ANALISA WAKTU DASAR DAN VOLUME HIDROGRAF SATUAN
BERDASARKAN PERSAMAAN BENTUK HIDROGRAF FUNGSI α (ALPHA) DAN
δ (DELTA) PADA DPS-DPS DI PULAU JAWA Oni Febriani
Jurusan Teknik Sipil Politeknik Bengkalis Jl. Batin Alam, Sei-Alam, Bengkalis-Riau
oni@polbeng.ac.id
Abstrak
Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Gama I dan Nakayasu merupakan metode pembanding dari penggunanaan persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)”. Data-data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data karakteristik dan hidrograf satuan pada 30 DPS di Pulau Jawa yang telah diturunkan oleh Sri Harto (1985). Tujuan AKhir dari penelitian ini adalah menghitung besaran waktu dasar dan volume hidrograf satuan dari tiga metode, yaitu metode HSS Gama I, HSS Nakayasu dan persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)”. Hasil perhitungan yang diperoleh adalah besarnya penyimpangan yang terjadi untuk masing-masing metode. Penyimpangan rata-rata terhadap waktu dasar sebesar 10.72 % untuk HSS Gama I, 21.95 % untuk persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)”dengan memanfaatkan perumusan waktu puncak dan debit puncak HSS Gama I, sebesar 108.87 % untuk HSS Nakayasu dan untuk persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)” yang memanfaatkan perumusan HSS Nakayasu sebsar 54.40 %. Besarnya penyimpangan rata-rata terhadap volume hidrograf satuan adalah 32.87 % untuk HSS Gama I, 3.32% untuk HSS Nakayasu, 7.03% untuk persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)” dengan besaran waktu puncak dan debit puncak yang sama dengan HSS Gama I, sedangkan penyimpangan untuk persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ
(Delta)” yang memanfaatkan perumusan waktu puncak dan debit puncak HSS Nakayasu sebesar
31.19 %.
Kata Kunci : Hodrograf Satuan, Waktu Puncak, Debit Puncak, Waktu Dasar
1. PENDAHULUAN
Salah satu masalah dalam hidrologi adlah untuk menentukan debit sungai dalam suatu daerah pengaliran akibat curah hujan. Terdapat banyak model hidrologi pada saat ini yang dapat digunakan antara lain sebagai simulasi proses pengaliran air hujan dan transformasi hujan ke dalam limpasan langsung dan air tanah.
Salah satu cara yang telah dikembangkan di Indonesia adalah dengan memanfaatkan parameter DPS untuk memperoleh Hidrograf Satuan Sintetik (HSS). Adapun parameter tersebut adalah Waktu Puncak, Debit Puncak, dan Waktu Dasar.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan terhadap beberapa buah sungai di Pulau Jawa, ternyata metode diatas menunjukkan penyimpangan yang besar. Untuk mengatasi penyimpangan tersebut, maka Sri Harto memanfaatkan parameter lain berupa luas DPS, panjang sungai, kemiringan rata-rata sungai induk, factor sumber, frekuensi sumber, factor lebar, luas DPS bagian hulu, factor simetri, jumlah pertemuan sungai dan kerapatan jaringan kuras.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan menentukan berapa besaran waktu dasar berdasarkan persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)”, mengetahui kejelasan apakah besaran waktu
dasar yang diperoleh dapat diandalkan serta menganalisa hasil perbandingan penyimpanagn waktu dasar dan volume hidrograf satuan berdasarkan persamaan bentuk “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)” Gama I dan Nakayasu terhadap Observasi.
Batasan Masalah
Data Karakteristik dan hidrograf satuan natural DPS didasarkan pada penelitian DR. Sri Harto (1985) dan Persamaan tiga sifat dasar hidrograf satuan TR, QP dan TB didasarkan pada HSS Gama I yang telah dikembangkan oleh Huyskens (1991).
2. METODE
Metode yang digunakan dalam penelitian dengan menggunakan persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)” ini adalah dengan memanfatkan perumusan HSS Gama I dan HSS Nakayasu.
Hidrograf Satuan Sintetik Gama I
Hidrograf satuan terdiri dari 4 variabel pokok, yaitu waktu puncak (TR), debit puncak (QP), waktu dasar (TB) dan keofisein tampungan
(K). Menurut Sri Harto (1985) bahwa dengan
memperhatikan tangkapan sungai-sungai di Pulau Jawa terhadap masukan hujan maka dipandang sangat memadai dengan menyajikan sisi naik hidrograf satuan sebagai garis lurus. Adapun sisi resesi hidrograf satuan disajikan dengan persamaan bentuk eksponensial: K t e QP Qt = * −/ Keterangan :
Qt = Debit pada jam ke-t setelah debit puncak (m3/dtk)
QP = Debit Puncak (m3/dtk)
t = Waktu (jam)
K = Koefisien tampungan (jam)
Waktu Puncak (TR)
Didefinisikan sebagai waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu terjadinya debit puncak.
Makin besar factor sumber (SF), debit puncakakan tercapai lebih cepat atau waktu puncak (TR) semakin pendek. Faktor simetri (SIM) mempunyai pengaruh yang berbeda karena semakin besar nilai SIM berarti sebagian besar air yang berada di bagian hulu DPS akan sampai di tempat pengukuran debit lebih lama. 2775 . 1 * 0665 . 1 * 100 * 43 . 0 3 + + ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ = SIM SF L TR Keterangan :
TR = Waktu naik (jam)
L = Panjang sungai (km)
SF = Faktor Sumber
SIM = Faktor simetri
Debit Puncak (QP)
Merupakan debit maksimum yang terjadi dalam suatu kasus tertentu.
Waktu puncak yang semakin kecil tidak memberikan kesempatan cukup bagi air hujan untuk mengalir sebagai limpasan, sehingga jumlah kehilangan air akibat infiltrasi, tampungan cekungan juga semakin kecil.
QP=0.1836*A0.5889*JN0.2381*TR−0.4008
Keterangan :
A = Luas DPS (km2)
JN = Jumlah pertemuan sungai
Waktu Dasar (TB)
Didefinisikan sebagai waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu dimana debit kembali pada suatu besaran yang ditetapkan. 2574 . 0 7344 . 0 0986 . 0 1457 . 0 * * * * 4132 . 27 TR S SN RUA TB= − Keterangan :
TB = Waktu Dasar (Jam)
S = Landai Sungai rata-rata
SN = Frekuensi Sumber
Koefisien Tampungan (K)
Koefisien tampungan (K) merupakan factor yang sangat menentukan sifat sisi resesi hidrograf satuan. 0452 . 0 0897 . 1 1446 . 0 1798 . 0 * * * * 5167 . 0 A S SF D K = − −
(D: Kerapatan jaringan kuras ,km/km2)
Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu
HSS Nakayasu banyak digunakan dalam perencanaan bendungan-bendungan dan perbaikan sungai di Proyek Brantas (Jawa Timur), antara lain untuk menentukan banjir perencanaan bendungan-bendungan.
(
0.3* 0.3)
6 . 3 * * T T R A C Qp p o + = Keterangan:Qp = Debit puncak banjir (m3/dtk)
C = Koefisien pengaliran
A = Luas DPS (km2)
Ro = Hujan Satuan (mm)
Tp = Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)
T0.3 = Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit
Puncak sampai menjadi 30 % debit puncak. 4 . 2 * ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = Tp t Qp Qa Keterangan :
Qa = Limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/dtk)
t = Waktu (jam)
Persamaan Kurva Hidrograf “Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta)”
Parameter α sangat mempengaruhi bentuk kurva pada sisi naik, maka dari itu sangatlah tepat untuk menetapkan koordinat (TR, QP) sebagai titik ikat dalam penurunan parameter α. Model parameter α adalah :
01 . 0 * 0 . 2 TR = α
Parameter δ mempengaruhi bentuk kurva pada sisi resesi, sehingga variable yang mempunyai pengaruh kuat adalah TR dan luas DPS. Karena luas DPS digunakan sebagai control volume untuk ketinggian hujan efektif 1 mm (volume HS). 18 . 0 71 . 0 * * 94 . 0 − = TR A δ
Dengan menggunakan parameter α dan δ maka dapat digunakan untuk menghitung koordinat hidrograf (Qt) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = δ δ α TR t e TR t Qp Qt 1 2 * * Keterangan :
Qt = debit per-satuan waktu (m3/dtk)
Qp = Debit puncak (m3/dtk)
t = Waktu (jam)
TR = Waktu puncak (jam) α, δ = Faktor (Parameter) bentuk
e = Bilangan eksponensial (2,71…)
A = Luas DPS (km2)
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dan Pembahasan dicantumkan dalam tabel 1 dan tabel 2 yang menggambarkan besarnya penyimpangan waktu dasar dan volume hidrograf untuk masing-maisng metode terhdapa observasi.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya penyimpangan yang terjadi adalah :
% 100 1 x TB TB ob ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = ∆ 4. KESIMPULAN
1. Parameter α dalam persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)” sangat mempengaruhi bentuk sisi naik kurva hidrograf sedangkan parameter δ memberi pengaruh bentuk keruncingan dari kurva hidrograf pada pada sisi resesi.
2. Pada penggunaan persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)”, waktu dasar diperoleh pada saat debit mendekati nilai 0,00. Penyimpangan waktu dasar rata-rata dengan menggunakan persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)” yang memanfaatkan perumusan HSS Gama I sebesar 21,95 % dan 54,40 % dengan memanfaatkan perumusan HSS Nakayasu. Sedangkan besarnya penyimpangan waktu dasar rata-rata untuk HSS Gama I adalah 10,72 % dan untuk HSS Nakayasu sebesar 108.87 %.
3. Besarnya penyimpangan volume hidrograf satuan rata-rata terhadap observasi untuk masing-masing metode adalah sebesar 7,03 % dengan menggunakan persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)” yang memanfaatkan perumusan HSS Gama I, sebesar 31,19 % dengan memanfaatkan perumusan HSS Nakayasu, sedangkan besarnya penyimpangan volume hidrograf satuan rata-rata untuk HSS Gama I adalah 32,87 % dan 3.32 % untuk HSS Nakayasu. 4. Melihat nilai-nilai penyimpangan yang
terjadi, baik berupa penyimpangan waktu dasar maupun penyimpangan volume hidrograf satuan, dapat disumpulkan bahwa persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)” dengan memanfaatkan perumusan TR dan QP HSS Gama I lebih memberikan suatu ketepatan/pendekatan terhadap hidrograf satuan terukur jika dibandingkan dengan persamaan bentuk “Fungsi α (alpha) dan δ (delta)” yang memanfaatkan permusan TR dan QP HSS Nakayasu.
DAFTAR PUSTAKA
Bambang Triatmodjo, 1995, Metode Numerik, Beta Offset, Yogyakarta.
Manyuk Fauzi, Anggraeni, Bentura, 2000, Kajian Penetapan Persamaan Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Fungsi α (alpha) dan δ (delta) : Studi Banding dengan HSS Gama I, TEsisi Program Pasca Sarjana ITS, Surabaya.
Soemarto, C. D, 1987, Hidrologi Teknik, Usaha Nasional, Surabaya.
Sri Harto, 1985, Pengkajian Sifat Dasar Hidrograf Satuan Sungai-sungai di Pulau Jawa untuk Perkiraan Banjir, Desertasi Program Doktor UGM, Yogyakarta.
Sri Harto, 1993, Analisis Hidrologi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Sri Harto, 1999, Hidrologi, Teori, Masalah dan Penyelesaian, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Wilson, E. M, 1993, Hidrologi Teknik, ITB, Bandung.
Tabel 1.
Penyimpangan Waktu Dasar antara Gama I, Nakayasu dan ADEL
Nama Waktu Dasar (Jam) Penyimpangan (%)
No
Sungai Stasiun Gama I Nakayasu ADEL* ADEL** Obs Gama I Nakayasu ADEL* ADEL**
1 Cikapundung Maribaya 20.13 8.76 17.00 20.00 20.20 0.35 56.63 15.84 0.99 2 Cikarang Cikarang 43.97 50.00 31.00 31.00 40.83 7.69 22.46 24.08 24.08 3 Cimanuk Bojongloa 31.26 25.11 27.33 28.00 27.33 14.38 8.12 0.00 2.45 4 Cimanuk Leuwigong 29.14 65.00 51.00 29.14 29.14 0.00 123.06 75.02 0.00 5 Cisanggarung Pasuruhan 36.36 83.00 39.00 45.00 45.64 20.33 81.86 14.55 1.40 6 Citandui Cirahong 32.94 59.00 42.00 40.00 37.56 12.30 57.08 11.82 6.50 7 Cimandiri Tegaldatar 31.31 49.00 36.00 40.00 32.78 4.48 49.48 9.82 22.03 8 Ciujung Rangkasbitung 33.99 92.00 38.00 52.00 39.45 13.84 133.21 3.68 31.81 9 Cisadane Batubeulah 31.07 40.00 30.00 30.00 30.25 2.71 32.23 0.83 0.83 10 Serang Muncar 27.06 22.00 22.00 23.00 24.71 9.51 10.97 10.97 6.92 11 Lusi Menduran 50.14 143.00 60.00 61.00 49.71 0.87 187.67 20.70 22.71 12 Solo Jurug 37.29 142.00 44.00 68.00 35.00 6.54 305.71 25.71 94.29 13 Oyo Kedungmiri 39.71 99.00 40.00 48.00 31.00 28.10 219.35 29.03 54.84 14 Progo Kranggan 25.59 40.00 34.00 37.00 24.74 3.44 61.68 37.43 49.56 15 Progo Borobudur 28.50 84.00 36.00 51.00 31.00 8.06 170.97 16.13 64.52 16 Elo Mendut 27.06 42.00 49.00 49.00 28.80 6.04 45.83 70.14 70.14 17 Progo Duwet 31.30 99.00 36.00 54.00 36.00 13.06 175.00 0.00 50.00 18 Progo Bantar 33.58 112.00 40.00 59.00 31.80 5.60 252.20 25.79 85.53
19 Luk Ulo Kaligending 27.28 27.01 33.00 31.00 32.00 14.75 15.59 3.13 3.13
20 Serayu Banyumas 37.37 147.00 43.00 66.00 37.00 1.00 297.30 16.22 78.38 21 Bodri Juwero 32.56 65.00 37.00 37.00 26.50 22.87 145.28 39.62 39.62 22 Welang Purwodadi 27.76 27.00 26.00 26.00 24.23 14.57 11.43 7.30 7.30 23 Sampeyan Masabit 29.39 50.00 34.00 119.00 25.90 13.47 93.05 31.27 359.46 24 Kalibaru Karangdara 30.67 47.00 34.00 34.00 31.54 2.76 49.02 7.80 7.80 25 Sanen Sanen 34.71 42.00 34.00 32.00 42.33 18.00 0.78 19.68 24.40 26 Bedadung Rawatamtu 35.30 65.00 41.00 43.00 37.75 6.49 72.19 8.61 13.91 27 Grindulu Gunungsari 34.82 54.00 37.00 40.00 32.50 7.14 66.15 13.85 23.08 28 Madiun Nambangan 34.73 99.00 43.00 117.00 24.50 41.76 304.08 75.51 377.55
ADEL*, ADEL dengan TR dan QP dari persamaan HSS Gama I Rata-rata 10.72 108.87 21.95 54.4
Tabel 2.
Gama I, Nakayasu dan ADEL Penyimpangan Volume Hidrograf antara
Nama Volume (m3) Penyimpangan (%)
No
Sungai Stasiun Gama I Nakayasu ADEL* ADEL** Obs Gama I Nakayasu ADEL* ADEL**
1 Cikapundung Maribaya 32943.78 43339.23 42223.70 90342.42 44490.00 25.95 2.59 5.09 103.06 2 Cikarang Cikarang 127271.99 209024.06 199116.59 210799.80 216370.00 41.18 3.40 1.97 2.57 3 Cimanuk Bojongloa 101810.10 179040.67 186103.28 265094.43 182930.00 44.34 2.13 1.73 44.95 4 Cimanuk Leuwigong 575476.19 759724.97 717268.14 894068.56 771750.00 25.43 1.56 7.06 15.85 5 Cisanggarung Pasuruhan 601713.37 811098.17 801169.33 840783.19 825930.00 27.15 1.80 3.00 1.80 6 Citandui Cirahong 419453.58 616485.30 601238.19 734309.64 627200.00 33.12 1.71 4.14 17.08 7 Cimandiri Tegaldatar 309876.43 512680.99 489804.77 660303.04 521190.00 40.54 1.63 6.02 28.42 8 Ciujung Rangkasbitung 909192.93 1353412.55 1305003.41 1493039.11 1373540.00 33.81 1.47 4.99 8.70 9 Cisadane Batubeulah 147568.55 245376.84 268091.08 1970127.79 251310.00 41.28 2.36 6.68 18.19 10 Serang Muncar 46823.35 97602.28 85026.33 134118.55 100600.00 53.46 2.98 15.48 33.32 11 Lusi Menduran 1091437.51 1988262.45 1836067.34 1861140.70 2018750.00 45.93 1.51 9.05 7.81 12 Solo Jurug 1597695.09 3216916.83 2841256.71 3341587.43 3258830.00 50.97 1.29 12.81 2.54 13 Oyo Kedungmiri 413935.54 941204.92 610364.61 914660.05 658060.00 37.10 43.03 7.25 38.99 14 Progo Kranggan 329897.67 404422.45 439515.27 566079.51 411670.00 19.86 1.76 6.76 37.51 15 Progo Borobudur 1053291.70 1452944.15 1495124.80 1670608.42 1473750.00 28.53 1.41 1.45 13.36 16 Elo Mendut 359851.52 457051.40 457026.70 911508.39 464580.00 22.54 1.62 1.63 96.20 17 Progo Duwet 116847.30 1722844.53 1780917.27 1866174.29 1746460.00 33.42 1.35 1.97 6.85 18 Progo Bantar 1134818.79 1990138.37 2031810.59 2123538.47 2017790.00 43.76 1.37 0.69 5.24
19 Luk Ulo Kaligending 190659.56 264134.50 273581.91 410212.52 268900.00 29.10 1.77 1.74 52.55
20 Serayu Banyumas 1416312.63 2716745.85 2978.551.84 2663941.13 2753850.00 48.57 1.35 8.16 3.26 21 Bodri Juwero 412920.55 714609.12 715235.17 833342.32 729850.00 43.42 2.09 2.00 14.18 22 Welang Purwodadi 110568.42 144440.50 136972.12 194437.80 148220.00 25.40 2.55 7.59 31.18 23 Sampeyan Masabit 432492.82 646385.74 533598.97 1444879.17 656660.00 34.14 1.56 18.74 120.03 24 Kalibaru Karangdara 238504.23 344045.12 292261.74 407261.28 351080.00 32.07 2.00 16.75 16.00 25 Sanen Sanen 239930.99 278729.59 296502.97 337297.13 185050.00 15.83 2.22 4.02 18.33 26 Bedadung Rawatamtu 641978.50 739304.11 639597.83 873074.26 751000.00 14.52 1.56 14.83 16.25 27 Grindulu Gunungsari 586423.04 583181.15 650682.20 731809.88 592800.00 1.08 1.62 9.76 23.45 28 Madiun Nambangan 1519702.92 2076461.97 1904473.26 4115819.05 2102580.00 27.72 1.24 9.42 95.75
ADEL*, ADEL dengan TR dan QP dari persamaan HSS Gama I Rata-rata 32.87 3.32 7.03 31.19
