluktuasi mengikuti fluktuasi ketinggian rata-rata air tanah. Saat terjadi hujan, zona kontributif meluas dari daerah dekat jaringan sungai menjauh menuju hulu.

Gambar 3. Konsep Horton dan Konsep Zona Kontributif (Mérot, 1995 dalam Kartiwa, 2004).

Konsep Zona Kontributif Konsep Horton

Waktu

100% hujan mengalir sebagai aliran permukaan di atas 5% permukaan DAS

5% hujan mengalir sebagai aliran permukaan di atas 100% permukaan DAS Waktu

Hujan Hujan

Hujan

Aliran permukaan terjadi karena Intensitas hujan > kapasitas infiltrasi Aliran permukaan terjadi pada

zona jenuh dan merupakan efek ‘tembakan’ air dari zona jenuh

Pengisian air tanah

Waktu Hidrograf banjir % 5 _ . _ _ . ₌ hujan Vol permukaan aliran Vol

2.3. Pemisahan Hidrograf

Dalam suatu siklus hidrologi, aliran permukaan adalah bagian dari curah hujan yang tidak terinfiltrasi oleh tanah ataupun terintersepsi oleh tajuk tanaman, yang mengalir di atas permukaan tanah untuk selanjutnya mencapai sungai (Viessman et al., 1972). Aliran permukaan (runoff) merupakan komponen terbesar penyumbang debit pada saat terjadi banjir. Untuk menghitung volume aliran permukaan, para hidrolog menggunakan metode klasik yang dikenal dengan metode analisis pemisahan hidrograf (hydrograph separation).

Menurut Viessman et al. (1972), hidrograf debit sungai terdiri dari curah hujan yang jatuh di atas permukaan sungai, aliran bawah permukaan, dan aliran air bawah tanah. Dalam analisis hidrograf, sumbangan air hujan yang jatuh langsung di atas permukaan sungai diabaikan.

Beberapa peneliti membagi aliran sungai menjadi dua komponen, yakni aliran permukaan dan aliran dasar (baseflow). Sedangkan peneliti yang lain mengusulkan pembagian hidrograf menjadi 3 komponen, yaitu : aliran permukaan, aliran bawah permukaan (subsurface runoff) dan aliran air bawah tanah (groundwater flow).

Gambar 4. Pemisahan Hidrograf Menjadi Dua Komponen : a) Linsley dan Franzini (1972), b) Réménieras (1976) ; atau 3 Komponen : c) Roche (1963), d) Nouvelot (1993) dalam Kartiwa (2004).

a b

c d

Aliran bawah tanah C Q ( C ( ( ( Aliran Aliran bawah t (h) Q Q Q t (h) t (h) t (h) t (h) t (h)

Hidrograf aliran menurut Dooge (1973) dapat diterangkan dalam grafik seperti pada Gambar 5.

Gambar 5. Kurva hidrograf satuan Keterangan :

D = Lama hujan

tp’ = waktu mulai hujan lebih sampai terjadi puncak aliran / puncak hidrograf tp = time to peak, yaitu waktu dari setengah massa curah hujan lebih sampai terjadi puncak aliran permukaan / puncak hidrograf

tL = time of lag, yaitu waktu dari setengah massa curah hujan sampai setengah

massa aliran permukaan

tR = time of rise, waktu hidrograf mulai naik sampai terjadi puncak

aliran/hidrograf

B = waktu hidrograf mulai naik sampai waktu dimana debit relatif kembali mendekati debit hidrograf mulai naik/ besaran yang telah ditetapkan.

Bentuk hidrograf sangat dipengaruhi oleh sifat hujan yang terjadi, yaitu : (1) intensitas hujan, (2) lama hujan dan (3) arah gerak hujan. Intensitas hujan yang tingggi akan menyebabkan hidrograf naik dengan cepat, dan biasanya terjadi dalam waktu yang pendek demikian pula sebaliknya. Arah gerak hujan ke hulu akan menyebabkan hidrograf naik mencapai puncak dengan waktu dasar yang relatif panjang dan sebaliknya.

Sisi turun (recession) kt e q t

q = ₀ − Aliran permukaan (DRO)

2.4. Pemodelan Aliran Permukaan

Transformasi hujan menjadi debit di titik pelepasan (outlet) suatu DAS merupakan sebuah proses sangat kompleks. Untuk membuat skema proses tersebut, para hidrolog membaginya menjadi dua bagian: fungsi produksi (production function/loss function) dan fungsi alihan(transfer function).

Fungsi produksi menyatakan transformasi curah hujan bruto menjadi curah hujan netto (effective rainfall) melalui berbagai tahapan proses diantaranya: intersepsi oleh tajuk tanaman, penyimpanan oleh cekungan, evaporasi dan infiltrasi. Fungsi produksi yang berperan merubah curah hujan total menjadi hjuan netto pada suatu DAS sangat bergantung pada karakteristik permukaan tanah (pengolahan dan jenis/sifat tanah) dan karakteristik penggunaan lahan atau penutup lahan (Perez, 1994 dalam Kartiwa, 2004).

Dalam pemodelan hujan-debit, semua proses tersebut di atas dianggap sebagai kehilangan input hujan. Sedangkan fungsi alihan adalah transformasi curah hujan neto menjadi hidrograf debit aliran permukaan.

Gambar 6. Ilustrasi Transformasi Hujan-Debit

Hidrograf debit

Hujan Bruto Hujan Neto

Fungsi Produksi

Fungsi Alihan

2.4.1. Sub Pemodelan Fungsi Produksi

2.4.1.1. Metode Sederhana Penentuan Hujan Neto

Hujan neto adalah bagian hujan bruto yang tidak dapat ditahan oleh permukaan ataupun diinfiltrasi ke dalam tanah. Hidrograf hujan neto adalah faktor penting dalam studi transformasi hujan debit (Chow et al., 1988).

Penentuan hujan neto dapat dilakukan dengan dua cara berbeda, • Cara sederhana, jika data debit tersedia

• Cara deterministik, jika data debit tidak tersedia

Dua metode sederhana yang dimaksud adalah : Indeks infiltrasi (Φ) dan koefisien aliran permukaan (Kr). Menurut Llamas (1993) dalam Kartiwa (2004) , Indeks infiltrasi Φ merepresentasikan besaran kapasitas infiltrasi rata-rata yang menentukan intensitas hujan pada interval tertentu untuk terinfiltrasi atau mengalir sebagai aliran permukaan.

Gambar 7. Ilustrasi Indeks Infiltrasi Φ menurut Llamas Nilai Φ ditetapkan berdasarkan rumus dibawah ini :

dimana : Ru : aliran permukaan total dari pengamatan berdasarkan analisis pemisahan hidrograf (mm)

Pbm : intensitas hujan bruto untuk interval m (mm)

) ( 1 t Pb Ru M m m −ΦΔ =

∑

= Waktu Aliran Permukaan Pengisian cadangan air tanah Intensitas hujan

Sedangkan koefisien aliran permukaan (Kr) adalah rasio antara volume aliran permukaan dengan volume presipitasi. Dengan demikian, hujan neto dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

2.4.1.2. Penentuan Hujan Netto Berdasarkan Aplikasi Persamaan Infiltrasi

Pada saat hujan, bagian yang dianggap sebagai kehilangan presipitasi terdiri dari intersepsi oleh penutup tajuk, simpanan depresi permukaan seperti air yang terakumulasi dalam cekungan dan infiltrasi ke dalam tanah. Intersepsi dan simpanan depresi permukaan ditentukan oleh karakteristik vegetasi serta karakteristik permukaan tanah atau dianggap dapat diabaikan untuk kejadian hujan dengan intensitas tinggi (Chow et al., 1988).

Untuk menghitung hujan neto, beberapa persamaan infiltrasi dapat digunakan seperti yang telah dikembangkan oleh Green - Ampt (1911), Horton (1933) dan Philip (1957) dalam (Chow et al., 1988).

Konsep Horton menyatakan kapasitas infiltrasi sesaat sebagai fungsi waktu menurut persamaan:

f(t) = fc + (fo-fc)e-kt

f(t) : kapasitas infiltrasi pada waktu t (mm/menit) fo : kapasitas infiltrasi awal (mm/menit)

fc : kapasitas infiltrasi final (mm/menit) k : konstanta (menit-1)

t : waktu (menit)

Dengan mengintegralkan persamaan di atas, akan kita dapatkan persamaan untuk menghitung volume infiltrasi (F) pada waktu t :

F(t) = fc.t + (fo – fc)(1-e-kt)/k

Untuk mempermudah perhitungan pada pemodelan fungsi produksi, kita harus mengintegrasikan persamaan infiltrasi sesaat Horton kedalam persamaan di atas sehingga akan diperoleh model matematik yang menghubungkan antara kapasitas infiltrasi sesaat (f) dengan volume infiltrasi (F):

f(t) = fo – k [F(t)-fc.t] Kr Pb Ru M m m. 1

∑

= =

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ =25,4 1000 10 CN S

Persamaan ini dapat menghitung kapasitas infiltrasi sesaat pada semua kondisi baik tanah telah jenuh atau belum sebagai fungsi dari jeluk air yang sudah terinfiltrasi sebelumnya. Berdasarkan persamaan di atas, intensitas hujan neto dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Pn(t) =Pb(t) – {fo – k[F(t)-fc.t]}

2.4.1.3. Metoda SCS

Soil Conservation Service (SCS) (1972) telah mengembangkan satu metode untuk menghitung hujan neto dengan mengenalkan prosedur sederhana disebut tehnik bilangan kurva (Curve Number).

Menurut metode ini, aliran permukaan (atau hujan neto) dihitung menurut persamaan :

Q : debit aliran permukaan atau hujan neto (mm) P : curah hujan (mm)

Ia : kehilangan inisial (mm)

S : retensi potensial maksimum (mm)

CN : Curve Number (tidak berdimensi, ditentukan berdasarkan tabel)

2.4.2. Sub Pemodelan Fungsi Alihan / Fungsi Transfer

2.4.2.1. Model Fungsi Alihan Berbasis Hidrograf Satuan

Hidrograf satuan adalah suatu hidrograf tipikal dari suatu basin yang merupakan penjumlahan hidrograf-hidrograf dasar. Disebut hidrograf satuan, karena untuk penyederhanaan, volume aliran permukaan pada hidrograf disesuaikan dengan 1 cm kedalaman ekivalen di atas basin. Hidrograf dasar sendiri adalah gambaran teorik kurva aliran permukaan DAS kecil dan kedap yang mendapatkan input curah hujan yang konstan (Sherman, 1932 dalam Kartiwa, 2004).

Gambar 8a dan 8b mengilustrasikan hidrograf yang dihitung berdasarkan penjumlahan hidrograf-hidrograf dasar menurut konsep hidrograf satuan.

S P S P S I P I P Q a a 8 , 0 ) 2 , 0 ( ) ( ) ( 2 2 + − = + − − =

Hidrograf total pada Gambar 8a diturunkan dari penggandaan intensitas hujan satuan dari satu unit intensitas hujan menjadi dua unit, sedangkan hidrograf total pada Gambar 8b diturunkan dari penggandaan lama hujan dari satu unit lama waktu menjadi tiga.

Gambar 8a. Ilustrasi hidrograf berasal dari kejadian hujan dengan intensitas dua kali lipat hujan satuan.

Gambar 8b. Ilustrasi hidrograf berasal dari kejadian hujan dengan lama hujan tiga kali lipat hujan satuan

Saat diperkenalkan pertama kali oleh Sherman, hidrograf satuan diturunkan berdasarkan analisis pemisahan hidrograf data debit pada episode tertentu serta dilakukan analisis sederhana hubungan antara debit aliran permukaan yang diperoleh dengan pasangan histogram hujannya.

Terdapat beberepa metode empiris yang dikembangkan oleh para penerus Sherman untuk menghitung hidrograf satuan, diantaranya adalah sebagai berikut :

2.4.2.2. Model Nash.

Nash (1957) mengenalkan sebuah model yang dikembangkan berdasarkan asumsi bahwa bentuk hidrograf dari suatu DAS identik dengan hidrograf dari suatu seri n

A B

Hujan satuan dengan intensitas A dan B (intensitas total = A+B)

Aliran permukaan berasal dari hujan satuan B

Aliran permukaan berasal dari hujan satuan A

A B

Hujan satuan dengan intensitas sama, lama

hujan total = 3xA _{Aliran permukaan berasal dari hujan}

satuan B

Aliran permukaan berasal dari hujan satuan A

C

Aliran permukaan berasal dari hujan satuan C

reservoar linier identik. Hidrograf satuan diperoleh berdasarkan pengatusan hujan satuan yang melewati reservoar-reservoar dimaksud.

dimana :

u(t) : hidrograf satuan K : parameter reservoar n : jumlah seri reservoar

K dan n dapt dihitung dengan metode momen :

2.4.2.3. Model Rodriguez-Iturbe dan Valdes.

Rodriguez-Iturbe dan Valdes (1979) memperkenalkan konsep hidrograp satuan geomorphologi (Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph/GIUH). Menurut konsep GIUH, hidrograf satuan dapat diturunkan dari fungsi kerapatan probabilitas (probability density function/PDF) waktu tempuh setiap butir hujan dari titik jatuhnya di permukaan DAS sampai titik pelepasan (outlet). GIUH dihitung dengan persamaan berikut:

dimana :

S : jumlah keseluruhan jaringan hidrologi yang mungkin terdapat dalam suatu DAS

fT,ω(t) : fungsi kerapatan probabilitas waktu tempuh, jaringan hidrologi

orde ke s

P(s) : probabilitas kejadian jaringan hidrologi s Ts : waktu tempuh dalam jaringan hidrologi s

* : konvolusi

Rodriguez-Iturbe dan Valdés (1979) mengasumsikan bahwa fungsi kerapatan probabilitas waktu tempuh fT,ω(t) memiliki bentuk ekponensial dengan

parameter λω : K t n e K t n K t u / 1 )! 1 ( 1 ) ( − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = nK M1 = 2 2 n(n 1)K M = +

[

( )*...*

]

( ) ) ( ) ( P T t f _, t f _, P s dt d t u S s T T b

∑

∈ Ω = ≤ = _ω t T t e f λω ω ω()=λ − ,

dengan :

v : kecepatan rata-rata aliran

Lω : panjang rata-rata jaringan hidrologi

2.4.2.4. Model H2U

Model H2U (Hydrogramme Unitaire Universel), dikembangkan oleh laboratorium hidrologi, Ecole Nationale Supérieure Agronomique (ENSA) Rennes oleh Profesor Jean Duchesne. Model ini lahir sebagai pembuktian secara teoritis, asumsi bahwa hidrograf debit dan juga fenomena fisik lainnya dapat dinalogikan seperti distribusi kecepatan molekul menurut hukum Maxwell atau repartisi spektral radiasi benda hitam menurut hukum Planck (Duchesne et al., 1998 dalam Kartiwa , 2004 ; Irianto et al., 1997).

Model ini merupakan pengembangan lebih lanjut konsep HUIG menurut Rodriguez-Iturbe dan Valdes (1979). Model H2U menghitung kurva pdf butir hujan berdasarkan dua parameter yang dapat dihitung secara mudah pada peta jaringan sungai yaitu n, order sungai maksimum dan L rataan, yaitu panjang rata-rata jalur aliran air, seperti persamaan berikut ini.

ρ(L) : pdf panjang alur hidraulik L : panjang alur hidraulik n : order sungai

L : panjang rata-rata alur hidraulik Γ : fungsi gamma

Persamaan diatas diaplikasikan untuk menghitung pdf waktu tempuh butir hujan pada jaringan sungai, menjadi seperti berikut:

L L n n n L _{L e} n L n dL N dN L 2. . 1 2 2 . . 2 1 . . 2 . ) ( − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Γ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = = ρ ω ω λ L v =

( )

α β α _α β β α x e x x f − − Γ = 1 . . ) , , ( 1

∑

= = n i i l L 1 L t V n n n RH RH RH e t n L V n t 2. . . 1 2 2 . . 2 1 . . 2 . ) ( − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Γ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ρ

dengan :

ρRH(t) : pdf jaringan sungai sebagai fungsi waktu t.

n : order maksimum DAS

VRH : kecepatan aliran rata-rata pada jaringai sungai

L : panjang rata-rata jalur hidraulik pada jaringan sungai Γ : fungsi gamma

t : interval waktu ¾ Penentuan Order Sungai

Order sungai menunjukkan tingkat kerapatan jaringan sungai suatu DAS. Order sungai dapat ditetapkan salah satunya menurut metode Strahler (1964). Menurut metode ini, penentuan order sungai mengikuti kaidah sebagai berikut:

• Order pertama adalah awal aliran yang tidak memiliki cabang sungai, • Apabila dua aliran dari order ω bergabung akan terbentuk order ω + 1, • Apabila dua aliran dari order yang berbeda bergabung akan membentuk

aliran sama dengan order yang lebih besar (Gambar 9).

1 1 1 1 2 2 1 1 3 2 1 2 3 1 3 2 3 2 1 4 1 1 1

Gambar 9. Sistem Order Sungai Menurut Strahler Strahler, 1964. ¾ Penentuan Panjang Jalur Hidraulik

Penentuan panjang jalur hidrolik merupakan penjumlahan jalur aliran dari ordo sungai yang paling awal dimasuki oleh titik air sampai ke outlet.

l3

l2

A

l1

kontur

Air hujan jatuh pada titik A, panjang total :

L = l1 + l2 + l3

Gambar 10. Ilustrasi Penentuan Panjang Jalur Hidraulik

Untuk menghitung debit aliran permukaan, digunakan rumus sebagai berikut : Q(t) : debit aliran permukaan pada waktu t

S : luas DAS

PN(t) : intensitas hujan neto pada waktu t

ρ(t) : pdf waktu tempuh butir hujan pada waktu t

dihitung dari pdf panjang alur hidraulik berdasarkan penetapan kecepatan aliran

8 : simbol konvolusi

2.5. Metode Fungsi Kerapatan Peluang Klasik

Debit aliran dapat dihitung melalui proses convolution yaitu :

τ

τ

ρ

τ

∫

−

=

t i D

t

S

I

t

d

Q

0

)

(

)

(

)

(

)

(t

Q

D = debit aliran (m3/s), S = area DAS (m2),

I

i

(

τ

)

= rata-rata hujan efektif di

seluruh DAS, dan

ρ

(

t

−

τ

)

adalah fungsi kerapatan peluang (IUH).

[

(

)

(

)

]

)

(

t

S

PN

t

t

Fungsi kerapatan peluang (pdf) jaringan hidrologi secara klasik dapat pula diperoleh dari rasio jumlah sungai orde satu pada setiap isokron terhadap total jumlah sungai orde satu di seluruh DAS (Smart, 1972 dalam Chow et al., 1988). Fungsi kerapatan peluang jaringan sungai tersebut dapat ditulis sebagai berikut :

∑

= = _n i i i i N N 1 ρ

dimana ρi = pdf isokron ke-i,

Ni = jumlah jaringan sungai orde-1 yang terdapat pada isokron ke-i.

Isokron adalah suatu garis maya yang membatasi luasan area dari suatu DAS di mana hujan yang jatuh di dalamnya kemudian menjadi aliran permukaan diasumsikan mempunyai waktu tempuh yang sama, mengalir menuju outlet. Sedangkan area di dalam batas dua garis isokron disebut sebagai isodistance.

Gambar 11. Pdf Waktu Tempuh Butir Air Hujan dan Isokron

Pdf

Jarak Dari Outlet atau waktu

fdp1 fdp2 fdp fdp fdp fdp pdf1 pdf2 pdf3 pdf4 pdf5 pdf6 Absis X Ordinat Y Isokron

Waktu

2.6. Hubungan Morfologi DAS Terhadap Hidrograf Satuan

Morfologi DAS yang menentukan dalam analisis hidrograf debit aliran permukaan pada suatu DAS adalah kemiringan sungai utama, bentuk DAS, ordo sungai, nisbah percabangan sungai , nisbah panjang sungai dan kerapatan drainase (Arsyad, 2000; Asdak, 1977; Sri Harto, 1993; Strahler, 1964).

Daya tampung terhadap masukan hujan ditentukan oleh luas DAS, makin luas makin besar volume air yang dapat disimpan dan dialirkan dalam bentuk debit sungai, sehingga bentuk hidrograf akan berbeda untuk luasan DAS yang berbeda.

Kemiringan DAS akan menentukan kecepatan aliran sungai, yang akan pula menentukan daya kuras DAS. Semakin besar kemiringan DAS semakin cepat aliran sungai, semakin singkat waktu mencapai puncak hidrograf. Llamas (1993) dalam Kartiwa (2004) menyatakan bahwa besaran

V

dapat juga diperoleh dari persamaan = 20 Sin 3/5 α dengan α adalah beda tinggi antara titik titik ujung sungai ordo 1 sampai outlet yang terpanjang dibagi jarak terpanjang sungai ordo1 sampai outlet yang terpanjang tersebut.

Bentuk DAS dan nisbah percabangan mempunyai hubungan seperti yang terlihat pada Gambar 12.

Bentuk DAS yang memanjang dengan ordo sungai yang kecil akan mempunyai nisbah percabangan yang rendah, dimana kurva hidrograf relatif lebih melandai dengan debit puncak yang lebih kecil (Strahler, 1964).

Gambar 12. Bentuk DAS dan nisbah percabangan

Debit

2.7. Sistim Informasi Geografis

Sistim Informasi Geografis (SIG) adalah suatu sistim perangkat keras dan lunak komputer serta prosedur-prosedur yang dirancang untuk mendukung perolehan, pengelolaan, manipulasi, analisis, pengaturan dan penampilan data bereferensi keruangan & dipakai sebagai sarana acuan dalam perencanaan, dan pengelolaan permasalahan yang kompleks (Federal Interagency Coordinating Committee, 1988 dalam Antenucci et al., 1991).

Maidment (1996) menyatakan ada 10 tahapan prosedur dalam analisis hidrologi berbasis SIG, yaitu ; (1) rancangan studi yang meliputi tujuan, ruang lingkup, algoritma proses analisis dan variable masukan yang akan dihitung, (2) analisis terrain untuk delineasi DAS dan struktur jaringan aliran dari DEM, (3) analisis permukaan lahan yang meliputi aspek tanah, penutup lahan, perubahan perkotaan dan jalan, (4) analisis aliran bawah permukaan, (5) analisis data hidrologi yang meliputi posisi stasiun curah hujan, pengukuran data secara berkala dan interpolasi data iklim yang bersifat titik menjadi wilayah, (6) analisis neraca air yang meliputi proses evapotranspirasi, infiltrasi, dan intersepsi, (7) analisis pergerakan air di permukaan dan bawah permukaan, (8) analisis pergerakan sedimen, (9) analisis dampak bangunan air, seperti bendungan dll dan (10) penyajian hasil studi.

2.8. Digital Elevation Model (DEM) dan Piranti Lunak DiGem

Permukaan bumi mempunyai jumlah titik elevasi yang tidak terbatas untuk diukur dan adalah mustahil untuk merekam seluruh titik tersebut. Sebuah pendekatan metode sampling harus digunakan untuk memperoleh titik-titik yang representatif sehingga dapat mewakili bentuk permukaan bumi yang aktual. Ada tiga metode yang biasa digunakan dalam merepresentasikan bentuk muka bumi secara digital yaitu :

¾ Dalam bentuk garis kontur (line model)

¾ Bentuk matrik grid cell yang teratur dan dikenal dengan istilah DEM (Digital Elevation Model) yang dapat dikelompokkan lagi menjadi :

• Format Lattice, apabila setiap titik perpotongan dari matrik grid cell (pixel) mempunyai nilai elevasi tertentu.

• Format Raster, apabila setiap matrik grid cell (pixel) diwakili oleh satu nilai elevasi, sehingg setiap pixel mempunyai ketinggian yang sama/datar. ¾ Bentuk segitiga-segitiga tidak beraturan yang berhubungan satu sama lain

berdasarkan hukum Delaunnay disebut Triangulated Irregular Network (TIN). Masing-masing metode diatas mempunyai kelebihan dan kekurangannya, tetapi Hutchinson dan Gallant (1999) menyatakan bahwa format raster (DEM) ini memudahkan proses integrasi dengan data , karena sudah mempunyai bentuk dasar yang sama yaitu grid (pixel/raster).

DiGem (Digitales Gelände-Modell) merupakan piranti lunak yang dikhususkan untuk analisis permukaan bumi (digital terrain analysis), dengan menggunakan bahasa program C++ pada platform Windows. Model ini dibangun oleh Olaf Conrad pada tahun 1997/98 pada saat menyelesaikan disertasinya dengan judul 'Derivation of Hydrologically Significant Parameters from Digital Terrain Models' pada Departement for Physical Geography, University of Göttingen (Germany). Saat ini piranti lunak DiGem telah dikembangkan dengan nama SAGA (System for Automated Geoscientific Analyses) dan merupakan piranti lunak Free Open Source Software (Conrad, 2005).

Melalui piranti lunak DiGem, analisis parameter permukaan bumi seperti kemiringan lereng (slope), arah lereng (aspect), pembuatan jaringan aliran buatan dan delineasi area DAS dapat diturunkan dari data DEM.

Akurasi data DEM dalam merepresentasikan bentuk permukaan bumi tergantung dari jarak/ kerapatan data titik-titik tinggi (kontur) yang tersedia, semakin rapat titik tinggi yang tersedia akan mendekati keadaan aktual permukaan bumi seperti terlihat dalam Gambar 13.

Gambar 13. Pengaruh Kerapatan Data DEM Merepresentasikan Bentuk Bumi Selanjutnya Maidment (1996) menunjukkan hubungan antara ukuran sel DEM dan ukuran besar DAS seta tipe aplikasi hidrologi yang cocok untuk diterapkan seperti yang diperlihatkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Hubungan Antara Ukuran Sel DEM dan Tipe Aplikasi Hidrologinya Ukuran sel DEM Geografi Ukuran sel DEM Metrik Ukuran DAS (km2) Tipe Aplikasi 1” 30 m 5 Urban watersheds 3” 90 m 40 Rural watersheds 15” 460 m 1000 River basins 30” 930 m 4000 Nations 3’ 5,6 km 150.000 Continents 5’ 9,3 km 400.000 Global

2.9. Analisis Batas DAS dan Jaringan Aliran Buatan.

Ilustrasi penarikan batas sub DAS pada berbagai ukuran grid dan skala disajikan pada Gambar 14. Melalui analisis data DEM dengan piranti lunak Digem, terbentuk jalur aliran buatan sehingga membentuk jaringan hidraulik simulasi seperti terlihat pada Gambar 15 (Conrad, 2001).

Gambar 14. Ilustrasi Batas sub-DAS pada Berbagai Grid dan Skala (Rieger, 1992)

Ukuran grid 50 m, Ukuran grid 25 m, skala 1 : 25.000 skala 1 : 50.000 Ukuran grid 200 m, skala 1 : 250.000 Ukuran grid 100 m, skala 1 : 100.000

Image terakhir menggambarkan jaringan drainase (aliran) peta yang seutuhnya dari seluruh area DEM

Image III memperlihatkan jaringan aliran yang terbentuk ke semua arah sampai di pinggir batas area data DEM.

Image II terbentuk warna biru yang merupakan cekungan (sinks) hasil routine algoritma berdasarkan nilai ketinggian setiap pixel, tetapi jaringan aliran masih harus diperhitungkan untuk semua arah aliran.

Image I terbentuk melalui pewarnaan (shading) berdasarkan nilai ketinggian setiap pixel yang diperoleh dari data DEM

III. BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Bahan dan Alat

3.1.1. Pengumpulan Data/Bahan

Pelaksanakan penelitian ini dilakukan dengan mengumpukan data sebagai berikut :

1. Data hidrologi berpasangan yaitu data curah hujan dan data debit aliran sungai pada tahun-tahun terpilih

2. Data digital dan hard copy peta rupabumi Bakosurtanal skala 1 : 25000 meliputi :

a. Lembar 1209-141 Ciawi b. Lembar 1209-144 Gunung Hambalang

c. Lembar 1209-142 Cisarua d. Lembar 1209-231 Cipanas e. Lembar 1209-143 Bogor f. Lembar 1209-124 Salabintana dan peta topografi 1 : 50.000 daerah Bogor dan sekitarnya yang meliputi : a. Lembar 4322-I Tjitjurug b. Lembar 4323-II Bogor

3.1.2. Perangkat Keras dan Perangkat Lunak yang Digunakan

Personal komputer, meja digitasi, plotter, dan GPS (Global Positioning System). Sedangkan perangkat lunak yang dipergunakan adalah : Surfer 7.0, ArcInfo 3.5.1, Arcview 3.2 + modul tambahan (extension), Digem versi 2.0 tahun 2001, R2V dan Microsoft Office 2003 serta AutoCAD 2000.

3.2. Metode dan Tahapan Penelitian

Penelitian dilaksanakan dalam bentuk identifikasi dan karakterisasi yang penekanannya melalui analisis data dan simulasi dengan tehnik dan tahapan pelaksanaannnya seperti terlihat pada Gambar 16.

3.2.1. Metode Penentuan Morfologi DAS

Morfologi DAS merupakan representasi bentuk DAS maupun jaringan sungainya yang yang merupakan dimensi spasial (fraktal) yang harus dihitung besarannya. Kegiatan pekerjaan analisis spasial disajikan pada Gambar 17.

Simulasi debit dengan persamaan konvolusi

[

() ( )

]

)

(t S PN t t

Q = ⊗ρ

Sehingga diperoleh hidrograf aliran simulasi Persiapan

Pengumpulan Data Hujan , Debit sungai dan posisi georeferensi serta peta-peta

Analisis hujan

ƒ Analisis peluang hujan harian maksimum dengan metode Gumbel pada beberapa periode ulang berdasarkan data curah hujan harian 20 tahunan

ƒ Pemilihan 40 kejadian hujan terbesar di dua stasiun ARR, dan kemudian dipilih 7 pasang kejadian hujan dan debit dengan puncak tunggal serta menghasilkan tinggi muka air pada AWRL >1,1 m ƒ Penyetaraan kedalaman

hujan pada selang pengamatan yang sama (intensitas 30 menit) dari kedua stasiun ARR.

ƒ Analisis hujan wilayah 30 menit-an menggunakan metode thiessen

Analisis debit sungai/ hidrograf pengamatan dan volume aliran permukaan

• Konversi data tinggi muka air menjadi data debit melalui rating curve Q = 28,984 (H - 0,14)1,911 Q=debit H=tinggi muka air

• Pemisahan aliran dasar & aliran permukaan dengan straight line method ƒ Penentuan volume aliran permukaan (DRO)

Analisis kedalaman hujan efektif (Pn) dengan metode koefisien Run-off

Uji statistik Coefficient of Efficiency / CE

Analisis Morfometri DAS pada berbagai skala & grid

Dimensi fraktal yakni : ƒ Penentuan batas DAS ƒ Luas DAS

ƒ Ordo sungai

ƒ Panjang sungai rata-rata setiap ordo

ƒ Ratio panjang sungai ƒ Ratio percabangan

sungai

ƒ Kerapatan drainase

Analisis fungsi alihan/transfer melalui fungsi kerapatan peluang (Pdf) pada berbagai skala peta (1 : 25.000 & 1 : 50.000) dengan menggunakan :

¾ Model klasik (pdf isokron) ¾ Model H2U

Gunakan Data digital kontur & titik tinggi format DXF (AutoCAD) skala 1:25000 BAKOSURTANAL, dari sheet terpilih

Lembar peta skala 1:50000 terpilih di-scan dalam format JPEG & didigitasi melalui AutoCAD/ARCVIEW kontur dan titik tingginya.

Konversi ke format Arcinfo dan di koreksi geometri mengacu pada sistim koordinat skala 1:25000

Konversi ke format ASCII (XYZ) sejumlah data digital terpilih tersebut menggunakan DXF2XYZ

Mosaik secara manual peta skala 1:25000 maupun 1:50000 untuk memperoleh bayangan wilayah DAS sementara (realatif > dari DAS sebenarnya), dan identifikasi nomor sheet peta yang terpilih

Interpolasi data XYZ kontur & titik tinggi tersebut melalui Surfer dengan ukuran grid 25x25 m, 50x50 m dan 100x100 m yang kemudian menghasilkan 6 (enam) file grid surfer (.GRD) pada berbagai skala dan ukuran grid

Analisis masing-masing ke enam file diatas untuk memperoleh batas DAS dan jaringan aliran artificial melalui DIGEM

Konversi data analisis DIGEM tersebut ke ARCVIEW, selanjutnya dilakukan penggabungan jaringan sungai sebenarnya dengan jaringan sungai artificial untuk memperoleh jaringan sungai yang lebih detil pada masing-masing skala dan grid

Layout peta (tampilan) dengan menambahkan tema yang diang-gap perlu (batas DAS, jalan, posisi AWLR dsb) melalui ARCVIEW

Konversi data jaringan ke ARCINFO, & selanjut-nya dilakukan koreksi (editing) arah aliran sehingga dapat ditentukan ordo sungai melalui extension STRAHLER di ARCVIEW.

Analisis network melalui modul ROUTE ARCINFO untuyk memperoleh panjang sungai setiap orde dalam format ASCII

Konversi data panjang sungai tersebut ke EXCEL untuk analisis hidrograf (pdf)

a. Koreksi Geometri

Masukan utama untuk menentukan morfometri DAS adalah peta topografi 1 : 50.000 yang dicetak oleh U.S. Army Services pada tahun 1943 dan peta rupabumi 1 : 25.000 yang diterbitkan oleh BAKOSURTANAL pada tahun 1990. Kedua peta dasar ini tidak mempunyai sistim koordinat (georeference) yang sama. Oleh karena itu untuk membuat keduanya mempunyai sistim koordinat yang sama perlu dilakukan analisis koreksi geometri dengan menggunakan perangkat lunak ARCINFO.

b. Pembuatan data DEM

Data DEM diperoleh dari garis kontur yang terdapat pada peta topografi/rupa bumi. Interpolasinya dilakukan dengan perangkat lunak Surfer dengan menggunakan metode Inverse distance to a power (Gambar 18).

Gambar 18. Ilustrasi Proses Interpolasi Data Ketinggian

Interpolasi data DEM dilakukan berdasarkan masukan data peta topografi skala 1 : 25.000 dan 1 : 50.000 dengan ukuran grid 25 x 25 m, 50 x 50 m dan 100 x 100 m.

c. Penentuan batas DAS

Delineasi batas DAS dapat dilakukan secara manual (interpretasi melalui peta topografi/rupabumi yang tersedia) berdasarkan bentuk topografinya atau secara digital melalui data DEM dengan bantuan perangkat lunak Digem. Delineasi DAS dilakukan pada setiap skala peta (1: 50.000 dan 1: 25.000) dengan berbagai grid (25 x 25, 50 x 50 dan 100 x 100 m).

+ = titik titik hasil interpolasi = garis kontur

d. Penentuan jaringan aliran/sungai

Jaringan sungai yang ada pada peta didigitasi dan ditambahkan dengan jaringan aliran buatan yang dibangun melalui data DEM dengan bantuan perangkat lunak Digem. Selanjutnya ditentukan orde sungai /jaringan aliran berdasarkan kaidah Strahler yang dapat dilakukan secara otomatisasi dengan bantuan program interface (AVX) pada perangkat lunak ARCVIEW.

e. Perhitungan panjang sungai tiap ordo

Perhitungan panjang sungai dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ARCINFO yaitu melalui proses analisis jaringan (network analysis) yang terdapat pada modul PC-network.

3.2.2. Metode Penentuan Parameter Hidrologi

a. Penetapan frekuensi peluang hujan

Penentuan peluang hujan yang dimaksud adalah besaran hujan harian terpilih diperkirakan akan terjadi pada priode ulang tertentu berdasarkan data curah hujan harian beberapa tahun sebelumnya. Untuk penentuan ini digunakan data curah hujan harian selama minimal 20 tahun pada beberapa stasiun curah hujan manual yang ada di dalam DAS yaitu stasiun Gunung Mas, Citeko, Ciawi dan Katulampa yang telah diwilayahkan berdasarkan metode Thiessen. Metode yang digunakan untuk menentukan peluang hujan adalah metode Gumbel type I yang biasanya untuk analisis curah hujan maksimum (banjir) dengan menggunakan perangkat lunak Rainbow, yang ditetapkan pada beberapa priode ulang yaitu : 2, 5, 10, 15 dan 20 tahun.

b. Pemilihan dan penyetaraan kedalaman curah hujan 30 menit-an

Pemilihan curah hujan yang diperoleh dari pencatat hujan otomatis

(Automatic rainfall recorder/ARR) yang dterletak di daerah :

1. Stasiun Enerco (Cimel Electronic, Perancis) berlokasi di daerah Tugu-Cisarua milik Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat (PUSLITTANAK) Departemen Pertanian dengan selang pengamatan 6 menit.

2. Stasiun Gadog (SubDAS Ciesek) milik Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah (selang pengamatan 1 jam).

Dari data 2 (dua) stasiun ARR yang ada dipilih 40 (empat puluh) episode hujan terbesar dan bersifat tunggal kurun waktu ± 1,5 tahun (Januari 2001 s/d April 2002) dan juga mempunyai data tinggi muka air (debit) di Automatic Water Level Recorder (AWLR) Katulampa. Berdasarkan 40 data berpasangan tersebut diambil 7 (tujuh) pasang data yang dianggap terbaik. Kedalaman curah hujan terpilih & berpasangan dengan data debit aliran /AWLR yang terpilih disetarakan pada waktu & selang pengamatan yang sama yaitu 30 menit, yang kemudian ditentukan curah hujan wilayahnya dengan menggunakan metode Thiessen.

c. Debit aliran

Debit aliran (Q) dihitung berdasarkan hidrograf aliran pengukuran yang dihasilkan dari data tinggi muka air (H) dan lengkung kalibrasi aliran. Tinggi muka air diperoleh dari data yang terekam pada pencatat otomatis tinggi muka air (AWLR) yang terpasang di Stasiun Pengamatan Aliran Sungai (SPAS) Katulampa, Bogor. Model persamaan regresi (Q) terhadap (H) yang menyatakan lengkung kalibrasi aliran pada penampang/pintu air Katulampa adalah :

Q = 28,984 (H - 0,14)1,911 ………. (1) Q = debit aliran (m3/detik) dan H = tinggi muka air (m).

Keempat lokasi stasiun curah hujan manual dan kedua lokasi ARR serta satu AWLR Katulampa diatas koordinat keruangannya ditentukan melalui pengukuran GPS (Global Positioning System).

d. Pemisahan aliran limpasan dengan aliran dasar

Teknik pemisahan hidrograf aliran dilakukan untuk memisahkan aliran limpasan (direct runoff) yang didalamnya termasuk aliran antara (sub surface runoff) dan aliran dasar (Gambar 1) , dilakukan dengan metode penarikan garis lurus (straight line method) yang analisisnya dilakukan beberapa tahap yaitu :

1. Memplot kurva hidrograf aliran selama satu episode banjir (kurva tunggal) 2. Menentukan titik mulai terjadinya aliran limpasan sampai titik berakhirnya

melalui ujung kurva yang menurun (recession curve) yang dijabarkan dalam persamaan exponential depletion di bawah ini (Chow et al., 1988)

kt e q t

dimana q0 = debit dimulainya/ titik awal aliran limpasan

qt = debit berakhirnya/titik akhir aliran limpasan

k = konstanta penurunan (recession constant)

3. Menarik garis dari titik awal aliran limpasan sampai titik berakhirnya. Seluruh proses pemisahan ini menggunakan perangkat lunak Excel.

e. Penentuan Curah Hujan Efektif

Metode yang digunakan dalam penentuan curah hujan efektif adalah dengan menggunakan metode koefisien aliran permukaan. Koefisien aliran permukaan (Kr) adalah rasio antara volume aliran permukaan dengan volume presipitasi. Dengan demikian, hujan neto dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

dimana : Ru : aliran permukaan total dari pengamatan berdasarkan analisis pemisahan hidrograf (mm)

Pbm : intensitas hujan bruto untuk interval m (mm)

Nilai Kr dapat diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Chow et al., 1988) :

Kr = (Vr * 1000) / S * h ………...…….(3) dimana :

Kr = koefisien aliran permukaan Vr = volume aliran permukaan (m3) S = luas DAS (m2)

h = kedalaman hujan dalam satu kejadian hujan (mm)

Curah hujan total dengan interval pengamatan dalam Y menit ( 30 menit) dikalikan dengan nilai Kr (koefisien aliran permukaan) sehingga diperoleh hasil seperti diperlihatkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Proses Perolehan Curah Hujan Netto

Selang pengamatan ( t ) T1 T2 T3 Ty

Curah hujan total (mm) P1 P2 P3 Py

Curah hujan netto (mm) P1*Kr = Pn1 P2*Kr = Pn2 P3*Kr = Pn3 Py * Kr = Pny Kr Pb Ru M m m. 1

∑

= =

3.2.3. Metode Simulasi Debit

¾ Melalui model klasik (pdf isokron)

Persamaan untuk memperoleh interval isokron Δ(L) adalah

V

. t , dimana

V

= Kecepatan rata-rata aliran (m/dtk) & t = Selang waktu pengamatan (detik)

(Llamas, 1993 dalam Kartiwa, 2004) menyatakan bahwa besaran

V

dapat juga

diperoleh dari persamaan = 20 Sin 3/5 α, dimana α adalah a/b

DAS mempunyai ordo sungai maksimal = n , maka respon hidrologi (Pdf) berdasarkan nilai panjang sungai ordo 1 diperoleh berdasarkan fungsi :

∑

= = _n i Ni Ni i 1 ρ ………...(4)

dimana pi = pdf isokron ke-I,

Ni = jumlah jaringan sungai ordo-1 yang terdapat pada isokron ke-i. Sehingga diperoleh nilai pdf dari setiap isokron. Selanjutnya dilakukan proses ‘convolution’ sehingga diperoleh debit tertinggi (peak discharge) dan kapan terjadinya (time to peak), seperti terlihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Metode Convolution Debit Aliran Permukaan Debit

pada t ke-n Convolution (8)

Qt1 Pn1 ρ1 A

Qt2 Pn2 ρ1 A + Pn1 ρ2 A

Qt3 Pn3 ρ1 A + Pn2 ρ2 A + Pn1 ρ3 A

Qtn Pny ρn A

Kemudian hasil analisis debit aliran permukaan hasil simulasi maupun debit aliran permukaan hasil pengamatan diplotkan membentuk suatu hidrograf aliran permukaan

a

α

b = jarak terpanjang sungai ordo1 sampai outlet

c = beda tinggi antara titik ujung sungai ordo 1 yang terpanjang dengan outlet

c b

¾ Melalui Model H2U

Model H2U menghitung kurva pdf butir hujan berdasarkan dua parameter yang terdapat peta jaringan sungai yaitu n, order sungai maksimum dan L rataan, yaitu panjang rata-rata jalur aliran air, seperti persamaan berikut ini.

Selanjutnya dilakukan proses ‘convolution’ sehingga diperoleh debit aliran permukaan. Seluruh perhitungan pdf H2U ini dilakukan melalui program Excell.

3.2.4. Pengujian Hasil Debit Simulasi dengan Debit Pengukuran

Debit hasil simulasi model akan dibandingkan dengan debit hasil pengukuran menggunakan Uji statistik Coefficient of Efficiency / CE dari Nash dan Sutcliffe (1970) dalam Kartiwa (2004), yaitu :

∑

∑

= = − − − = _n i n i Qp Qpi Qsi Qpi CE 1 2 11 2 ) ( ) ( 1 ……… ………….(5)

dimana

Qp

adalah debit rata-rata pengukuran,

Qs

adalah debit simulasi model dan

Qp

adalah debit pengukuran. Besarnya nilai CE berkisar antara -∞ hingga 1.

Jika nilai F = 1 maka hasil simulasinya sempurna.

Pdf-sungai (t) : pdf panjang alur jaringan hidraulik/sungai sbg fungsi waktu V : Kec. Aliran pada Sungai

n : order sungai

L : panjang rata-rata alur hidraulik

Γ : fungsi gamma

T : interval waktu pengamatan

( )

α β α

_α

β

β

α

x

e

x

x

f

− −

Γ

=

1

.

.

)

,

,

(

1

Distribusi Gamma dengan parameter a = n/2 b = 2 L/n

∑

= = n i i l L 1 L t V n n n Sungai Sungai Sungai

e

t

n

L

V

n

t

pdf

2. . . 1 2 2

.

.

2

1

.

.

2

.

)

(

− −

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

Γ

⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

=

IV. KEADAAN UMUM DAERAH PENELITIAN

4.1. Lokasi Objek Penelitian

Lokasi objek penelitian bertempat di DAS Ciliwung Hulu berada dalam kawasan Kabupaten dan Kota Bogor yang berbatasan dengan Kabupaten Cianjur dan Sukabumi. Secara Geografis daerah ini terletak pada 60.30’ Lintang Selatan - 1060.45’ Bujur Timur sampai 60.50’ Lintang Selatan - 1070.5’ Bujur Timur, dengan ketinggian berkisar antara 250 m sampai dengan 3.000 m dari permukaan laut (dpl), serta mempunyai luasan area ± 14.800 ha.

Di sebelah barat berbatasan dengan DAS Cisadane dan di sebelah timur dibatasi oleh DAS Citarum. Hulu DAS ini berada di gunung Gede – Pangrango dan ujung hilirnya terletak di desa Katulampa dimana terdapat pintu air dan AWLR Katulampa. Wilayah ini meliputi sebagian kecamatan Cisarua, Cipayung, Megamendung, Ciawi dan Kedunghalang dan Bogor Selatan (Gambar 19).

4.2. Bentuk Wilayah

Daerah penelitian terletak pada ketinggian antara 325 = 3000 m dari permukaan laut (dpl). Titik tertinggi terletak di puncak Gunung Pangrango dan terendah di desa Katulampa. Bentuk topografi bervariasi dari datar sampai sangat terjal, dengan kisaran lereng antara 1 s/d 60 % (Gambar 20). Daerah penetlitian dibedakan dalam 6 satuan bentuk wilayah seperti terlihat pada Tabel 4.

Tabel 4 . Komposisi Bentuk Wilayah Daerah Penelitian

Simbol Bentuk Wilayah Lereng (%) Luas (ha)

L Datar 1 - 3 1.033 U Berombak 3 - 8 1.817 R Bergelombang 8 - 15 2.366 H Berbukit 15 - 25 2.846 H-M Berbukit bergunung 25 - 45 885 ST Sangat terjal > 45 5.853 Jumlah 14.800 Sumber : Puslittanak (1992)

Gambar 19.

Peta Lo

Gambar 20.

Peta Ben

tuk Lahan DAS Ciliwun

g

Hu

4.3. Iklim

Berdasarkan klasifikasi iklim Koppen, daerah penelitian termasuk dalam tipe iklim Af, yakni iklim hujan tropis lembab tanpa bulan kering nyata, dengan curah hujan rata-rata tahunan berkisar antara 2.807 – 4.407 mm. Berdasarkan klasifikasi zona agrokilimat Oldeman, daerah ini termasuk zona A dan B1, denghan sifat-sifat sebagai berikut :

Zona A : daerah yang mempunyai periode bulan basah (bulan dengan curah hujan > 200 mm), selama 9 bulan dan bulan kering (bulan dengan curah hujan < 100 mm) kurang dari dua bulan secara berturut-turut

Zona B1: Daerah yang mempunyai periode bulan basah selama 7-9 bulan dan bulan kering < 2 bulan berturut-turut

Bulan basah antara 8 – 10 bulan yaitu Agustus-Mei, bulan lembab antara 2 – 4 bulan yaitu Juni – September. Suhu udara rata-rata 21oC sampai 33oC, dan kelembaban udara berkisar antara 27% sampai 83% (PUSLITTANAK, 1992). Tabel 5. Frekuensi Hujan Harian DAS Ciliwung Hulu Tahun 1985 – 1998

Curah hujan harian (mm)

Frekuensi (%)

Katulampa Cilember Ciawi Gunung Mas Rata-rata

<10 67,6 70,9 69,1 67,7 63.3 11 – 20 11,3 12,4 11,2 12,8 20,1 21 – 30 7,7 7,3 7,0 8,5 9,3 31 - 40 4,4 4,1 4,9 4,7 3,8 41 - 50 2,4 2 2,8 2,8 1,8 > 50 6,6 3,3 5,1 3,5 1,6

Tabel 6. Data Curah Hujan di Wilayah DAS Ciliwung Hulu Periode 1987-1999

No Bulan Curah hujan rata-rat bulanan tiap stasiun (mm)

Katulampa Cilember Ciawi Gunung Mas

1 Januari 446,9 438,0 543,0 607,7 2 Pebruari 397,3 433,5 450,0 518,1 3 Maret 422,6 395,6 442,4 384,0 4 April 117,1 340,3 353,4 317,2 5 Mei 325,0 242,2 291,2 230,6 6 Juni 210,0 131,4 158,9 157,8 7 Juli 108,0 127,7 137,8 128,8 8 Agustus 153,0 214,7 187,9 125,9 9 September 265,0 215,8 264,0 195,6 10 Oktober 337,6 333,0 370,2 257,6 11 Nopember 356,5 333,9 399,6 355,8 12 Desember 367,1 333,8 421,4 424,5 Jumlah 3.707,2 3.545,0 4.020,2 3.703,4 Rata-rata 308,9 295,4 335,0 308,6

Sumber :Hardjoamidjojo et al. (1998) dan BMG (1999)

4.4. Hidrologi dan Morfometri DAS

DAS ini terbagi dalam 4 Sub-DAS utama yaitu Ciesek, Cisarua/Cibogo, Ciliwung hulu/Tugu dan Ciseuseupan/Cisukabirus (Gambar 19). Bentuk DAS secara keseluruhan menyerupai kipas, dan karena terbentuk dari bahan alluvium disebut sebagai kipas alluvium. Sungai yang mengalir masuk ke sungai utama (Ciliwung) yang kemudian menuju outlet Katulampa antara lain Cilember, Cimandala, Cimegamendung, Cisukabirus, Cikoneng, Citameang, Cisampay, Citeko, Cisarua, Cijulung, Cinangka, Ciesek, Ciguntur, Cigadog dan Ciseuseupan. Aliran air DAS Ciliwung hulu bersifat turbulen dan mengalir sepanjang tahun (perennial).