Gambar 2.1 Siklus Hidrologi (Bedient & Huber 1988).

Transkripsi

1 I. PENAHULUAN 1.1 Latar Belakag AS Clwug merupaka salah satu AS petg bag wlayah Jawa Barat terutama daerah Bogor da KI Jakarta. Kejada bajr d KI Jakarta sergkal dsebabka oleh melmpahya huja yag jatuh d kawasa AS tersebut terutama d daerah hulu. AS Clwug mempuya karakterstk meark, betuk alra meyempt d baga hlr da melebar d baga hulu. Alra ar berasal dar arah selata ke utara Jakarta. Baga hulu AS berada pada ketgga m dpl, dega luas wlayah sektar 148 km. Salah satu tujua pegelolaa AS adalah utuk mecapa terwujudya kods tata ar yag optmal. Kods tata ar tersebut dapat dkeal dar sfat alra suga sebaga luara AS. Alra suga sagat dpegaruh oleh sfat-sfat masuka AS yag berupa huja da karakterstk fsk daerah pegalra. Iformas da data masuka maupu luara AS dapat dperoleh dega cara pegamata da pegukura kejada huja da debt suga pada suatu tempat dega jagka waktu pegukura yag cukup memada. Karakterstk fsk AS juga dapat dketahu berdasarka deskrps kods permukaa laha. Berbaga model smulas hdrolog yag meeragka proses perubaha masuka huja mejad luara AS berupa debt suga telah bayak dkembagka, salah satuya adalah HEC-HMS (Hydrologc Egeerg Ceter- Hydrologc Modellg System). HEC-HMS adalah program yag dracag utuk mesmulaska respo hdrolog dalam betuk alra lmpasa permukaa dar suatu AS dega curah huja sebaga kompoe masukaya. HEC-HMS merupaka pegembaga dar model HEC-1. Hasl keluara program adalah perhtuga hdrograf alra suga pada lokas yag dkehedak dalam AS. 1. Tujua Peelta Peelta bertujua utuk : 1. Meetapka hdrograf alra HEC-HMS serta meetuka metode yag palg sesua utuk AS Clwug baga hulu datara metode hdrograf satua stetk Syder, SCS da Clark.. Memperkraka debt bajr berdasarka pola perubaha pegguaa laha da curah huja hara maksmum. II. TINJAUAN PUSTAKA.1 Sklus Hdrolog Kosep sklus hdrolog merupaka sesuatu yag bergua sebaga ttk awal utuk mempelajar hdrolog secara akadems (Lsley et al 198). Sklus hdrolog (hydrologc cycle) adalah proses perpdaha ar secara kotu dar samudera ke atmosfer, ke taah da kembal lag ke laut (Vessma et al 1977). Secara sederhaa, sklus dmula dega peguapa ar dar laut. alam kods tertetu, uap tersebut terkodesas membetuk awa yag pada akhrya dapat meghaslka presptas. Sebaga besar presptas yag jatuh ke bum utuk semetara waktu aka tertaha pada taah d dekat tempat a jatuh, da pada akhrya dkembalka lag ke atmosfer oleh peguapa (evaporas) da traspras oleh taama. Sebaga ar mecar jalaya sedr melalu permukaa da baga atas taah meuju suga, semetara laya meembus masuk lebh jauh ke dalam taah da mejad baga dar arbum (groudwater). bawah pegaruh gaya gravtas, bak alra permukaa (surface streamflow) maupu alra arbum (baseflow) bergerak meuju tempat yag lebh redah, megs alra suga da pada akhrya dapat megalr ke laut. Gambar.1 Sklus Hdrolog (Bedet & Huber 1988).. aerah Alra Suga (AS) aerah alra suga (AS) adalah daerah yag dbatas puggug-puggug guug dmaa ar huja yag jatuh pada daerah tersebut aka dtampug oleh puggug guug tersebut da dalrka melalu sugasuga kecl ke suga utama (Asdak 1995). alam Peratura Pemertah No.33 Tahu 1977 tetag AS, dbataska sebaga suatu daerah tertetu yag betuk da sfat alamya sedemka rupa sehgga merupaka suatu 1

2 kesatua dega suga da aak sugaya yag melalu daerah tersebut dalam fugs utuk meampug ar yag berasal dar curah huja da sumber laya. Betuk da ukura AS, kemrga permukaa taah da suga/salura ar, da kerapata suga adalah karakterstk AS yag relatf berhubuga. Masg-masg karakterstk AS tersebut, secara bersamasama aka mempegaruh respo AS terhadap terjadya suatu huja tertetu. Semetara, sstem taam da keadaa taah adalah kompoe AS yag bersfat damk da apabla vegetas dubah dalam batas tertetu dapat mempegaruh respo alra ar dalam AS terhadap curah huja tertetu (Asdak, 1995)..3 Presptas Presptas adalah masuka utama bag sklus hdrolog. Betuk utamaya adalah huja, salju da huja es da beberapa varas betuk la sepert germs da huja yag bercampur dega salju (sleet). Presptas dperoleh dar atmosfer, betuk da kuattasya dpegaruh oleh faktor-faktor klm yag la sepert ag, suhu da tekaa atmosfer (Vessma et al 1977). Curah huja yag dbutuhka utuk peyusua suatu racaga pemafaata ar da pegedala bajr adalah curah huja rata-rata seluruh daerah yag bersagkuta, buka curah huja pada ttk tertetu. Curah huja dsebut curah huja wlayah yag dperkraka dar beberapa ttk pegamata curah huja (Sosrodarsoo da Takeda 003). Terdapat beberapa tekk perhtuga curah huja wlayah dar pegamata d beberapa ttk, yatu metode rata-rata aljabar, metode polgo Thesse, da metode sohyet. Jka ttk-ttk pegamata d dalam suatu daerah tdak tersebar merata, maka cara perhtuga curah huja wlayah dlakuka dega memperhtugka daerah pegaruh tap ttk pegamata. Curah huja wlayah metode Thesse dhtug dega rumus : R 1 1 A R A dmaa, R curah huja wlayah (mm), A luas wlayah yag mewakl tap ttk pegamata, R curah huja d tap ttk pegamata (mm). Perhtuga luas wlayah metode Thesse ddasarka atas luas polgo yag dgambar dar gars bag tegak lurus pada ssss segtga yag meghubugka ttk-ttk pegamata..4 Aalss Frekues Perode ulag serg dpaka sebaga peggat probabltas utuk melukska suatu kejada recaa. Perode ulag dartka sebaga selag waktu rata-rata (sejumlah tahu) suatu kejada aka dsama atau dlampau (Seyha 1990). Jka suatu kejada ekstrm rata-rata terjad setap 5 tahu sekal, maka probabltas atau peluag kejada tersebut sebesar 1/5 0,04 atau 4 perse. Hubuga atara perode ulag T, dega probabltas P, adalah T 1/P. Hubuga merupaka defs dasar dalam hdrolog statstk (Haa 1977). Aalss frekues dguaka utuk meetuka perode ulag kejada huja hara maksmum. Persamaa umum aalss frekues meurut Chow (1964) dapat dbuat dalam betuk : X T X + SK T dmaa, X T adalah besar atau la suatu kejada X dega perode ulag T tahu, X adalah harga rata-rata la pegamata, K T adalah faktor frekues, da S adalah stadar devas. Nla faktor frekues berbeda utuk setap tpe dstrbus. Beberapa macam tpe dstrbus dataraya adalah : (1) dstrbus ormal, () dstrbus log ormal, (3) dstrbus la ekstrm Gumbel tpe I, serta (4) dstrbus log Pearso tpe III. srbus la ekstrm Gumbel tpe I da log Pearso tpe III serg dpaka utuk aalss frekues kejada ekstrm..5 Lmpasa Huja efektf atau huja lebh (excess precptato) merupaka huja yag meyebabka terjadya lmpasa (ruoff). Besarya curah huja efektf yag terjad pada suatu AS aka dpegaruh oleh keadaa laha setempat (laduse) da karakterstk AS. Secara gars besar huja efektf dperoleh dar peguraga curah huja yag turu (gross precptato) dega besarya fltras, terseps, depres da evapotraspras atau dsebut sebaga precptato loss. Lmpasa adalah baga dar presptas yag terdr atas gerak gravtas ar da tampak pada salura permukaa dar betuk permae maupu terputus-putus (Chow 1964).

3 Lmpasa yag dhaslka oleh suatu AS merupaka hasl proses yag ada d dalam AS. Faktor-faktor yag mempegaruh lmpasa dapat dkelompokka mejad dua, yatu eleme meteorolog yag dwakl oleh curah huja, serta eleme daerah pegalra yag meyataka sfat-sfat fsk daerah pegalra (Sosrodarsoo da Takeda, 003). Hasl lmpasa dar AS d suatu tempat basaya dsajka dalam betuk tabel maupu grafk. Grafk kotyu yag meggambarka feomea alra (tgg muka ar, debt, kecepata dll) dega waktu dsebut hdrograf. Umumya ada dua macam hdrograf, yatu : hdrograf tgg muka ar (stage hydrograph) da hdrograf alra (dscharge hydrograph)..6 Hdrograf Satua Hdrograf satua ddefska sebaga hdrograf lmpasa lagsug yag dsebabka oleh curah huja efektf dega testas seragam jatuh merata dseluruh daerah alra suga dega duras yag khas. Satua huja efektf basaya 1 mm atau satua lmpasa lagsug setebal 1 mm d seluruh AS. Utuk meghtug debt bajr megguaka metode hdrograf satua, dperluka curah huja efektf sebaga masuka. Persamaa umum yag dguaka utuk merubah hetograf huja efektf mejad lmpasa adalah : Q 1 PU j dmaa Q adalah ordat lmpasa ke-, P adalah curah huja efektf, da U j adalah ordat dar hdrograf satua (j + 1)..7 Hdrograf Satua Stetk Hdrograf satua stetk merupaka hdrograf satua yag dhaslka dar parameter-parameter fsk suatu AS. Parameter hdrograf satua stetk yag dkemukaka adalah waktu teggag (tme lag, t l ), waktu dasar (tme base, t b ), da debt pucak (peak dscharge, Q p ). Secara gars besar ada tga tpe hdrograf satua stetk, yatu: 1) Berdasarka hubuga karakterstk hdrograf dega karakterstk AS (model Syder, 1938). ) Berdasarka pada model smpaa AS (model Clark, 1945). 3) Berdasarka pada hdrograf satua yag tdak berdmes (model SCS, 197). Model Syder pada dasarya meetuka hdrograf satua stetk yag dhtug berdasarka rumus emprs da koefse emprs, dega meghubugka kompoe hdrograf satua da karakterstk AS. Parameter yag meetuka betuk hdrograf satua adalah luas AS, pajag suga utama, da pajag suga utama yag dukur dar tempat pegamata (outlet) sampa dega ttk pada suga utama yag berjarak palg dekat dega ttk berat AS (legth to cetrod). Clark (1945) meuruka hdrograf satua stetk suatu AS berdasarka dua proses petg selama trasformas curah huja efektf mejad lmpasa, yatu: Traslato atau pergeraka huja efektf dar tempat asalya melalu draase sampa ke outlet, da Atteuato atau peguraga besarya debt alra akbat adaya baga dar huja efektf yag tersmpa dalam AS. Proses traslas ddasarka pada kurva luas-waktu (tme-area), yag mecrka kotrbus luas smpaa AS terhadap debt alra sebaga fugs dar waktu, da waktu kosetras (tme of cocetrato, t c ), sedagka proses atteuato ddasarka pada model lear reservor. McCue (198) meyebutka bahwa model SCS megguaka hdrograf satua tak berdmes berdasarka pada aalss yag ekstesf dar data pegamata. Model SCS dkembagka utuk daerah dega curah huja seragam. Nla debt pucak (Q p ) da waktu mecapa pucak (t p ) destmas dega megguaka model sederhaa hdrograf satua segtga, sepert dtujukka pada Gambar.. Gambar. Hdrograf satua segtga model SCS. 3

4 .8 Alra asar Alra dasar (baseflow) merupaka alra ar d suga pada saat tdak terjad lmpasa. Alra dasar terjad akbat lmpasa yag berasal dar kejada presptas terdahulu yag tersmpa secara temporer dalam suatu AS, dtambah dega lmpasa subpermukaa yag tertuda dar suatu kejada huja. Pemsaha alra dasar dar total lmpasa dperluka utuk meghtug alra lagsug yag atya dpaka utuk membuat hdrograf satua. Pemsaha alra dasar dar total lmpasa ddasarka pada aalss terhadap kurva reses (recesso curve). Pada umumya kurva reses dekspreska dalam betuk persamaa ekspoesal (USACE 000): t Q Q k t o dmaa, Q t adalah debt pada perode waktu t, Q o adalah debt awal (pada t0), da k adalah kostata reses..9 Peelusura Bajr Peelusura bajr (routg) dguaka utuk mempredks varas temporal da spasal dar suatu gelombag bajr yag merambat sepajag alra suga ataupu reservor, atau bsa juga dguaka utuk mempredks alra outflow hdrograf dar suatu AS berdasarka put curah huja. Tekk peelusura bajr secara umum dapat dklasfkas mejad dua kategor: peulusura bajr hdrologs da peelusura bajr hdrolk (Vessma et al 1977). Peulusura bajr secara hdrologs dbagu berdasarka persamaa kotutas dega beberapa aalss da asums megea hubuga atara smpaa dega alraya d dalam sstem. Peelusura bajr secara hdrolk lebh kompleks da lebh akurat dbadgka secara hdrologs, karea meggabugka persamaa kotutas da persamaa mometum utuk alra tak jeuh pada salura terbuka. Betuk persamaa dferesal dar alra tak jeuh tersebut basaya dpecahka dega metode umerk, bak secara mplst maupu eksplst dega batua program komputer. Metode yag palg umum dguaka utuk peulusura bajr hdrologs adalah metode Muskgum yag dkembagka oleh Mc Carthy (1938), berdasarka persamaa kotutas da hubugaya dega smpaa yag bergatug pada flow da outflow. Smpaa dalam salura pada perode waktu tertetu dekspreska dalam betuk persamaa (Chow 1959): m / m / b[ xi + ( 1 x) O ] S m / a Metode Muskgum megasumska la m / 1 da b / a k, sehgga meghaslka betuk ler: S K xi + ( 1 x) O [ ] dmaa, K adalah waktu tempuh (travel tme), da x adalah faktor pembobot, laya berksar atara 0 0,5. Betuk persamaa Muskgum adalah: O C0 I + C1I1 + CO1 dmaa, Kx + 0,5Δt C0 Kx + 0,5Δt C1 K Kx 0,5Δt C K Kx + 0, 5Δt ega megetahu la parameter K, x, da Δt, la-la koefse C 0, C 1 da C dapat segera dtetuka..10 Model HEC-HMS HEC-HMS merupaka salah satu program pemodela sstem hdrolog yag dmlk US Army Corps of Egeers (USACE) yag dbagu oleh Hydrologc Egeerg Ceter (HEC) sebaga peggat dar program HEC-1. ega beberapa kemampua tambaha serta tampla graphcal user terface mejadka HEC-HMS lebh memlk keuggula dbadgka program terdahuluya tersebut. HEC-HMS ddesa utuk mesmulas respo lmpasa permukaa dar suatu AS akbat put curah huja dega merepresetaska AS sebaga suatu sstem hdrolog dega kompoe-kompoe hdrolka yag salg berhubuga (topologc tree dagram). Setap kompoe memodelka suatu aspek dar proses huja-lmpasa utuk suatu subas dar keseluruha AS. Hasl luara program adalah perhtuga hdrograf alra suga pada lokas yag dkehedak dalam AS (USACE 000). 4

5 alam HEC-HMS, proses huja-lmpasa yag terjad dalam suatu AS dbag mejad eam kompoe utama (Gambar.3): meteorolog loss drect ruoff (lmpasa lagsug) baseflow (alra dasar) routg (peelusura bajr) reservor Perhtuga pertama dlakuka pada kompoe meteorolog. Pada kompoe, aalss meteorolog dlakuka terhadap data presptas, dmaa dupayaka agar curah huja terdstrbus ke seluruh AS secara spasal (dega cara terpolas, ekstrapolas) da temporal (pegsa data yag tdak terukur, pembagkt data presptas hpotess). Curah huja yag terdstrbus spasal da temporal aka jatuh bak pada pemukaa pervous maupu mpervous. Sebaga huja yag jatuh pada permukaa pervous aka hlag akbat terseps, fltras, evaporas da traspras, yag dmodelka dalam kompoe loss. Curah huja efektf yag berasal dar kompoe loss aka berkotrbus terhadap alra lmpasa lagsug da alra arbum dalam akufer. Curah huja yag jatuh pada permukaa mpervous aka lagsug mejad lmpasa tapa megalam berbaga betuk kehlaga (losses), yag dtrasformas mejad alra permukaa (overlad flow) dalam kompoe drect ruoff. Pergeraka ar dalam akufer dmodelka dalam kompoe baseflow. Bak baselow maupu overlad flow aka megalr pada salura suga. Proses traslato da atteuato alra suga aka dsmulas pada kompoe routg. Terakhr, efek dar fasltas hdrolk (beduga) da cekuga alam (daau, kolam, laha basah) aka dmodelka dalam kompoe reservor. III. METOOLOGI 3.1 Waktu da Tempat Peelta Peelta dlakuka pada bula esember 005 sampa dega Jauar 007, d Laboratorum Klmatolog, eparteme Geofska da Meteorolog IPB, Bogor. aerah kaja peelta adalah AS Clwug baga hulu dega luasa sektar 148 km, yag terletak atara 06 o o 50 LS da 106 o o 00 BT. Secara admstratf terletak d wlayah Kabupate da Kotamadya Bogor, Jawa Barat. Meteorolog Curah Huja Loss Permukaa Pervous Permukaa Impervous rect Ruoff Losses rect Ruoff Baseflow Akufer Routg Baseflow Salura Suga Reservor Operator Reservor Outlet AS Gambar.3 huja-lmpasa yag drepresetaska model HEC-HMS (Cuderlk & Smoovc 004) 5