TUGAS 2 - SA3205 Pemodelan Sumber Daya Air
βPemodelan Hidrologi di DAS Majalaya Menggunakan HEC-HMSβ
Anggota Kelompok : 15822012 Nidya Nazahra 15821029 Annisa Putri Zonia 15822033 Muhammad Hasyim Ezyoni 15822040 George Ricky Halomoan S I. Pendahuluan
Pemodelan hidrologi dilakukan pada DAS Majalaya, yang terletak di hulu daerah tersebut. Pemodelan ini bertujuan untuk menganalisis potensi banjir, yang dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti curah hujan, topografi, jenis tanah, dan panjang sungai. Oleh karena itu, pemodelan hidrologi menjadi langkah penting untuk memahami bagaimana aliran air terjadi dalam sebuah DAS, terutama di kawasan hulu. dengan menggunakan perangkat lunak HEC-HMS. HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System) adalah sebuah perangkat lunak untuk melakukan simulasi hidrologi di suatu daerah aliran sungai (DAS). HEC- HMS digunakan untuk menganalisis aliran sungai, banjir, ketersediaan air, dan berbagai aspek hidrologi lainnya.
A. Diagram Alir Pengerjaan Tugas 2
Gambar I.1 Flowchart Modelling Subbasin dengan software HEC-HMS
II. Hasil dan Pembahasan
A. Pembagian DAS Menjadi Subbasin
Gambar II. 1 Catchment dengan 6 subbasin
Setelah jaringan aliran sungai diidentifikasi, langkah selanjutnya adalah membagi DAS Majalaya menjadi beberapa subbasin berdasarkan karakteristik aliran sungai dan topografi. Identify Streams yang di input adalah 5 km sebagai jarak minimal atau panjang aliran sungai yang dianggap sebagai bagian dari jaringan sungai, kemudian diperoleh 6 sub-DAS.
Pembagian menjadi subbasin ini penting karena setiap subbasin akan memiliki karakteristik aliran air yang berbeda, yang mempengaruhi cara air mengalir dan berinteraksi dengan kondisi tanah, curah hujan, serta geometri topografi.
B. Metode yang digunakan untuk menggambarkan aliran air di setiap subbasin
Gambar II. 2 Input Metode Subbasin
1. Loss Method: Initial and Constant Loss Memodelkan kehilangan air di setiap subbasin dengan asumsi bahwa kehilangan air terjadi secara konstan dan bergantung pada kondisi awal tanah dan vegetasi.
Tabel II. 1 Loss Method : Initial and Constant Loss
2. Transform Method: SCS Unit Hydrograph
Metode ini digunakan untuk menggambarkan respon aliran sungai terhadap curah hujan. SCS Unit Hydrograph dipilih karena memperhitungkan faktor-faktor seperti
Curve Number, jenis tanah, panjang sungai, dan kemiringan DAS yang mempengaruhi lamanya dan besarnya aliran air setelah terjadi hujan.
Adapun Time Lag Dihitung dengan Metode SCS :
π»π =πππ Γ ππ.π Γ (πππ ππ β π)
π.π
ππππ Γ ππ.π
Tc = Time of concentration.
L = Hydraulic length of the watershed (longest flow path), in feet.
CN= SCS runoff curve number.
S = Average watershed slope
Kemudian Lag Time didekati dengan :
TOC: Time of concentration.
Tebel II. 2 Perhitungan Time Lag setiap subbasin
Tebel II. 3 Hasil Time Lag yang telah diinput pada model
3. Baseflow Method: Linear Reservoir Metode ini cocok karena dapat menggambarkan aliran dasar secara lebih realistis dengan mempertimbangkan kapasitas penyimpanan air tanah, sehingga dapat memperkirakan bagaimana air yang tersimpan dalam tanah berkontribusi terhadap aliran sungai dan potensi banjir dalam jangka panjang.
Untuk menghitung Ground Water Coefficient dilakukan pendekatan Empiris dengan rumus :
GW=20Γtime lag
Tabel II. 4 Input Hasil Perhitungan Ground Water Coefficient
C. Meteorologic Models
Untuk mengetahui Stasiun Hujan yang berpengaruh di daerah DAS, dilakukan metode poligon Thiessen pada Q-GIS, dan didapatkan Stasiun Geofisika Bandung, yang bersumber dari data BMKG.
Gambar II. 3 Polygon Thiessen untuk menentukan Stasiun yang akan digunakan
Dilakukan pengolahan data hidrologi berdasarkan SNI 7571:2010, untuk mendapatkan nilai DDFC (Dimensionless Duration Frequency Curve) yang akan diinput pada Precipitation: Frequency Storm untuk hujan periode ulang 20 tahun.
Tabel II. 5 Hasil Perhitungan DDFC untuk masing-masing Periode Ulang
Gambar II. 6 Data Frequency Storm pada periode ulang 20 tahun
D. Control Specifications
Untuk melihat hidrograf dari total flow dari masing-masing subbasin, maka perlu memasukkan waktu durasi tinjauan
Gambar II. 7 Input waktu running Flood Q20
Untuk hujan intensitas tinggi dalam durasi singkat, Interval 15 menit cukup pendek untuk menangkap perubahan aliran air yang cepat dan memberikan gambaran yang lebih akurat tentang perkembangan banjir.
E. Grafik Debit Banjir Pada Setiap Subbasin
Grafik II. 1 Run FloodQ20 Subbasin 1
Grafik II. 2 Run FloodQ20 Subbasin 2
Grafik II. 3 Run FloodQ20 Subbasin 3
Grafik II. 4 Run FloodQ20 Subbasin 4
Grafik II. 5 Run FloodQ20 Subbasin 5
Grafik II. 6 Run FloodQ20 Subbasin 6
Grafik II. 7 Run FloodQ20 Sink
Grafik II. 8 Grafik total flow pada setiap subbasin dengan Koefisien GW perhitungan
Jika koefisien GW besar, tanah tidak banyak menyerap air, sehingga lebih banyak air hujan yang mengalir cepat ke sungai melalui aliran permukaan (runoff), meningkatkan potensi banjir. Dalam hal ini, semakin besar DAS, semakin besar pula volume air yang langsung mengalir ke sungai, meningkatkan risiko banjir, hal ini dapat dilihat dari Total Flow terbesar yaitu
Subbasin 4 yang paling luas, dan S6 yang paling kecil.
Gambar II. 9 Grafik total flow per subbasin dengan
Koefiesien GW 20
Sebaliknya, jika koefisien GW kecil, tanah lebih banyak menyerap air, mengurangi runoff, dan memperlambat aliran ke sungai.
Ini menyebabkan meskipun DAS besar, potensi banjir menjadi lebih rendah karena sebagian besar air diserap oleh tanah dan mengalir lebih lambat ke sungai, yang dibuktikan pada Subbasin 4, yang memiliki DAS terbesar, ternyata tidak memiliki total flow terbesar.
Grafik Total Flow dengan Koefisien GW 20, menunjukan bahwa pada subbasin 2 (S2) mengalami alirannya tinggi per menitnya berada pada >100 m3/s, dan subbasin 6 (S6) alirannya menjadi yang terkecil dengan total flow sebesar < 20 m3/s. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti, S2 mengalami total flow yang besar disebabkan karena kemungkinan sub-basin tersebut yang menerima curah hujan lebih tinggi atau lebih intens yang akan menghasilkan debit yang lebih besar dibandingkan dengan sub- basin lain dalam DAS yang sama. Hujan dengan durasi lama dan intensitas tinggi dapat meningkatkan limpasan permukaan.
Untuk Grafik Total Flow dengan Koefisien GW sesuai perhitungan, menunjukan pada Subbasin 4 (S4) mengalami alirannya tinggi per menitnya berada pada >200 m3/s alirannya menjadi yang tebesar dengan luas terbesar pula, pada Subbasin 6 (S6) alirannya menjadi yang terkecil dengan total flow sebesar < 20 m3/s, ini dapat terjadi karena pengaruh koefisien GW yang merupakan karakteristik DAS Majalaya, yang lebih besar dari 20, Debit maksimum yang melimpas juga berbeda, selain itu ada pengaruh dari luas DAS yang berbeda beda.
Analisis ini bertujuan untuk memahami hubungan antara curah hujan (R20) dan debit aliran (Flood Q20) pada setiap Sub- DAS, dengan memperhatikan interval waktu 15 menit, didapatkan bahwa debit tertinggi terjadi sekitar 2 jam setelah puncak hujan, analisis ini membantu untuk mengeksplorasi bagaimana curah hujan mempengaruhi aliran permukaan dalam rentang waktu tertentu. Dengan mengetahui durasi waktu tunda sekitar 2 jam setelah puncak hujan, dapat dirancang langkah- langkah mitigasi banjir yang lebih tepat.
Selain itu, analisis ini berperan dalam mengevaluasi kapasitas sistem drainase dan saluran air, untuk memastikan apakah mereka dapat menangani volume air yang besar dalam periode tersebut.