Kajian Keragaman Unit Hidrograf Sintetik untuk Daerah Aliran Sungai Citarum dan Pentingnya Validasi Metoda Unit Hidrograf Sintetik

Transkripsi

1 PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 Kajian Keragaman Unit Hidrograf Sintetik untuk Daerah Aliran Sungai Citarum dan Pentingnya Validasi Metoda Unit Hidrograf Sintetik Ariani Budi Safarina, Iwan K Hadihardaja Dosen Universitas Jenderal Achmad Yani (UNJANI), Dosen ITB I.PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Sejarah hidrologi telah dimulai sejak kehiduan manusia. Manusia dalam eradaban yang aling sederhana sekaliun, selalu berusaha mengendalikan air. Para arkeolog menemukan bahwa orang-orang Mesir telah membangun bendungan di sungai Nil ada 4000SM. Juga ada bukti bahwa terdaat saluran irigasi yang luas di Mesir ada 3200SM. Desain struktur hidraulik seerti jaringan irigasi, bendungan atauun bangunan enyiman air (waduk) untuk berbagai tujuan seerti air baku, energi dan engendalian banjir membutuhkan keteatan dalam menentukan debit uncak dan waktu uncak dari kejadian hujan yang besar. Tetai kebanyakan sungai tidak memiliki alat ukur debit, atau kalauun ada, waktu historisnya terlalu endek untuk daat memrediksi kejadian ekstrim. (JL Kilgore 1997, dari Ajward,1996). Data hujan secara umum lebih banyak tersedia dariada data debit, karena stasiun encatat hujan lebih banyak tersedia dan dengan eriode encatatan yang lebih anjang ula dibandingkan dengan data aliran. Karena itu untuk mengestimasi karakteristik debit sungai dan limasan, digunakan model rainfal-runoff. Model rainfall-runoff ertama yang digunakan adalah dalam bentuk ersamaan emiris yang dikembangkan dari suatu wilayah untuk beberaa wilayah lain (Todini 1988, dari Kilgore, 1997). Metoda yang berkembang setelah itu adalah metoda rasional, yang digunakan untuk memrediksi debit uncak (Todini 1988, dari Kilgore, 1997). Cara ini adalah cara yang aling ertama dalam memrediksi runoff dari rainfall secara rasional. Sherman (1932) menemukan unit hidrograf (UH) berdasarkan rinsi suerosisi. Metoda UH adalah metoda yang ertamakali untuk melakukan analisa hidrograf dengan tidak semata-mata menentukan debit uncak. (Todini 1988, dari Kilgore 1997). Dalam tahun 1938, Mc Carthy mengetengahkan suatu cara untuk menyusun unit hidrograf sintetik, yaitu UH artificial untuk suatu DAS yang tidak memiliki data observasi, dan dikembangkan berdasarkan UH observasi. Pada cara ini dibuat analisa korelasi antara tiga arameter dari hidrograf satuan yaitu debit uncak, time lag dan waktu dasar selain tiga karakteristik dari daerah alirannya yaitu ukuran, kemiringan ermukaan daerah aliran dan banyaknya sungai-sungai utama di dalam daerah aliran. Perkembangan selanjutnya unit hidrograf (UH) sintetik adalah adanya enambahan arameter-aremeter dalam menentukan karakteristik UH seerti arameter geomorfologi daerah aliran sungai (DAS) yang dieroleh dari sistem informasi geografis (SIG) ( SK Jena dan KN Tiwari, 2006) dan meruakan engembangan dari arameter karakteristik enamungan DAS seerti dieloori oleh Clark, (1943). Selain dari Clark, ada dua jenis UH sintetik lainnya yaitu dari Snyder (1938) dan Gray (1961) yang memberikan beberaa karakteristik hidrograf seerti debit uncak, basis waktu, dll dan unit hidrograf tak berdimensi dari Soil Conservation Service (1972). Ketiga jenis UH sintetik ini dikembangkan dengan asumsi bahwa daerah aliran sungai berua satu kesatuan sistem linier (Lumed Linear System). Metode UH sintetik yang ada, dalam alikasinya untuk suatu DAS seringkali masing-masing menghasilkan debit uncak dan waktu uncak yang berbeda-beda. Perbedaan ini memberikan damak yang cuku besar dalam enentuan debit uncak yang akan digunakan. Karena itu, jika untuk suatu DAS terdaat banyak UH, maka dierlukan validasi UH sintetik agar daat mengambil keutusan untuk menentukan UH sintetik yang valid bagi DAS tersebut. 1.2 RUANG LINGKUP 1. Mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi arameter UH 2. Membuat UH sintetik DAS Citarum dengan metode Snyder, SCS, Clark, Nakayasu dan Gama1 3. Menganalisis arameter-arameter yang dihasilkan dari metoda-metoda UH sintetik 1.3 MAKSUD dan TUJUAN Maksud dari enulisan makalah ini adalah mengkaji metoda UH sintetik dari Snyder, SCS, Clark, Nakayasu dan Gama1. Tujuan enelitian ini adalah menentukan solusi atas keragaman arameter-arameter UH yang dieroleh dari metoda-metoda UH sintetik. I-97

2 PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 II. METODOLOGI 2.1 METODOLOGI YANG DIGUNAKAN Metodologi yang digunakan dalam enelitian ini adalah: Studi literatur dari enelitian terdahulu mengenai enggunaan UH sintetik. Analisis arameter UH sintetik DAS Citarum dengan metoda Snyder, Clark, SCS, Nakayasu dan Gama1 Adaun bagan alir enelitian ini adalah sebagai berikut: Identifikasi faktor-faktor yang memengaruhi arameter arameteruh Uji enggunaan metoda UH sintetik Snyder, Clark, SCS, Nakayasu, Gama1 Analisis Parameterarameter UH sintetik dari beberaa metode Parameter UH tia metode berbeda? Tidak Valid Ya Perlu validasi metoda UH sintetik terhada karakteristik DAS Gambar1. Bagan Alir Penelitian 2.2 PELAKSANAAN KEGIATAN Kegiatan yang dilakukan dalam enelitian ini adalah: Mencari literatur enelitian mengenai UH sintetik Mencari data hujan dan data debit sungai Citarum Mencari data toografi dan morfologi DAS Citarum Membuat UH sintetik DAS Citarum degan metode Snyder, SCS, Clark, Nakayasu Gama1. III. HASIL KEGIATAN DAN PEMBAHASAN 3.1 HASIL KEGIATAN Gambaran Umum DAS Citarum Sungai Citarum dengan anjang kurang lebih 270 km, dan daat mengangkut air 12,95 milyar m 3 setia tahun, meruakan sungai majemuk yang menamung masukan dari ratusan anak sungai dan dikelomokkan ke dalam beberaa subkelomok yang disebut sebagai subdaerah aliran sungai (DAS). Kondisi ini terjadi karena sifat geologis dari Jawa Barat yang terdiri dari gunung dan bukit di daerah tengah kemudian melandai di bagian utara dan selatan. Begitu halnya dengan Sungai Citarum yang bermata air utama di Gunung Wayang, di selatan Bandung, Jawa Barat, di ketinggian m, yang akhirnya bermuara ke Laut Jawa di daerah Tanjung Karawang. Sekurang-kurangnya ada 12 subdas yang membentuk DAS Citarum dengan luas km 2 dan lebih dari 9 juta jiwa yang hidu di DAS ini (termasuk kota Bandung) ditandai dengan mengalirnya anak sungai yang relatif besar dan menamung anak-anak sungai lainnya, kali-kali kecil, arit-arit, dan bahkan got atau saluran air dari erumahan mengalir ke dalam anak sungai tersebut. Ada tujuh di antaranya yang sangat memengaruhi ola aliran air Sungai I-98

3 PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 Citarum baik secara kuantitas mauun secara kualitas yaitu Sub DAS Citarik, Sub DAS Cirasea, Sub DAS Cihaur, Sub DAS Ciminyak, Sub DAS Cisangkuy, Sub DAS Ciwidey, dan Sub DAS Cikaundung. Bagian utama dari Sungai Citarum adalah dimulainya sungai ini dari sumber mata air yang berada di Gunung Wayang ada Sub DAS Cirasea. Lebih dari tujuh mata air yang dikenal dengan nama Pangsiraman, Cikahurian, Cikawedukan, Cisanti, Cikaloberes, Cikadugalan, Cisedane, Cihaliwung, dan Ciaedah yang menjadi sumber utama Citarum. Dari sumber inilah air sungai kemudian mengalir ada daerah erbukitan Majalaya dan kemudian bergabung dengan Sungai Citarik dari SubDAS Citarik dan Sungai Cikaundung dari SubDAS Cikaundung ada awal cekungan Bandung. Selanjutnya, sungai ini mengalir di daerah Bandung Selatan dan bergabung dengan Sungai Cisangkuy dari SubDAS Cisangkuy serta Sungai Ciwidey dari SubDAS Ciwidey di daerah Cimahi. Selanjutnya, mengalir ada bebatuan orous di daerah batuan kaur Padalarang dan bergabung dengan Sungai Cihaur untuk kemudian masuk ke Waduk Saguling temat dam dan PLTA dibangun. Keluaran Waduk Saguling dan gabungan dengan Sungai Cisokan bermuara di Waduk Cirata, temat dam dan PLTA Cirata dibangun. Selanjutnya, keluaran dari Waduk Cirata masuk ke Waduk Jatiluhur temat dam dan PLTA Jatiluhur dibangun ada awal tahun 60-an. Keluaran dari Waduk Jatiluhur mengalir ada dataran rendah Purwakarta dan Karawang dan bergabung dengan Sungai Cibeet dari SubAS Cibeet dan bermuara ke Laut Jawa di Tanjung Karawang. Luas seluruh DAS Citarum kurang lebih km2 dan anjang sungai ini mulai dari hulu di Gunung Wayang samai muara di Tanjung Karawang kurang lebih 270 km. Daerah hulu sungai utama Gunung Wayang itu meruakan daerah subur karena debuan geologis hasil elaukan magma jutaan tahun yang lalu ada saat embentukan cekungan Bandung memberikan lahan yang kaya akan unsur hara. Daerah ini memunyai temeratur yang relatif lebih rendah dari kawasan di dataran rendah dan curah hujan yang tinggi (antara mm, Detan 1993) serta kesuburannya yang rima menjadikan daerah ini sebagai sumber enghasil teh dan kina sejak zaman enjajahan Belanda uluhan tahun yang lalu dan menjadi daerah ariwisata untuk Bandung bagian selatan. Kondisi ini menyebabkan datangnya investor untuk agribisnis yang berlomba memanfaatkan kawasan hulu di Gunung Wayang untuk tanaman seerti kentang, kubis, dan sayuran lainnya tana memerhatikan elestarian lingkungan. Karena ketidaktahuan atau kebodohan masyarakat, ada akhirnya tanaman keras atau tegakkan ikut ditebang karena dinilai menghalangi hidu tanaman yang mereka tanam. Daerah aliran tengah dimulai dari daerah Majalaya, Rancaekek, dan menelusuri kawasan Bandung Selatan, Waduk Saguling, Waduk Cirata, dan kemudian samai di Waduk Jatiluhur.Selama erjalanannya dari kawasan hulu, air Sungai Citarum melewati kota-kota Majalaya, Bandung, dan Cimahi serta beberaa sentra industri besar di Jawa Barat yaitu Rancaekek, Majalaya, Bandung Selatan, Cimahi, dan Padalarang yang sarat dengan bermacam jenis industri terutama industri tekstil yang sarat dengan enggunaan air. Penggunaan air untuk erkotaan jelas membawa damak mengalirnya limbah domestik. Sebagian besar masyarakat membuang langsung tinja dan roduk-roduk akhir rumah tangganya ke sungai ini. Ini adalah budaya yang sangat sukar diubah, sehingga erlu suatu cara yang amat kuat dan dominan untuk mengubah budaya ini. Penggunaan air ada industri lebih ditujukan sebagai suorting terhada kegiatan industri. Pada saat embangunan sentra industri, setia investor yang akan membangun abrik atau sarana roduksinya telah ditetakan oleh emda membangun baik sendiri-sendiri atau berkelomok satu instalasi engolahan air limbah (IPAL). Ada beberaa IPAL yang dibangun dan dioerasikan namun karena keceatan tumbuh industri yang tinggi di saming kesadaran akan damak lingkungan yang rendah ditambah lagi law enforcement untuk damak lingkungan yang lemah, banyak IPAL yang kurang kemamuannya atau bahkan sama sekali tidak berfungsi. Seluruh limbah baik limbah domestik mauun limbah industri ditambah dengan damak erosi dari hulu semuanya mengalir ke Sungai Citarum dan mulanya diendakan di Waduk Saguling. Dari sini daat disimulkan bahwa Waduk Saguling meruakan temat enamungan dari seluruh limbah dan lumur hasil erosi dari kawasan hulu Sungai Citarum. Karena air Citarum relatif sudah lebih jernih dibanding air masuk Waduk Saguling maka banyak sekali masyarakat baik setemat mauun endatang yang memasang jaring aung untuk industri erikanan. Damak dari kondisi ini adalah olusi lain dalam bentuk kelebihan akan ikan yang ditaburkan ada masing-masing jaring aung. Tidak kurang dari jaring aung dewasa ini tercatat di kawasan Waduk Cirata. Keluaran air Waduk Cirata akhirnya memasuki Waduk Jatiluhur. Waduk terbesar di Sungai Citarum ini terbentuk akibat embangunan dam untuk PLTA Jatiluhur sekitar tahun Air Sungai Citarum di sini sudah lebih baik kualitasnya dibandingkan dengan kondisi di daerah hulu karena telah mengalami dua kali engendaan. Meskiun ihak engelola Jatiluhur yaitu Perum Jasa Tirta II lebih ketat mengendalikan jaring aung kurang lebih hanya Jaung namun belum boleh dikatakan bahwa air waduk ini terbebas dari olusi karena masih ada aliran sungai kecilkecil baik membawa lumur erosi mauun limbah-limbah dari sekitarnya. Waduk Jatiluhur dibangun dengan tujuan waduk serbaguna, jadi berfungsi untuk mengendalikan banjir, mengatur dan menyediakan air untuk ertanian, menyediakan air untuk industri dan air minum, enggelontoran samah kota, dan enyediaan air untuk embangkit tenaga listrik. Seleas dari keluaran Waduk Jatiluhur, air Sungai Citarum relatif sudah lebih bersih. Namun demikian, karena Sungai Cibeet dari Sub DAS Cibeet mengalir setelah leas dari Waduk Jatiluhur maka di muara sungai, jumlah lumur erosi masih cuku besar. Air keluaran dari Waduk Jatiluhur kemudian dibagi secara mekanis melalui saluransaluran yang sengaja dibuat untuk irigasi dan disalurkan untuk enyediaan air bagi ertanian untuk kurang lebih ha ersawahan, enyediaan air industri di sentra industri Purwakarta, Karawang, Bekasi, dan Jakarta Timur, I-99

4 PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 enyediaan air bagi air minum, PAM DKI Jakarta Raya, PDAM Bekasi, dan PDAM Purwakarta, enggelontoran samah Kota Jakarta dan Bekasi. Gambar 1. DAS Citarum dan Tiga Waduk Kaskade Beberaa Metoda UH Sintetik Kalau debit sungai yang didaat dari engamatan digambarkan sebagai ordinat dan waktu engamatan sebagai absis, maka didaatkan suatu hidrograf aliran sungai untuk daerah aliran sungai (DAS) tersebut. Unit Hidrograf dari suatu DAS didefinisikan sebagai direct runoff hidrograf yang dihasilkan dari satu inch(atau 1 cm dalam satuan SI) hujan efektif yang terjadi secara seragam dalam suatu DAS dengan intensitas konstan dan durasi efektif (Sherman,1932) Unit Hidrograf (UH) Sintetik adalah UH artificial untuk suatu DAS yang tidak memiliki data observasi, dan dikembangkan berdasarkan UH observasi. Metoda UH sintetik sangat dierlukan karena sebagian besar DAS tidak memiliki alat ukur. Metoda UH sintetik yang ada yaitu metoda Snyder, SCS, Clark, Nakayasu, dan Gama1 dalam alikasinya untuk suatu DAS seringkali memberikan hasil UH yang berbeda-beda. Perbedaan ini menimbulkan damak yang cuku besar, misalnya dalam memilih debit uncak untuk erencanaan. Formulasi arameter yang diberikan oleh masing-masing metoda tersebut daat dilihat ada tabel berikut. Tabel1. Formulasi Parameter Beberaa Metoda UH Sintetik I-100

5 PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 No Metoda UH Parameter Sintetik 1 Snyder t=0,75ct(llc) 0,3 =2,75CA/t tb=5,56a/ W 75 =1,22(/A) -1,08 W 50 =2,14(/A) -1,08 t=5,5tr, jika t5,5tr maka t=tr+((tr-tr)/4) R=t/tR 2 SCS 3 Clark 4 Nakayasu =0,208A/T T=(tr/2)+t 1.tc=waktu dari akhir Ref sd titik infleksi. 2.K=ordinat DRH d ttk infleksi/ kemiringan DRH d ttk infleksi 3.Hubungan waktu-luas(dari diagram isokhron a CARo 3,6(0,3T T ( t T 2,4 ) d 0,3.0,3 tt T0,3 d.0,3 tt 0,5T0,3 1,5T0,3 d.0,3 tt 1,5T 0,3 2T0,3 5 Gama1 TR 0, L SF 3 1,0665 SIM 1,2775 t Pe t / K P 0,1836 A TB 0,5886 JN 0,2381 TR 0,4008 0,1457 0,0986 0,7344 0, ,4132TR S SN RUA K 0,1798 0,1446 1,0897 0,0452 0,5617A S SF D Seluruh metoda UH sintetik di atas menggunakan arameter DAS, C, dalam formulasi arameternya. Beberaa enelitian melakukan koreksi terhada nilai C ini, yang diangga sesuai dengan DAS dimana dilakukan enelitian, seerti untuk DAS Uwl Run Virginia berikut ini. UH sintetik DAS Owl Run Virginia dengan beberaa metode: I-101

6 Debit (m3/dt/mm) PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 Gambar 2. UH Sintetik DAS OWL RUN Virginia (Sumber:Develoment and Evaluation of GIS-Based Satially Distributed Unit Hydrogra Model, Kilgore, 1997) Miranda (2006) dalam thesisnya untuk DAS citarum, mendaatkan UH observasi dan UH dari beberaa metoda UH sintetik, seerti ditunjukkan ada gambar berikut. Perbandingan UH Observasi dengan UH Sintetik Original Observasi Nakayasu Snyder-Alexejev SCS Dimensionless SCS Triangular Waktu (jam) Gambar3. UH Observasi DAS Citarum, dan Beberaa Metoda UH Sintetik (Sumber: Miranda, 2007, Kajian Unit Hidrograf Teoritis dan Unit Hidrograf Sintetik ada Daerah Aliran Sungai Citarum) Dalam enelitian ini dibuat UH observasi DAS Citarum dan UH sintetik dengan beberaa metode UH sintetik dengan mengambil kejadian hujan bulan November 2001, dan dieroleh hasil sebagai berikut: I-102

7 Debit (m3/s.mm) PIT HATHI XXIV, Makassar,31Agustus-2Setember 2007 UH Citarum Snyder Observasi SCS SCS segi3 Nakayasu Gama waktu (jam) Gambar4. UH Observasi dan Sintetik DAS Citarum 3.2 PEMBAHASAN Secara umum UH sintetik yang dieroleh memunyai arameter yang berbeda-beda.baik, T mauun Tb nya. Dengan yang berbeda-beda ini, akan memberikan damak dalam menentukan debit uncak untuk erencanaan. Asumsi sementara yang daat kita ambil adalah bahwa setia metoda UH sintetik memunyai sensitivitas terhada karakteristik DAS, atau daat dikatakan metoda UH sintetik tersebut memunyai kevalidan di DAS tertentu saja. Pada enelitian di atas, metoda UH sintetik Nakayasu terlihat lebih mendekati UH observasi dibandingkan metoda yang lain. Maka secara kasat mata kita katakan berdasarkan enelitian di atas, metoda UH sintetik Nakayasu valid untuk karakteristik DAS seerti DAS Citarum. Analisa yang lebih mendetail tentunya dibutuhkan untuk membuktikan statemen di atas melalui enelitian yang menghubungkan antara metoda UH sintetik dan karakteristik DAS. IV. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 KESIMPULAN Metode UH sintetik dari Snyder, SCS, Clark, Nakayasu dan Gama1, dalam alikasinya untuk suatu DAS, seringkali mengahsilkan arameter UH yang berbeda-beda. Perlu dilakukan enelitian untuk menentukan validasi metode UH sintetik terhada jenis karakteristik DAS. 4.2 SARAN Dalam alikasi metoda UH sintetik untuk suatu DAS, erbedaan arameter UH sintetik dari beberaa metoda, akan memberikan damak yang cuku besar sehingga erlu diantisiasi. V.DAFTAR PUSTAKA Chow VT, Maidment, 1988, Mays Larry W., Alied Hidrologi, McGraw-Hill International Edition Guta Ram S, 1989, Hydrology and Hydraulic System, Prentice Hall New Jersey. Kilgore Jennifer Leigh, 1997, Develoment and Evaluation of A GIS-Based Satially Distributed Unit Hydrograh Model, Master s Thesis, Biological Systems Engineering, Faculty of The Virginia Polytechnic and State University, Blacksburg Miranda, 2007, Kajian Unit Hidrograf Teoritis dan Unit Hidrograf Sintetik ada Daerah Aliran Sungai Citarum, Teknik Siil, Institut Teknologi Bandung Sutan Haji Tunggul, 2005, Integrasi Model Hidrologi Sebar Keruangan Dan Sistem Informasi Geografis Untuk Prognosa Banjir Daerah Aliran Sungai, Disertasi, ITB I-103