KOMPARASI DEBIT ANALITIK METODE MOCK DENGAN DEBIT TERUKUR CATCHMENT AREA BOGOWONTO TERUKUR DI STASIUN PUNGANGAN

Transkripsi

1 KOMPARASI DEBIT ANALITIK METODE MOCK DENGAN DEBIT TERUKUR CATCHMENT AREA BOGOWONTO TERUKUR DI STASIUN PUNGANGAN Bambang Sulistiono 1 dan Agustiadi Wiradiputra 2 1 Program Studi Teknik Sipil FTSP UII, bambangsulis33@gmail.com, b.sulistiono@yahoo.com 2 Program Studi Teknik Sipil FTSP UII, agustiadiwiradiputra@gmail.com ABSTRAK Salah satu metode pengalihan hujan menjadi aliran yang sering dipakai di Indonesia adalah metode Mock, karena kemudahannya dalam penerapan dan kebutuhan data yang relative sedikit. Namun demikian, hasil analisis perlu dikalibrasi kecocokannya dengan debit terukur. Untuk kepentingan studi kecocokan debit analitik dengan terukur tersebut diujikan pada daerah tangkapan sungai Bogowonto terukur di Pungangan. Analisis didasarkan pada peta RBI yang didigitasi menggunakan program Arcview GIS Hujan kawasan selama 5 tahun dianalisis dengan metode polygon Thiessen. Analisis ET 0 digunakan metode Penman-Monteith sesuai RSNI T , selanjutnya nilai debit harian analitik dianalisis dengan metode Mock. Debit terukur didasarkan pada data sekunder pada lokasi pengukuran debit. Dari analisis komparasi didapat nilai koefisien korelasi, volume error dan uji F untuk menentukan kecocokan antara debit analitik dengan debit terukur. Selanjutnya dibuat grafik perbandingan hasil kalibrasi debit analitik dengan debit terukur untuk mempermudah pemahaman dari hasil analisis. Hasil penelitian menunjukan bulan memenuhi criteria nilai koefisien korelasi, volume error dan uji F dari tahun 2008 sampai tahun 2012 adalah: bulan April untuk tahun 2008, sedangkan untuk tahun 2009 adalah bulan Januari, Februari, dan Desember. Pada tahun 2010 adalah bulan Oktober dan November, sedangkan untuk tahun 2011 adalah bulan Januari, Februari dan Mei, terakhir untuk tahun 2012 pada bulan Januari dan Maret. Parameter koefisien infiltrasi, exposed surface dan konstanta resensi aliran sangat berpengaruh terhadap besaran debit bulan basah tetapi tidak berpengaruh terhadap besaran debit bulan kering. Kata kunci: Metode Mock, debit, Evapotranspirasi, Penman-Monteith, Bogowonto 1. PENDAHULUAN Dalam perencanaan proyek-proyek bangunan air, seperti: PLTA, PDAM dan irigasi, sangat memerlukan data debit. Apabila tidak tersedia cukup data debit maka perlu mengestimasikan debit dengan pendekatan modelling hujanaliran. Menurut BAPPENAS (2007) salah satu metode pendekatan modelling hujan-aliran yang sering digunakan di Indonesia adalah metode Mock karena penerapannya mudah dan data yang digunakan relatif lebih sedikit. Metode Mock dikembangkan berdasarkan siklus hidrologi yang memperhitungkan volume air masuk berupa hujan, volume air keluar berupa infiltrasi, perkolasi dan evapotranspirasi, volume air yang melimpas dan volume air yang disimpan dalam tanah. Metode Mock dapat digunakan untuk menganalisis besarnya debit pada suatu daerah aliran sungai untuk durasi tertentu, seperti: debit tahunan, bulanan, tengah-bulanan atau harian. Data yang digunakan untuk memperkirakan debit berupa data hujan, data klimatologi, luas dan penggunaan lahan dari cathment area. Agar didapatkan estimasi mendekati empiric, maka perlu dilakukan komparasi debit analitik dengan debit terukur. Dari komparasi tersebut akan terlihat tingkat kecocokan dan parameter yang mempengaruhi debit analitik metode Mock. Dari ketersediaan data dipilih lokasi penelitian sungai Bogowonto terukur di Pungangan. 2. TUJUAN Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui tingkat kecocokan antara debit analitik metode Mock dengan debit terukur, serta untuk mengetahui paramenter-parameter yang mempengaruhi besaran debit analitik metode Mock. 235

2 3. METODE Metode penelitian adalah deskriptik-analitik yang mendasarkan pada data-data sekunder seperti Rupa Bumi Indonesia (RBI), data hujan, dan data debit terukur. Perangkat lunak Arcview GIS dan MS Exell digunakan dalam analisis. Data hujan dipakai data hujan pada 8 stasiun hujan yang berada pada daerah tangkapan sungai Bogowonto (stasiun hujan Banyuasin, Kedungsai, Ngasinan, Guntur, Purworejo, Maron, Bener, dan Kepil) dari tahun 2008 sampai tahun 2012, data debit diambil dari stasiun debit Pungangan. Hujan kawasan dihitung dengan cara Thiessen. Bagan alir penelitian sebagaimana terlihat pada Gambar 1, di bawah ini. 4. EVAPOTRANSPIRASI METODE PENMAN-MONTEITH Metode Penman-Monteith merupakan metode analisis evapotranspirasi yang direkomendasikan Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) sebagai metode standar dalam menghitung nilai evapotranspirasi acuan (ET 0 ). Metode Penman-Monteith merupakan metode yang diadopsi dari metode Penman yang dikombinasikan dengan tahanan aerodinamik dan permukaan tajuk. Metode Penman mengalami berbagai perkembangan sehingga dapat digunakan untuk mengestimasi evapotranspirasi pada permukaan yang ditanami dengan menambahkan faktor tahanan permukaan (r s ) dan tahanan aerodinamik (r a ). Persamaan dan langkah penghitungan yang dipakai dalam analisis ET 0 menuruti RSNI T , Tata cara penghitungan evapotranspirasi tanaman acuan metode Penman-Monteith, Badan Standardisasi Nasional. Cara perhitungan ET 0 melalui 27 tahapan sebagaimana dijelaskan dalam RSNI T dimaksud. Gambar 1. Bagan Alir Penelitian 236

3 5. DEBIT ANALITIK METODE MOCK Metode Mock dikembangkan oleh Dr.F. J.Mock untuk memperkirakan besarnya debit suatu daerah aliran sungai berdasarkan konsep water balance. Metode Mock menganggap air hujan yang jatuh pada daerah aliran sungai (DAS) sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan menjadi limpasan langsung (direct run-off) dan sebagian lagi akan masuk ke tanah sebagai infiltrasi. Apabila kapasitas lengas tanah (soil moisture capacity) telah terlampaui, air akan mengalir ke bawah akibat gaya gravitasi sebagai perkolasi menuju aquifer jenuh sebagai air tanah (ground water) yang akhirnya akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow). Perpaduan aliran langsung di permukaan tanah (overland flow) dan aliran dasar (base flow) kemudian menjadi aliran sungai. Untuk skema terjadinya Base Flow dan Direct Run Off dapat dilihat pada Gambar 2 Gambar 2 Model Tanki Mock (Sumber: BAPPENAS, 2006) 6. KORELASI, VOLUME ERROR DAN UJI HOMOGENITAS Langkah-langkah untuk melalukan komparasi antara debit analitik dengan debit terukur tidak lepas dari pengertian di bawah ini, yang kemudian dipakai sebagai dasar analisis. 1. Koefisien korelasi (R) adalah harga yang menunjukkan besarnya keterkaitan antara nilai observasi dengan nilai simulasi, 2. Selisih volume atau volume error (VE) aliran adalah nilai yang menunjukkan perbedaan volume perhitungan dan volume terukur selama proses simulasi. Selisih volume (VE) aliran dikatakan baik apabila dapat menunjukkan angka tidak lebih dari 5%, 3. Dalam uji homogenitas digunakan adalah uji F (Anova). Maksud dilakukan analisa uj iini adalah apakah data simulasi mempunyai perbedaan yang nyata atau tidak dengan data debit pengukuran. Prinsip uji hipotesis ini adalah membandingkan variansi gabungan antara kelompok sampel (variance between sample) dengan varian kombinasi seluruh kelompok (variance between group) dimana dengan menghitung F hitung, lalu membandingkan dengan F tabel (Noor dkk, 2012). 7. HASIL ANALISIS Analisis dilakukan sebagaimana langkah-langkah dalam bagan alir penelitian. Demikian panjangnya data yang dianalisis untuk mendapatkan debit harian analitik, maka hasil analisis hanya ditampilkan untuk bulan Januari Analisis dimaksud meliputi hujan kawasan, hitungan ET 0, analisis debit Mock, dan korelasi antara debit analitik dan terukur sebagaimana terlihat pada Tabel 1 dan 2, serta Gambar 3 berikut ini. 237

4 8. PEMBAHASAN Dari hasil rekapitulasi komparasi debit analitik metode Mock dengan debit terukur catchment area Bogowonto dari tahun 2008 sampai 2012, untuk bulan kering dan lembap (P 200 mm/bulan) kecuali bulan April 2008 nilai volume error tidak ada yang memenuhi kriteria ( 5%), sehingga dianggap hasil komparasi debit tidak cocok. Oleh karena itu, dilakukan rekapitulasi bulan basah untuk menentukan kecocokan metode Mock dalam memperkirakan debit analitik. Komparasi debit analitik metode Mock dengan debit terukur cocok apabila memenuhi kriteria berikut ini: 1. Nilai koefisien korelasi (RE) 0,7 (derajat asosiasi tinggi) 2. Nilai volume error (VE) 5% 3. Hasil F hitung F tabel (Homogen) Besaran debit analitik metode Mock sangat tergantung pada jumlah presipitasi dan data groundwater pada hari sebelumnya. Nilai koefisien infiltrasi dan konstanta resesi aliran sangat mempengaruhi besaran nilai limpasan dan groundwater storage. 9. KESIMPULAN Berdasarkan dari hasil komprasi antara debit analitik dengan debit terukur diambil kesimpulan: 1. Hasil penelitian menunjukan bulan yang memenuhi kriteria nilai koefisien korelasi, volume error dan uji F dari tahun 2008 sampai tahun 2012 adalah sebagai berikut: a. Tahun 2008 pada bulan April b. Tahun 2009 pada bulan Januari, Februari dan Desember c. Tahun 2010 pada bulan Oktober dan November d. Tahun 2011 pada bulan Januari, Februari dan Mei e. Tahun 2012 pada bulan Januari dan Maret Semua bulan diatas kecuali bulan April 2008 merupakan bulan basah. Hal ini membuktikan metode Mock cocok untuk mengestimasikan debit analitik harian untuk bulan basah. 2. Hasil penelitian menunjukan pada bulan lembab dan kering nilai koefisien korelasi, volume error dan uji F didapat tidak memenuhi criteria cocok. Dengan demikian, membuktikan bahwa metode Mock kurang cocok mengistimasikan debit analitik untuk bulan lembap dan kering. 3. Parameter-parameter yang mempengaruhi seperti koefisien infiltrasi, exposed surface dan konstanta resensi aliran sangat berpengaruh terhadap besarnya nilai debit analitik pada bulan basah tetapi tidak terlalu pengaruh terhadap nilai debit analitik pada bulan kering sehingga masih didapat debit nol. DAFTAR PUSTAKA Asdak, C., 1995, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press.Yogyakarta. Badan Standardisasi Nasional, 2004, Tata cara penghitungan evapotranspirasi tanaman acuan dengan metode Penman-Monteith. RSNI T Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. Jakarta. BAPPENAS Identifikasi Masalah Pengelolaan Sumber Daya Air di Pulau Jawa (Buku 2), Prakarsa Strategi Pengelolaan Sumber Daya Air Untuk Mengatasi Banjir dan Kekeringan di Pulau Jawa. Direktorat Pengairan dan Irigasi, BAPPENAS. Jakarta. Buttafuoco, G., Caloiero, T., dan Coscarelli, R. (2010). Spatial Uncertainty Assesment in Modelling Reference Evapotranspiration at Regional Scale. J Hydrology Earth System Science Discuss. 7: DOI: /hessd Chow, V.M., Maidment, Mays, 1988, Applied Hydrology. McGraw-Hill. New York. FAO, 1999, Crop Evapotranspiration-Guideline for Computing Crop Water Requirement. FAO Corporate Document Repository. Indra, Z., Jasin, M.I., Binilang, A., dan Mamoto. J.D. (2012). Analisis Debit Sungai Munte Dengan Metode Mock Dan Metode Nreca Untuk Kebutuhan Pembangkit ListrikTenaga Air. Jurnal Sipil Statik. (Online). Volume 1 Nomor 1 ( Diakses 20 April 2014). Labedzki L, Geszke E, Bak Bog dan B, Slowinska S. (2011). Estimation of Reference Evapotranspiration using the FAO Penman-Monteith Method for Climatic Conditions of Poland. J Technology and Life Science

5 Mock, F.J., 1973, Land Capability Appraisal Indonesia. FAO of United Nation. Bogor. Trimaijon. 2010, Keandalan Analisa Metode Mock (Studi Kasus: Waduk PLTA Kota Panjang). Jurnal Teknobiologi,. (Online). Volume 1 Nomor 2 ( Diakses 20 April 2014). Tunas, I. G. (2007). Optimasi Parameter Model Mock untuk Menghitung Debit Andalan Sungai Miu. Jurnal SMARtek. (Online). Vol.5 No.1. ( Diakses 20 April 2014). Sri Harto, BR., 2001, Hidrologi: Teori, Masalah dan Penyelesaian, Nafiri Offset. Yogyakarta. Sri Harto, BR., 1993, Analisis Hidrologi. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Soemarto, C.D., 1999, Hidrologi Teknik. Erlangga, Jakarta. 239

6 Tabel 1. Perhitungan ETo metode Penman-Montheit untuk bulan Januari 2011 Tgl J Temp Kec. Angin RH ama Penyina e s e a P λ γ Δ δ ω s R a R s R nl R n ET o ( o ) (Km/hari) (%) (%) kpa kpa kpa MJ/kg kpa/ O C kpa/ O d r C rad rad MJ/m 2 /hr MJ/m 2 f R ns ε' /hr MJ/m 2 /hr MJ/m 2 /hr mm/hr Tabel 2. Perhitungan Debit Analitik metode Mock untuk bulan Januari

7 Debit Parameter DAS Januari P (mm) Ep (mm) ΔE N Ea (mm) ER (mm) SM (mm) WS (mm) I (mm) GWS (mm) BF (mm) DRO (mm) TRO (mm) Qcal (m 3 /det) Qobs (m 3 /det) Q obs Q cal Tanggal Gambar 3. Perbandingan antara Debit Terukur dengan Debit Analitik metode Mock bulan Januari

8 242