ANALISA WAKTU DASAR DAN VOLUME HIDROGRAF SATUAN BERDASARKAN PERSAMAAN BENTUK HIDROGRAF FUNGSI α (ALPHA) DAN δ (DELTA) PADA DPS-DPS DI PULAU JAWA

Transkripsi

1 ANALISA WAKTU DASAR DAN VOLUME HIDROGRAF SATUAN BERDASARKAN PERSAMAAN BENTUK HIDROGRAF FUNGSI α (ALPHA) DAN δ (DELTA) PADA DPS-DPS DI PULAU JAWA Oni Febriani Jurusan Teknik Sipil Politeknik Bengkalis Jl. Batin Alam, Sei-Alam, Bengkalis-Riau Abstrak Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Gama I dan Nakayasu merupakan metode pembanding dari penggunanaan persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta). Data-data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data karakteristik dan hidrograf satuan pada 30 DPS di Pulau Jawa yang telah diturunkan oleh Sri Harto (1985). Tujuan AKhir dari penelitian ini adalah menghitung besaran waktu dasar dan volume hidrograf satuan dari tiga metode, yaitu metode HSS Gama I, HSS Nakayasu dan persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta). Hasil perhitungan yang diperoleh adalah besarnya penyimpangan yang terjadi untuk masing-masing metode. Penyimpangan rata-rata terhadap waktu dasar sebesar % untuk HSS Gama I, % untuk persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta) dengan memanfaatkan perumusan waktu puncak dan debit puncak HSS Gama I, sebesar % untuk HSS Nakayasu dan untuk persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta) yang memanfaatkan perumusan HSS Nakayasu sebsar %. Besarnya penyimpangan rata-rata terhadap volume hidrograf satuan adalah % untuk HSS Gama I, 3.32% untuk HSS Nakayasu, 7.03% untuk persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta) dengan besaran waktu puncak dan debit puncak yang sama dengan HSS Gama I, sedangkan penyimpangan untuk persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta) yang memanfaatkan perumusan waktu puncak dan debit puncak HSS Nakayasu sebesar %. Kata Kunci : Hodrograf Satuan, Waktu Puncak, Debit Puncak, Waktu Dasar 1. PENDAHULUAN Salah satu masalah dalam hidrologi adlah untuk menentukan debit sungai dalam suatu daerah pengaliran akibat curah hujan. Terdapat banyak model hidrologi pada saat ini yang dapat digunakan antara lain sebagai simulasi proses pengaliran air hujan dan transformasi hujan ke dalam limpasan langsung dan air tanah. Salah satu cara yang telah dikembangkan di Indonesia adalah dengan memanfaatkan parameter DPS untuk memperoleh Hidrograf Satuan Sintetik (HSS). Adapun parameter tersebut adalah Waktu Puncak, Debit Puncak, dan Waktu Dasar. Berdasarkan pengujian yang dilakukan terhadap beberapa buah sungai di Pulau Jawa, ternyata metode diatas menunjukkan penyimpangan yang besar. Untuk mengatasi penyimpangan tersebut, maka Sri Harto memanfaatkan parameter lain berupa luas DPS, panjang sungai, kemiringan rata-rata sungai induk, factor sumber, frekuensi sumber, factor lebar, luas DPS bagian hulu, factor simetri, jumlah pertemuan sungai dan kerapatan jaringan kuras. Tujuan Penelitian ini bertujuan menentukan berapa besaran waktu dasar berdasarkan persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta), mengetahui kejelasan apakah besaran waktu 235

2 dasar yang diperoleh dapat diandalkan serta menganalisa hasil perbandingan penyimpanagn waktu dasar dan volume hidrograf satuan berdasarkan persamaan bentuk Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta) Gama I dan Nakayasu terhadap Observasi. Batasan Masalah Data Karakteristik dan hidrograf satuan natural DPS didasarkan pada penelitian DR. Sri Harto (1985) dan Persamaan tiga sifat dasar hidrograf satuan TR, QP dan TB didasarkan pada HSS Gama I yang telah dikembangkan oleh Huyskens (1991). 2. METODE Metode yang digunakan dalam penelitian dengan menggunakan persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta) ini adalah dengan memanfatkan perumusan HSS Gama I dan HSS Nakayasu. Hidrograf Satuan Sintetik Gama I Hidrograf satuan terdiri dari 4 variabel pokok, yaitu waktu puncak (TR), debit puncak (QP), waktu dasar (TB) dan keofisein tampungan (K). Menurut Sri Harto (1985) bahwa dengan memperhatikan tangkapan sungai-sungai di Pulau Jawa terhadap masukan hujan maka dipandang sangat memadai dengan menyajikan sisi naik hidrograf satuan sebagai garis lurus. Adapun sisi resesi hidrograf satuan disajikan dengan persamaan bentuk eksponensial: Qt = QP t / K * e Q t = Debit pada jam ke-t setelah debit puncak (m 3 /dtk) QP = Debit Puncak (m 3 /dtk) t = Waktu (jam) K = Koefisien tampungan (jam) Waktu Puncak (TR) Didefinisikan sebagai waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu terjadinya debit puncak. Makin besar factor sumber (SF), debit puncakakan tercapai lebih cepat atau waktu puncak (TR) semakin pendek. Faktor simetri (SIM) mempunyai pengaruh yang berbeda karena semakin besar nilai SIM berarti sebagian besar air yang berada di bagian hulu DPS akan sampai di tempat pengukuran debit lebih lama. 3 L TR = 0.43* * * SIM SF TR = Waktu naik (jam) L = Panjang sungai (km) SF = Faktor Sumber SIM = Faktor simetri Debit Puncak (QP) Merupakan debit maksimum yang terjadi dalam suatu kasus tertentu. Waktu puncak yang semakin kecil tidak memberikan kesempatan cukup bagi air hujan untuk mengalir sebagai limpasan, sehingga jumlah kehilangan air akibat infiltrasi, tampungan cekungan juga semakin kecil QP = * A * JN * TR A = Luas DPS (km 2 ) JN = Jumlah pertemuan sungai Waktu Dasar (TB) Didefinisikan sebagai waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik sampai waktu dimana debit kembali pada suatu besaran yang ditetapkan. TB = * TR * S * SN * RUA TB = Waktu Dasar (Jam) S = Landai Sungai rata-rata SN = Frekuensi Sumber RUA = Luas DPS sebelah hulu (km 2 ) 236

3 Koefisien Tampungan (K) Koefisien tampungan (K) merupakan factor yang sangat menentukan sifat sisi resesi hidrograf satuan. K = * A * S * SF * D (D: Kerapatan jaringan kuras,km/km 2 ) Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu HSS Nakayasu banyak digunakan dalam perencanaan bendungan-bendungan dan perbaikan sungai di Proyek Brantas (Jawa Timur), antara lain untuk menentukan banjir perencanaan bendungan-bendungan. Qp C * A * R = 3.6 o ( 0.3 * T + T ) p Keterangan: Qp = Debit puncak banjir (m 3 /dtk) C = Koefisien pengaliran A = Luas DPS (km 2 ) Ro = Hujan Satuan (mm) Tp = Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) T0.3 = Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit Puncak sampai menjadi 30 % debit puncak. t Qa = Qp * Tp 2.4 Qa = Limpasan sebelum mencapai debit puncak (m 3 /dtk) t = Waktu (jam) 0.3 Persamaan Kurva Hidrograf Fungsi α (Alpha) dan δ (Delta) Parameter α sangat mempengaruhi bentuk kurva pada sisi naik, maka dari itu sangatlah tepat untuk menetapkan koordinat (TR, QP) sebagai titik ikat dalam penurunan parameter α. Model parameter α adalah : α = 2.0 * TR 0.01 Parameter δ mempengaruhi bentuk kurva pada sisi resesi, sehingga variable yang mempunyai pengaruh kuat adalah TR dan luas DPS. Karena luas DPS digunakan sebagai control volume untuk ketinggian hujan efektif 1 mm (volume HS). δ = 0.94 * TR * A Dengan menggunakan parameter α dan δ maka dapat digunakan untuk menghitung koordinat hidrograf (Qt) Qt = Qp * t TR α * e 2 1 δ t TR δ Qt = debit per-satuan waktu (m 3 /dtk) Qp = Debit puncak (m 3 /dtk) t = Waktu (jam) TR = Waktu puncak (jam) α, δ = Faktor (Parameter) bentuk e = Bilangan eksponensial (2,71 ) A = Luas DPS (km 2 ) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dan Pembahasan dicantumkan dalam tabel 1 dan tabel 2 yang menggambarkan besarnya penyimpangan waktu dasar dan volume hidrograf untuk masing-maisng metode terhdapa observasi. Persamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya penyimpangan yang terjadi adalah : TB = 1 x100 % TB ob 4. KESIMPULAN 1. Parameter α dalam persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta) sangat mempengaruhi bentuk sisi naik kurva hidrograf sedangkan parameter δ memberi pengaruh bentuk keruncingan dari kurva hidrograf pada pada sisi resesi. 237

4 2. Pada penggunaan persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta), waktu dasar diperoleh pada saat debit mendekati nilai 0,00. Penyimpangan waktu dasar ratarata dengan menggunakan persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta) yang memanfaatkan perumusan HSS Gama I sebesar 21,95 % dan 54,40 % dengan memanfaatkan perumusan HSS Nakayasu. Sedangkan besarnya penyimpangan waktu dasar rata-rata untuk HSS Gama I adalah 10,72 % dan untuk HSS Nakayasu sebesar %. 3. Besarnya penyimpangan volume hidrograf satuan rata-rata terhadap observasi untuk masing-masing metode adalah sebesar 7,03 % dengan menggunakan persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta) yang memanfaatkan perumusan HSS Gama I, sebesar 31,19 % dengan memanfaatkan perumusan HSS Nakayasu, sedangkan besarnya penyimpangan volume hidrograf satuan rata-rata untuk HSS Gama I adalah 32,87 % dan 3.32 % untuk HSS Nakayasu. 4. Melihat nilai-nilai penyimpangan yang terjadi, baik berupa penyimpangan waktu dasar maupun penyimpangan volume hidrograf satuan, dapat disumpulkan bahwa persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta) dengan memanfaatkan perumusan TR dan QP HSS Gama I lebih memberikan suatu ketepatan/pendekatan terhadap hidrograf satuan terukur jika dibandingkan dengan persamaan bentuk Fungsi α (alpha) dan δ (delta) yang memanfaatkan permusan TR dan QP HSS Nakayasu. Soemarto, C. D, 1987, Hidrologi Teknik, Usaha Nasional, Surabaya. Sri Harto, 1985, Pengkajian Sifat Dasar Hidrograf Satuan Sungai-sungai di Pulau Jawa untuk Perkiraan Banjir, Desertasi Program Doktor UGM, Yogyakarta. Sri Harto, 1993, Analisis Hidrologi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Sri Harto, 1999, Hidrologi, Teori, Masalah dan Penyelesaian, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Wilson, E. M, 1993, Hidrologi Teknik, ITB, Bandung. DAFTAR PUSTAKA Bambang Triatmodjo, 1995, Metode Numerik, Beta Offset, Yogyakarta. Manyuk Fauzi, Anggraeni, Bentura, 2000, Kajian Penetapan Persamaan Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Fungsi α (alpha) dan δ (delta) : Studi Banding dengan HSS Gama I, TEsisi Program Pasca Sarjana ITS, Surabaya. 238

5 Tabel 1. Penyimpangan Waktu Dasar antara Gama I, Nakayasu dan ADEL No Sungai Nama Waktu Dasar (Jam) Penyimpangan (%) Stasiun Gama I Nakayasu ADEL* ADEL** Obs Gama I Nakayasu ADEL* ADEL** Cikapundung Maribaya Cikarang Cikarang Cimanuk Bojongloa Cimanuk Leuwigong Cisanggarung Pasuruhan Citandui Cirahong Cimandiri Tegaldatar Ciujung Rangkasbitung Cisadane Batubeulah Serang Muncar Lusi Menduran Solo Jurug Oyo Kedungmiri Progo Kranggan Progo Borobudur Elo Mendut Progo Duwet Progo Bantar Luk Ulo Kaligending Serayu Banyumas Bodri Juwero Welang Purwodadi Sampeyan Masabit Kalibaru Karangdara Sanen Sanen Bedadung Rawatamtu Grindulu Gunungsari Madiun Nambangan ADEL*, ADEL dengan TR dan QP dari persamaan HSS Gama I Rata-rata ADEL**, ADEL dengan TR dan QP dari persamaan HSS Nakayasu

6 No Sungai Tabel 2. Penyimpangan Volume Hidrograf antara Gama I, Nakayasu dan ADEL Nama Volume (m3) Penyimpangan (%) Stasiun Gama I Nakayasu ADEL* ADEL** Obs Gama I Nakayasu ADEL* ADEL** Cikapundung Maribaya Cikarang Cikarang Cimanuk Bojongloa Cimanuk Leuwigong Cisanggarung Pasuruhan Citandui Cirahong Cimandiri Tegaldatar Ciujung Rangkasbitung Cisadane Batubeulah Serang Muncar Lusi Menduran Solo Jurug Oyo Kedungmiri Progo Kranggan Progo Borobudur Elo Mendut Progo Duwet Progo Bantar Luk Ulo Kaligending Serayu Banyumas Bodri Juwero Welang Purwodadi Sampeyan Masabit Kalibaru Karangdara Sanen Sanen Bedadung Rawatamtu Grindulu Gunungsari Madiun Nambangan ADEL*, ADEL dengan TR dan QP dari persamaan HSS Gama I Rata-rata ADEL**, ADEL dengan TR dan QP dari persamaan HSS Nakayasu