BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Hidrograf dapat digambarkan sebagai suatu penyajian grafis antara salah satu unsur aliran dengan waktu. Selain itu, hidrograf dapat menunjukkan respon menyeluruh Daerah Aliran Sungai (DAS) terhadap masukan tertentu yaitu sesuai dengan sifat dan perilaku DAS yang bersangkutan. Hidrograf aliran selalu berubah sesuai dengan besaran dan waktu terjadinya masukan (Sri Harto, 1993). Hidrograf aliran merupakan bagian yang sangat penting dalam mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan hidrologi sebab hidrograf aliran dapat menggambarkan suatu distribusi waktu dari aliran permukaan di suatu tempat pengukuran dan menentukan keanekaragaman karakteristik fisik DAS (Nugroho, 2001). Tahap pertama dalam kegiatan analisis hidrologi adalah mengukur dan menduga data hidrologi. Data hidrologi dapat diperoleh dengan dua cara, yaitu secara langsung maupun secara tidak langsung. Data tersebut nantinya akan diperlukan dalam perancanaan teknis bangunan-bangunan air, misalnya data debit banjir diperlukan untuk menetapkan banjir rancangan (design flood) (Bhunya et al, 2011). Natakusumah et al (2009) menyebutkan bahwa, dalam perencanaan di bidang sumber daya air, seringkali diperlukan data debit banjir rencana yang realistis. Banjir rencana dengan periode ulang tertentu dapat dihitung dengan data debit banjir atau data hujan. Dalam memperkirakan besarnya debit banjir rancangan dalam suatu DAS dapat digunakan beberapa metode, seperti metode rasional hidrograf satuan yang cukup sederhana dan metode matematik pengalihragaman hujan aliran yang cukup kompleks (Sutapa, 2005). Sujono (1998) menyebutkan bahwa, salah satu metode yang banyak digunakan di Indonesia yaitu metode hidrograf satuan. Hidrograf Satuan merupakan hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan yang terjadi secara merata di seluruh 1

2 2 DAS dan dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu yang ditetapkan (Sri Harto, 1993). Hidrograf satuan (unit hydrograph) merupakan respon DAS dalam konsep hidrologi. Sifat respon DAS dibentuk dari hubungan antara hidrograf aliran dengan kondisi fisik DAS. Hidrograf satuan merupakan hidrograf khas untuk satu DAS. Nugroho (2001) menyebutkan bahwa, hidrograf satuan adalah hidrograf aliran langsung yang dihasilkan oleh satu satuan hujan lebih (rainfall excess) yang tersebar merata di seluruh DAS dengan intensitas yang tetap selama satu satuan waktu tertentu. Penentuan perkiraan debit banjir ada dua hal yang perlu diperhatikan yakni under estimated atau over estimated discharge (Soemarto,1995 dalam Sutapa, 2005). Permasalahan tersebut menjelaskan bahwa setiap proses pengalihragaman hujan menjadi banjir oleh sistem DAS selalu memberikan jawaban yang berbeda. Salah satu pendekatan dalam mengatasi permasalahan tersebut perlu disajikan dalam bentuk hidrograf banjir. Penyajian hidrograf banjir dapat menggunakan metode penurunan hidrograf satuan dari hidrograf banjir terukur jika tersedia, jika tidak tersedia data maka dapat menggunakan rumus empiris yakni Hidrograf Satuan Sintetik (HSS), yaitu hidrograf yang didasarkan atas parameter-parameter DAS. HSS merupakan hidrograf buatan yang digunakan untuk membuat suatu pemodelan hidrograf satuan yang didasarkan pada karakteristik DAS, sehingga untuk mendapatkan informasi tentang hidrograf satuan didekati dengan pendekatan HSS untuk memperkirakan penggunaan konsep hidrograf satuan dalam suatu perencanaan yang tidak tersedia data pengamatan langsung mengenai hidrograf banjir pada DAS. Natakusumah, et al. (2009) menyebutkan bahwa, metode HSS populer dan memainkan peranan penting dalam banyak desain sumber daya air dan analisis DAS yang tidak terukur. Metode ini sederhana, hanya membutuhkan penentuan karakteristik DAS seperti luas dan panjang sungai, dalam beberapa kasus juga dapat mencakup karakteristik lahan digunakan. Oleh karena itu, metode ini berfungsi sebagai alat yang berguna untuk mensimulasikan aliran dari DAS tidak terukur dan DAS yang mengalami perubahan penggunaan lahan. Beberapa

3 3 metode analisis HSS yang digunakan menurut Pratomo (2014) yaitu meliputi GAMA I, ITB-1, ITB-2, Limantara, Nakayasu, dan Snyder-Alexeyev. Sutapa (2005) menyebutkan bahwa, salah satu HSS yang sering digunakan dalam perhitungan debit banjir di Indonesia yaitu metode HSS Nakayasu. Metode HSS Nakayasu diambil dari nama penemunya yaitu Nakayasu yang melakukan pengamatan hidrograf pada beberapa sungai di Jepang pada tahun 1948, yang kemudian membuat rumus HSS dari hasil pengamatannya tersebut. Data hasil pengamatan yang sangat dibutuhkan dalam HSS Nakayasu adalah luas DAS (A), dan panjang sungai (L). Metode HSS Nakayasu sangat populer dipakai di Indonesia, karena metode ini sederhana, hanya membutuhkan data-data karakteristik DAS seperti luas DAS, panjang sungai dan dalam beberapa kasus dapat juga mencakup faktor kemiringan sungai atau karakteristik lahan. Dalam HSS Nakayasu terdapat parameter α (alfa) yang menunjukkan karakteristik DAS. Namun, tantangan dalam penerapan HSS Nakayasu seringkali dijumpai berbagai kesulitan dalam penentuan nilai α. Penelitian ini bertujuan untuk lebih dalam mengkaji nilai α (alfa) pada HSS Nakayasu. Adapun penelitian lain yang menjadi bahan pertimbangan dalam penelitian ini dari penelitian Dewi, et al. (2016) yang bertujuan untuk menentukan nilai α pada Sub DAS Lesti di Malang Jawa Timur. Hasil penelitian itu menunjukan nilai α terpilih yang sesuai dengan hasil kalibrasi antara Nakayasu dan Hidrograf Satuan Terukur (HST) adalah 2,777. Kesalahan relatif antara HSS Nakayasu dan HST untuk nilai Q p adalah 0,33%. Hasil kalibrasi antara debit banjir rancangan pengamatan (Q pengamatan) dengan debit banjir rancangan model (Q model) memiliki tingkat korelasi yang sangat baik yaitu R = 0,99 dan nilai kesalahan relatif sebesar 4%. Kesimpulan dari penelitian tersebut bahwa dengan hasil korelasi sangat baik, HSS Nakayasu dapat digunakan dalam perencanaan bangunan air dan pengendalian banjir, sehingga dapat menghindari kesalahan estimasi dalam perencanaan. Penelitian di atas menjadi pendukung penulis dalam mencoba untuk melakukan kajian dan pemodelan nilai α (alfa) pada HSS Nakayasu pada DAS di Pulau Jawa yang diambil dari data sekunder disertasi Sri Harto (1985). Penelitian lain yang menjadi pertimbangan penulis yaitu dari Ramadani et

4 4 al (2016) dengan judul pemodelan parameter α (alfa) pada hidrograf satuan sintetik Nakayasu (studi banding dengan hidrograf satuan sintetik GAMA I). Hasil penelitian disebutkan bahwa yang berpengaruh dalam pemodelan persamaan α yaitu data karakteristik DAS berupa panjang DAS dan luas DAS. Persamaan α didapat yaitu : α = 3,604. A0,215 /L0,528. Perhitungan menggunakan rumus T r = 0,75T g, volume error yang didapat menggunakan metode HSS Nakayasu modifikasi sebesar 1,09 % dan menggunakan metode HSS GAMA I sebesar 10,36%, sehingga metode HSS Nakayasu modifikasi lebih akurat dibandingkan metode HSS GAMA I berdasarkan volume error. Penelitian ini sangat menarik dikarenakan data sekunder yang diambil ada kesamaan dengan penelitian yang akan penulis lakukan. Akan tetapi, penulis mengkritisi dan mencoba menguraikan kembali hasil dari kajian nilai α (alfa) pada perhitungan HSS Nakayasu beserta persamaan regresinya. Hal ini dikarenakan penelitian Ramadhani et al (2016) pemodelan alfa menggunakan variabel L dan A secara bersamaan dalam regresi yang kemudian terjadi spurious regression/ regresi palsu, dikarenakan nilai korelasi antara A dan L sangat besar dan bernilai mendekati 1 atau dalam statistika disebut spurious correlation/ korelasi palsu, sehingga penulis tidak menggunakan pemodelan alfa dengan menggabungkan variable L dan A secara bersamaan, selain itu rumus T r yang digunakan juga berbeda, rumus T r yang digunakan penulis adalah T r = (0,5~1)T g dan di penelitian penulis selalu dilakukan kontrol volume pada setiap perhitungan hidrograf satuan, sampai nilai Tinggi Limpasan Langsung (TLL)= 1mm, dan uji pemodelan α (alfa) akan dilakukan pada DAS diluar 29 DAS. HSS GAMA I dalam penelitian ini dijadikan sebagai pembanding hasil dari HSS Nakayasu. HSS GAMA I merupakan HSS pertama yang dikembangkan di Indonesia dari Universitas Gadjah Mada (Sri Harto, 1993). Siby dan Halim (2013) dalam penelitiannya membandingkan HSS GAMA I, Snyder dan Nakayasu pada DAS Ranoyapo di Sulawesi Indonesia. Hasil penelitian tersebut berdasarkan tiga metode HSS dengan menggunakan data sungai yang sama diperoleh kesimpulan bahwa HSS yang dapat diterapkan untuk perhitungan dan perencanaan bangunan air di DAS Ranoyapo adalah HSS GAMA I.

5 5 Hasil analisis diperoleh debit banjir rencana paling besar dibandingkan dengan dua HSS lainnya yaitu m 3 /s. Selain itu, HSS GAMA 1 dipilih sebagai pembanding karena data yang tersedia HSS GAMA 1 yang mengacu kepada data sekunder yang diambil dari penelitian disertasi Sri Harto (1985). Berdasarkan uraian di atas, maka akan dilakukan penelitian lebih dalam terkait kajian nilai α (alfa) pada HSS Nakayasu untuk DAS di Pulau Jawa. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. bagaimana mencari nilai α (alfa) yang merupakan parameter yang sangat penting dalam metode HSS Nakayasu?, 2. bagaimana mencari Q t pada HST, HSS Nakayasu dan HSS GAMA I?, 3. bagaimana mencari pemodelan nilai α dan T g?, 4. bagaimana membandingkan hasil Q t HST, HSS Nakayasu dan HSS GAMA I?, 5. bagaimana menguji persamaan nilai alfa dengan dengan data sekunder lain?. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini berdasarkan masalah yang dirumuskan sebagai berikut: 1. mencari nilai α (alfa) dalam metode HSS Nakayasu berdasarkan data sekunder untuk setiap DAS di Pulau Jawa, 2. mencari nilai Q t dengan HST, HSS Nakayasu dan HSS GAMA I, 3. mencari pemodelan nilai α dan T g, 4. membandingkan hasil Q t HST, HSS Nakayasu dan HSS GAMA I, 5. menguji persamaan nilai alfa dengan dengan data sekunder lain.

6 6 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dari penelitian ini adalah daerah penelitian berada di wilayah DAS Pulau Jawa yang diambil dari data sekunder penelitian disertasi Sri Harto (1985). 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. sebagai pengembangan pengetahuan mengenai HSS untuk dijadikan pedoman di dalam melihat respon suatu DAS, 2. mengetahui hasil perhitungan Hidrograf Satuan Sintetis, sehingga bisa dipakai sebagai data yang menjadi dasar dari perencanaan kegiatan Pengelolaan Sumber Daya Air (SDA) di wilayah sungai, seperti perencanaan bangunan irigasi, bagunan air, pengelolaan sungai, pengendalian banjir dan lain-lain, 3. mengetahui pemodelan nilai alfa, diharapkan dapat memudahkan peneliti/praktisi/ dan pihak pihak lain dalam perhitungan debit banjir rancangan pada DAS menggunakan HSS Nakayasu, dikarenakan persoalan tentang kesulitan dalam menentukan nilai alfa sudah terpecahkan. 1.6 Keaslian Penelitian Adapun penelitian yang sudah dilakukan dan serupa, antara lain akan ditampilkan pada Tabel 1.1. :

7 7 Tabel 1.1 Keaslian Penelitian Peneliti Judul dan Tujuan Metode dan Hasil Penelitian yang akan dilakukan Penulis Dewi et al Judul: Metode: Variabel terikat (2003) Analisis Metode analisis hidrograf (dependent variable) Parameter Alfa dan statistik regresi adalah nilai α yang Hidrograf Satuan didapat dari hitungan HSS Sintetik Nakayasu Hasil penelitian: Nakayasu. Variabel Di Sub Das Lesti. Nilai α terpilih yang sesuai bebasnya (independent dengan hasil kalibrasi variable) adalah luas DAS Tujuannya antara Nakayasu dan (A), dan Kemiringan penelitian : Hidrograf Satuan Terukur sungai (S), nilai T g, Menentukan nilai (HST) adalah 2,777. panjang sungai (L). α (alfa) pada Sub Kesalahan relatif antara DAS Lesti. HSS Nakayasu dan HST Perbedaan dengan penelitian untuk nilai Q p adalah yang penulis lakukan adalah 0,33%. Hasil kalibrasi DAS yang dianalisis antara debit banjir berbeda, dilakukan regresi rancangan pengamatan (Q untuk mencari pemodelan pengamatan) dengan debit nilai alfa, dilakukan banjir rancangan model (Q perbandingan dengan HSS model) memiliki tingkat GAMA I berdasarkan data korelasi yang sangat baik sekunder yaitu DAS di yaitu R = 0,99 dan nilai Pulau Jawa. kesalahan relatif sebesar 4%. Ramadani et al (2016) Judul: Pemodelan Parameter α (alfa) Pada Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu (Studi Banding Dengan Hidrograf Satuan Sintetik GAMA I Tujuannya: Menganalisa pengaruh karakteristik sungai terhadap nilai α berdasarkan hidrograf satuan sintetik GAMA I. Metode: Metode analisis hidrograf dan statistik regresi Hasil penelitian: Data karakteristik DAS berupa panjang DAS dan luas DAS berpengaruh dalam pemodelan Persamaan α. Persamaa n α didapat yaitu : α = 3,604. A0,215 /L.0,528. Perhitungan menggunakan rumus Tr= 0,75T g, pemodelan menggunakan regresi linier berganda, Volume Variabel terikat (dependent variable) adalah nilai α yang didapat dari hitungan HSS Nakayasu. Variabel bebasnya (independent variable) adalah luas DAS (A), dan Kemiringan sungai (S), nilai T g, panjang sungai (L). Perbedaan dengan penelitian yang penulis lakukan adalah rumus T r yang digunakan penulis adalah T r = (0,5~1)T g, pemodelan menggunakan.

8 8 error yang didapat regresi power berganda. menggunakan metode Tabel 1.1 Keaslian Penelitian (lanjutan) Peneliti Judul dan Tujuan Metode dan Hasil Penelitian yang akan dilakukan Penulis HSS Nakayasu modifikasi sebesar 1,09 % dan menggunakan metode HSS GAMA I sebesar 10,36%, sehingga metode HSS Nakayasu modifikasi lebih akurat dibandingkan metode HSS GAMA I berdasarkan volume error. selalu dilakukan kontrol volume pada setiap perhitungan hidrograf satuan sampai nilai TLL=1mm, sehingga penulis tidak menggunakan pemodelan alfa dengan menggabungkan variable L dan A secara bersamaan dalam regresi dikarenakan menyalahi kaidah statistika yakni spurious correlation/ korelasi palsu dikarena nilai korelasi antara A dan L sangat besar bernilai mendekati 1, uji pemodelan α (alfa) dilakukan pada DAS diluar 29 DAS yang disebut di atas. UJi DAS HSS Nakyasu berdasarkan persentase kesalahan nilai Q p dan TLL HST Pada intinya, penulis mengkritisi dan mencoba menguraikan kembali hasil dari kajian nilai α (alfa) pada perhitungan HSS Nakayasu beserta persamaan regresinya. Hal ini dikarenakan penelitian-penelitian sebelumnya dalam memodelkan nilai alfa tidak sesuai kaidah statistika, yakni menggunakan variabel L dan A secara bersamaan dalam regresi yang kemudian terjadi spurious regression/ regresi palsu, dikarenakan nilai korelasi antara A dan L sangat besar dan bernilai mendekati 1 atau dalam statistika disebut spurious correlation/ korelasi palsu. Rumus T r yang digunakan penulis adalah T r = (0,5~1)T g dan di penelitian penulis selalu dilakukan kontrol volume pada setiap perhitungan hidrograf satuan, sampai nilai Tinggi Limpasan Langsung (TLL)= 1mm. Uji pemodelan α (alfa) akan dilakukan pada DAS diluar 29 DAS