Gambar 3. Kurva pdf DAS waktu tempuh butir hujan di Sub DAS Cicatih

Transkripsi

1 Rodriguez-Iurbe dan Valdes (1979) dalam Kariwa (2002) yang menyaakan bahwa hidrograf sauan dapa diurunkan dari fungsi kerapaan probabilias (probabiliy densiy funcion/pdf) waku empuh seiap buir hujan dari iik erjauhnya di permukaan DAS sampai iik pelepasan (oule). Model H2U menghiung kurva pdf (kerapaan jaringan sungai) buir hujan berdasarkan dua parameer yang dapa dihiung secara mudah pada pea jaringan sungai yaiu n, order sungai maksimum menuru Srahler (Srahler, 1952) dan L raaan, yaiu panjang raa-raa jalur aliran Parameer model H2U merupakan parameer fungsi ransfer dienukan berdasarkan idenifikasi pea dan juga sudi lieraur. Parameer yang melipui penenuan order sungai maksimum (berdasarkan meode Horon yang dimodifikasi oleh Srahler) dan panjang alur hidraulik dilakukan berdasarkan analisis pea opografi dan jaringan sungai, sedangkan peneapan kecepaan aliran unuk lereng dilakukan berdasarkan sudi lieraur dan uji rial and error. Model simulasi H2U ini sudah digunakan oleh Budi Kariwa dalam Pemodelan Debi Berdasarkan Opimasi Parameer Fungsi Produksi, sudi kasus DAS Mikro Bunder, Gunung Kidul, Yogyakara dan Jonsen dalam Pemodelan Hidrograf Mennggunakan Pendekaan Geomorfologi, sudi kasus Sub DAS Cicaih-Cimandiri, Kabupaen Sukabumi. Parameer-parameer unuk Sub DAS Cicaih sebagai beriku: Tabel 1. Parameer-parameer Sub DAS Cicaih Parameer Fungsi Alihan Simbol Sauan Nilai Lraaan alur hidraulik jaringan sungai Lmax alur hidraulik jaringan sungai m L max m Order sungai maksimum n - 6 Kecepaan aliran pada jaringan sungai V RH m/s 2.05 Lraaan alur hidraulik pada l lereng o m 307 Lmax alur hidraulik pada lereng l max m 1764 Kecepaan aliran pada lereng V v m/s 0,04 Sumber: Jonsen 2006 Orde sungai menunjukkan ingka kerapaan jaringan sungai suau DAS. Salah L ρdas() sau cara penenuan orde sungai dengan menggunakan meode Srahler (1957). Alur hidraulik menunjukkan alur di aas permukaan anah yang dilalui aliran air yang berasal dari suau kejadian hujan. Alur hidraulik diukur dari mulai iik jauh buir hujan hingga iik keluaran DAS. Alur hidraulik dapa berupa cekungan permanen yang eramai secara visual di lapang sehingga dapa dipeakan (alur hidraulik jaringan sungai) maupun alur hidroulik arifisial yang idak eramai sehingga diasumsikan sebagai alur yang memoong garis konur, yang erbenuk karena gerakan mengalir dari air akiba graviasi bumi (alur hidraulik lereng) pdf Sub DAS Cicaih (ρdas) VRH = 2,05m/s; Vv=0,04 m/s; = 1 jam Waku () dalam jam Gambar 3. Kurva pdf DAS waku empuh buir hujan di Sub DAS Cicaih Pdf DAS menunjukkan waku yang dibuuhkan buir hujan yang jauh di iik erjauh permukaan DAS unuk mencapai oule DAS. Pada Sub DAS Cicaih iik puncak kurva pdf waku empuh buir hujan mencapai iga jam (Jonsen 2006). III. METODOLOGI III.1. Waku dan Tempa Peneliian dilakukan selama bulan Mei-Desember Pengolahan daa dilakukan di Lab. Hidromeeorologi, Deparemen Geofisika dan Meeorologi, IPB. III.2. Bahan dan Ala Bahan yang diperlukan dalam peneliian ini dianaranya adalah : 1. Daa curah hujan per jam Kecamaan Ciemas ahun Daa curah hujan harian Sub DAS Cicaih yang di ukur di enam pos pengukur hujan (Cipeundeuy, Ciuara-Cicurug, Sekarwangi, 4

2 Cibodas, Cikembang dan Cikembar) ahun Daa debi sungai per jam Sub DAS Cicaih ahun 2000 yang diukur di PLTA Ubrug. Ala-ala yang digunakan adalah seperangka kompuer dengan sofware Microsof Office 2003 III.3. Meode Peneliian 1. Penenuan Curah Hujan Wilayah Penenuan curah hujan wilayah dilakukan dengan menggunakan meode Poligon Thiessen dari enam pos pengamaan curah hujan dengan baas poligon dibua menggunakan arc view. Persamaan unuk menenukan curah hujan wilayah sebagai beriku: A1 R1 + A2 R An Rn R = A1 + A An dimana : R = Curah hujan wilayah (mm) n = jumlah pos pengamaan R n =curah hujan di iap pos pengamaan A n =luas daerah pengamaan. Gambar 4. Pea Plo Sasiun dan Pembagian poligon Sub DAS Cicaih 2. Meode Disagregasi Empirik Unuk inpu model H2U dibuuhkan daa hujan jam-jaman, sedangkan di daerah Sub DAS Cicaih idak erdapa daa hujan jam-jaman oleh karena iu pendugaan curah hujan jam-jaman dienukan dengan menggunakan meode disagregasi empirik. Meode ini dilakukan dengan cara meliha pola curah hujan di luar daerah kajian yang memiliki karakerisik yang sama dengan Sub DAS Cicaih. Dalam peneliian ini digunakan Kecamaan Ciemas, karena hanya di pos pengamaan Ciemas yang memiliki daa Curah hujan jam-jaman. Seelah mendapakan pola curah hujan di kecamaan Ciemas, disagregasi curah hujan wilayah di Sub DAS Cicaih dengan menggunakan asumsi dan cara sebagai beriku: 5

3 Gambar 5. Pea Topografi Kabupaen Sukabumi Asumsi : 1. Pola hujan jam-an di Sub DAS Cicaih, dianggap sama dengan pola hujan di pos pengama hujan Ciemas, dimana leak pos ersebu erliha pada Gambar Curah hujan yang di sineis adalah CH > 16 mm, karena di asumsikan bahwa CH < 16 mm idak menghasilkan limpasan. 3. Awal dan lama erjadinya hujan diambil dari kejadian hujan yang paling sering muncul. Pendugaan curah hujan sesaa (perjam) dilakukan dengan meliha pola curah hujan sesaa pada sasiun yang memiliki karakerisik yang hampir mirip dengan daerah kajian. a) Plo grafik inensias dengan waku erjadinya hujan, seiap kejadian hujan. b) Bua grafik normalized rainfall inensiy i() i = J i () = normalize rainfall inensiy J = jeluk hujan i() = inensias hujan c) Curah hujan sineik dienukan berdasarkan grafik normal rainfall inensiy ersebu dengan mengalikan nilai normalized dan curah hujan wilayah di Sub DAS Cicaih. 3. Perhiungan Aliran Permukaan Aliran permukaan dihiung menggunakan model H2U. Model H2U erdiri dari model fungsi produksi dan model fungsi alihan. Model Fungsi Produksi Fungsi produksi dieapkan menggunakan koefisien aliran permukaan, dengan rumus sebagai beriku : Vr * 1000 Kr = S * P dimana: Kr: Koefisien aliran permukaan Vr:Volume aliran permukaan (m 3 ) S : Luas DAS (m 2 ) P : Tinggi hujan oal dalam sau kejadian hujan (mm) Inensias hujan neo dapa diperoleh dengan mengalikan anara koefisien aliran limpasan dengan inggi hujan iap jamnya, dimana : Pn ()= Kr * P() Dengan: Pn () : Inensias hujan neo pada waku P() : Inensias hujan dalam waku Model Fungsi Alihan Fungsi alihan dihiung berdasarkan aplikasi model H2U dengan menghiung kurva pdf (probabiliy densiy funcian) buir 6

4 hujan. Kurva pdf buir hujan unuk sudi kasus Sub DAS Cicaih didapa dari hasil peneliian Jonsen yang berjudul Pemodelan Hidrograf Menggunakan Pendekaan Geomorfologi (Sudi Kasus Sub DAS Cicaih), dengan rumus sebagai beriku: ρ DAS ( ) = ρ ( ) ρ ( ) v RH ρ DAS () :pdf DAS sebagai fungsi waku. ρ v () :pdf lereng sungai sebagai fungsi waku. ρ RH () :pdf jaringan sungai sebagai fungsi [ Pn ( ) ρ ( )] Q ( ) = S DAS Q() : debi aliran permukaan pada waku S : luas DAS Pn() : inensias hujan neo pada waku ρ() : pdf waku empuh buir hujan pada waku (dihiung dari pdf panjang alur hidraulik berdasarkan peneapan kecepaan aliran) : simbol konvolusi Unuk mensimulasi debi digunakan persamaan sebagai beriku : Tabel 2. Conoh hasil dari pdf DAS dan inensias hujan neo. (jam) n pdf DAS (ρ DAS ()) ρ 1 ρ 2 ρ 3... ρ n Pn ()(mm/s) Pn 1 Pn 2 Pn 3... Pn Tabel 3. Meode Perhiungan Konvolusi Debi Sungai Debi ke- Konvolusi Debi (m 3 /deik) Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5... Q Pn 1 *ρ 1 *S ((Pn 2 *ρ 1 ) + (Pn1* ρ 2 ))*S ((Pn 3 *ρ 1 ) + (Pn 2 *ρ 2) + (Pn 3 * ρ 3 ))*S ((Pn 4 *ρ 1 ) + (Pn 3 *ρ 2 ) + (Pn 2 * ρ 3 ) + (Pn 1 *ρ 4 ))*S ((Pn 5 *ρ 1 ) + (Pn 4 *ρ 2 ) + (Pn 3 * ρ 3 ) + (Pn 2 *ρ 4 )+(Pn1* ρ 3 )*S... Pn * ρ n *S 3. Aliran Dasar (Baseflow) Unuk pendugaan aliran dasar dilakukan dengan menggunakan meode koefisien resesi yang didapa dari pemisahan aliran permukaan dan aliran dasar (eknik pemisahan hidrograf). Teknik pemisahan hidrograf dilakukan unuk memisahkan aliran permukaan (direc runoff) dan aliran dasar (base flow). Meode yang digunakan dalam pemisahan ersebu adalah sraigh line mehod (penarikan garis lurus). Analisis dilakukan dalam beberapa ahap, yaiu: Memplo kurva debi (m 3 /s) dengan waku. Menenukan iik mulai erjadinya aliran permukaan dan wakunya sampai iik berakhirnya melalui ujung kurva yang menurun (recession curve) yang dijabarkan dalam persamaan: Q = Qo exp (-k) Q = iik akhir erjadinya aliran permukaan Qo = iik awal erjadinya aliran permukaan k = konsana penurunan (recession consan) Unuk mencari nilai k dari persaman kurva resesi, dengan menurunkan persamaan di aas menjadi : ln Q 0 ln Q k = Masukkan nilai k ke persamaan Q = Q o exp(-k) diperoleh nilai Q dan wakunya. Tarik garis lurus iik Qo dan Q diperoleh persaman garis linier hubungan Qo, o, Q dan dengan y = a-bx dimana sumbu y= base flow dan sumbu x= waku kumulaif 7

5 Masukan nilai waku kumulif pada persamaan linier sehingga diperoleh nilai base flow 4. Pengujian Model Unuk mengevaluasi kualias hasil simulasi, dilakukan uji perbandingan anara debi pengukuran dengan debi simulasi menggunakan koefisien kemiripan F (Nash dan Sucliffe, 1970): F n i= 1 = 1 n ( Qobs ( ) Qsim( ) ) 2 ( Qsim( ) Qobs ) i= 1 2 Curah Hujan F = koefisien Nash dan Sucliffe (F 1; F=1, simulasi sempurna) Q obs () = debi pengukuran pada waku ke (m 3 /s) Q sim () = debi simulasi pada waku ke- (m 3 /s) Q obs = debi pengukuran raa-raa (m 3 /s) Hasil uji F dalam simulasi debi dibagi kedalam iga krieria, yaiu buruk (F<0,5), sedang (0,5>F<0,7) dan baik (F>0,7). Penenuan Kejadian Hujan idak ya Model H2U Hidrograf Model Baseflow Q = Qo exp k*δ Pengukuran Debi Sungai Debi hasil simulasi idak Ya Analisis Gambar 6. Diagram Alur Peneliian 8

6 IV. KEADAAN UMUM DAERAH KAJIAN Sub DAS Cicaih merupakan anak sungai dari DAS Cimandiri. DAS ersebu ermasuk daerah Kabupaen Sukabumi, Provinsi Jawa Bara dan erleak anara BT dan LS dengan luas ha aau 530 km 2. Terdiri dari lima sub-sub DAS yaiu Sub-sub DAS Ciheulang, Sub-sub DAS Cileuleuy, Sub-sub DAS Cicaih Hulu, Subsub DAS Cipalasari dan Sub-sub DAS Cikembar. Sub DAS Cicaih melipui 15 kecamaan, yaiu kecamaan Bojong Geneng, Canayan, Caringin, Cibadak, Cicurug, Cidahu, Cikembar, Cikidang, Cisaa, Kadudampi, Kalapanunggal, Nagrak, Parakansalak, Parungkuda, dan Warungkiara. IV.1. Topografi Keinggian empa Sub DAS cicaih bervariasi mulai dari 200 meer di aas permukaan lau (mdpl) pada daerah hilir sampai mencapai 3000 mdpl pada daerah hulu di Gunung Pangrango. Sub DAS Cicaih merupakan daerah yang bergununggunung, diselingi dengan daaran aau lembah dianara buki dan sungai yang mengalir di sela-selanya. Kemiringan lereng daerah Sub DAS Cicaih berrvariasi dari daerah daar sampai sanga curam. Variasi ersebu dapa diliha pada Tabel 4. Tabel 4. Persenase luas lahan pada berbagai kelas kemiringan lereng Kelas Lereng Luas (ha) Luas (%) Daar (0-8%) Landai (8-16%) Agak curam (16-24%) Curam (24-32%) Sanga curam (32-40%) Sanga curam sekali (40-48%) Toal Sumber: Jonsen 2006 Daerah yang sanga curam sekali dengan kemiringan lebih dari 50 % erleak di daerah hulu sungai dimana erdapa Gunung Salak dan di Sub-sub DAS Ciheulang yang erdapa Gunung Pangrango dan Gunung Gede. Secara keseluruhan Sub DAS Cicaih merupakan daerah yang daar sampai landai seperi di Sub-sub DAS Cikembar. Sekiar 68 % wilayah ini merupakan wilayah yang daar sampai landai dengan kemiringan 0-20 %. Wilayah yang ermasuk kaegori sanga curam sekali (>50 %) sekiar 3 % dari keseluruhan wilayah aau 1589 ha. IV.2. Penuupan Lahan Terdapa ujuh ipe penuupan lahan di Sub DAS Cicaih, yaiu huan, kebun/perkebunan, egalan, sawah, pemukiman, rumpu/anah kosong, semak belukar, dan ubuh air. (Gambar 6.). Tipe penuupan lahan yang mendominasi wilayah ini adalah kebun/perkebunan yang mencapai 28% dari luasan oal aau sekiar ha sedangkan ubuh air hanya menempai luasan 9 ha (0,02%). Luas dan persenase penuupan lahan di Sub DAS Cicaih dapa diliha pada Tabel 5. di bawah ini. Tabel 5. Luas (ha) daerah pada masingmasing ipe penuupan lahan Luas Penuupan Lahan Luas (ha) (%) huan ,58 kebun/perkebunan ,87 pemukiman ,54 rumpu/anah kosong 185 0,35 sawah ,98 semak belukar ,22 egalan/ladang ,44 ubuh air 11 0,02 Toal Sumber: Jonsen 2006 Berdasarkan Gambar 7 daerah huan berada pada daerah hulu yang mempunyai kelerengan curam sampai sanga curam epanya disekiar Gunung Salak dan Gunung Pangrango. Hanya sebagian kecil huan yang berada di daerah engah DAS yaiu yang berada di Gunung Wala. Daerah persawahan sebagian besar berada di wilayah engah dan hulu DAS yang berada pada daerah dengan kemiringan kurang dari 15%. 9