BAB IV. ANALISIS DAS 4.1. Hidromorfometri DAS Para pakar akhir-akhir ini banyak menggunakan pendekatan hidromorfometri DAS untuk menerangkan proses-proses hidrologi. Kepekaan DAS untuk mengubah hujan menjadi limpasan (runqff) sangat ditentukan oleh keadaan DAS yang bersangkutan. Keadaan DAS ini dapat ditinjau dari berbagai aspek, salah satu aspek adalah keadaan hidromorfometrinya. Variabel hidromorfometri antara DAS satu dengan DAS yang lainnya mempunvai karakteristik sendiri-sendiri. Seberapa jauh perbedaan variabel morfometri ini dapat diketahui dengan uji statistik. Karakteristik DAS yang pertama-tama mudah dilihatidiketahui secara sepintas adalah luas DAS dan bentuk DAS. Luas DAS dapat Whining, tetapi bentuk DAS harus dapat diformulasikan menjadi bentuk numerik (Pramono, 1988). Dalam mengemukakan bentuk DAS_ beberapa pakar menyajikan sebagai faktor bentuk (fbrm factor), shape (S), rasio sirkularitas (circularity ratio), dan panjang DAS (basin elongation). Faktor bentuk DAS sangat mempengaruhi hidrograf yang dihasilkan. Apabila DAS mempunyai bentuk memanjang, maka hidrograf alirannya akan berbentuk landai (Pramono, 1988). Sementara kalau bentuk DAS bulat, hidrograf aliran yang dihasilkan akan lebih tajam (Selby, 1985). Gambar 11. Hubungan antara faktor bentuk DAS dengan hidrograf aliran yang dihasilkan (Pramono, 1988)
Kerapatan aliran merupakan karakteristik DAS yang mudah untuk membedakan kondisi DAS yang satu dengan yang lainnya. Kenyataan yang sering didapat, bahwa perhitungan kerapatan aliran untuk daerah yang sama oleh berbagai sumber menunjukkan nilai yang berlainan. Hal ini bukan semata-mata faktor ketelitian, tetapi sumber gambar / peta DAS yang dipergunakan berlainan. Hasil yang didapat dari peta topografi akan berlainan dengan hasil dari foto udara, dan akan lain dengan kerapatan aliran yang dihasilkan dari citra radar (Pramono. 1988). Oleh sebab itu, unsur teknologi dan sumber data juga harus dipertimbangkan. Kerapatan aliran (D) dan luas DAS (A) ternyata mempengaruhi `bankfull discharge' (Qb), seperti dirumuskan oleh Selby (1985) sebagai : Craig dan Rankl (1978), mengatakan bahwa volume banjir dengan periode ulang tertentu (2, 5, 10, 25 dan 50 tahun) dipengaruhi oleh luas DAS (A), beda tinggi antara aoutlet dengan titik tertinggi dalam DAS (HM) dan kemiringan rata-rata DAS. Dikatakannya juga, bahwa debit puncak dengan periode ulang tertentu dipengaruhi juga oleh kemiringan sungai (S), selain variabel-variabel seperti tersebut diatas. Pemilihan variabel hidromorfometri sebagai variabel bebas, ditentukan sematamata pada kemudahan pengumpulan datanya. Sebagai variabel pengontrol (variabel tak bebas/'dependent variable') adalah komponen hidrograf satuan. Komponen hidrograf satuan ini meliputi waktu naik (time rising, Tr), adalah waktu yang diukur dari pusat masa hujan hingga terjadinya puncak hidrograf satuan, waktu dasar (time base, Tb), adalah waktu saat mulainya hidrograf satuan hingga akhir hidrograf satuan; dan debit puncak hidrograf satuan (peak discharge, Qp) adalah harga debit puncak hidrograf satuan.
Gambar 12. Komponen Ilidrograf Satuan Variabel hidromorfometri DAS yang dipilih meliputi: a. Luas daerah aliran sungai (area of. watershed, A) adalah luas keseluruhan DAS sebagai satu sistem sungai yang diproyeksikan secara horisontal pada bidang datar.untuk mengetahui luas DAS dapat d'gunakan pianimeter, kertas milimeter, atau dengan menggunakan digitizer-computer. Batas DAS ditentukan berdasarkan peta kontur. Batas DAS yang dimaksud adalah batas DAS secara topografik (topographic drainage boundary). b. Paniang sungai utama (L). Panjang sungai utama adalah alur sungai yang diukur mulai dari outlet DAS hingga perpanjangan sungai sampai batas DAS (Pramono. 1988). Kenyataannya cukup sulit membedakan sungai utama dengan bukan sungai utama bila terdapat percabangan sungai yang mempunyai daerah tangkapan (catchment) yang lebih luas. c. Panjang sungai utama dari outlet hingga pusat berat DAS (Lc). Adalah panjang sungai utama yang diukur dari outlet DAS hingga titik pada sungai utama yang terdekat dengan pusat berat DAS. Titik berat DAS dapat diketahui dengan membuat grid pada DAS, kemudian dengan menggunakan formulasi tertentu, koordinat titik berat dapat diketahui (Pramono, 1988). Agar lebih jelas diberikan contoh perhitungan titik berat DAS sebagai berikut:
Gambar 13. Penentuan Titik Berat DAS Untuk sumbu y Untuk Sumbu x 1 x 1 = 1 1x6=6 2 x 3 = 6 3x4 =12 2x6=12 4 x4 = 16 5 x4 = 20 3x6=18 6x4 =24 7 x 3 = 21 4x6=24 8x1 = 8 60 108
Jadi koordinat titik berat (x,y) adalah (108/24, 60/24) _ (4,5; 2,5) d. Panjang maksimum DAS (Lb). Panjang maksimum DAS adalah panjang garis lurus yang ditarik mulai dari outlet DAS, meliputi titik berat DAS sehingga batas DAS bagian hulu. e. Kemiringan sungai rata-rata (S1). Kemiringan sung ai dinyatakan dalam berbagai cara, misalnya dalam derajat, %, km/km. Kemiringan sungai merupakan perbandingan beda tinggi penampang memanjang sungai dengan jarak mendatarnya. Cara menentukan kemiringan sungai rata-rata adalah dengan menggambarkan terlebih dulu penampang memanjang sungai utama dan mengukur kemiringan garis lurus yang ditarik mulai dari outlet sehingga luasan di atas dan di bawah garis lurus mendekati sama (Pramono,1988). Gambar 14. Penentuan Kemiringan Sungai Rata-rata (Pramono, 1988) f. Bifurcation ratio (Rb). Adalah nisbah antara jurnlah orde sungai ke u dengan orde sungai ke u + 1 (Horton dalam Seyhan, 1977). Perhitungan bifurcation ratio ini didasarkan sistem pengorderan menurut cara Strahler (dalam Seyhan, 1977). Dalam menentukan nilai Rb untuk keseluruhan sistem sungai digunakan nilai rata-rata tertimbang dengan cara sebagai berikut :
W Rb = Rbu/ u+l.(nu+nu+1)..(4.2) Nu dengan, W Rb = Rb tertimbang Rb u/u +1 = Rb antara orde sungai ke u dan u -i 1, Nu = Jumlah orde sun.gai ke u, Nu + 1 = Jumlah orde sungai ke u + 1 (Seyhan, 1977) g. Circularity ratio (Rc). Menurut Miller (dalam Seyhan, 1981), Rc. Merupakan nisbah antara luas DAS dengan luas lingaran yang dikelilingnya sama dengan keliling DAS Rc = A/Ac... (4.3) h. Elongation ratio (Re). Schumm (dalam Seyhan, 1981), mengatakan bahwa Rc adalah nisbah antara garis tengah suatu lingkaran (D) yang mempunyai luas sama dengan luas DAS, dengan panjang sungai utama (L) Re= D/L... (4.4) Kerapatan alur sungai (D). Kerapatan alur sungai adalah nisbah antara panjang sungai keseluruhan dengan luas DAS D = Ln/A (km/km 2 )... (4.5) j. Rasio frekuensi orde sungai (F) Adalah nisbah antara jumlah keseluruhan orde sungai (sistemstrahler) dengan luas DAS k. Luas relatif DAS (Rua). Luas relatif DAS adalah nisbah luas DAS sebelah hulu dengan luas DAS keseluruhan. Luas DAS sebelah hulu ditentukan herdasarkan garis yang ditarik membelah DAS melewati titik berat DAS. Rua = Au/A... (4.6 ) Faktor lebar DAS (W). Faktor lebar DAS adalah nisbah antara lebar DAS yang diukur pada jarak 0.75 panjang sungai untama dari outlet dengan lebar DAS yang diukur pada jarak 0,2.5 panjang sungai yang diukur dari outlet. W W. 75 /W. 25... (4.7)
Gambar 15. Penentuan Luas Relatif DAS (Rua) dan Faktor Lebar DAS (W) (Pramono, 1988) 4.2. Model Hidrologi Model hidrologi yang dimaksud dalam tulisan ini adalah model matematis. Clark (dalam Fleming, 1979), mengatakan bahwa model matematis merupakan penyederhanaan sistem yang disajikan dalam bentuk persamaan matematis, yang kadang-kadang ditambahkan keterangan-keterangan untuk menjelaskan hubungan antar variabel dan unsur-unsur di dalamnya.
Gambar 16. Bagan Model Matematis Menurut Fleming (1979)
Gambar 17. Konsep Model Matematis (Fleming (1979) Sherman pada tahun 1932 (Chow, 1988) mengemukakan suatu model yang disebut Unit Hydrograph", adalah hidrograf aliran langsung yang disebabkan hujan efektif satu satuan tebal hujan yang tersebar merata diseluruh DAS dengan intensitas tetap selama satu satuan waktu. Dalam membuat hidrograf satuan suatu sungai diperlukan data pengukuran debit otomatis dan pengukuran hujan otomatis. Seharusnya satuan suatu sungai, keadaannya hares selalu tetap (konsisten), tetapi kenyataannya hidrograf satuan yang dihasilkan suatu kejadian hujan dengan kejadian hujan lainnva tidak sama. Untuk menetapkan hidrograf satuan yang cocok untuk sungai yang bersangkutan dapat dilakukan dengan merata-rata hidrograf satuan dari beberapa kejadian hujan. Kalau hidrograf suatu sungai sudah diketahui, maka hidrograf satuan ini digunakan untuk memperkirakan aliran sungai lain yang tidak terdapat data pencatatan alirannya (ungauged river), dengan syarat kondisi iklim, topografi dan keadaan
geologinya mirip. Periu dicacat bahwa teori hidrograf satuan ini tidak mendasarkan sepenuhnya pada proses hidrologi yang sebenarnya, tetapi banyak dilakukan penyederhanaan (Nash dalam Harto Br., 1985). Kelangkaan data aliran dan data hujan otomatis masih dirasakan sampai saat ini, terutama pada kondisi di Indonesia. Oleh karena itu, model tiruan hidrograf satuan, yang lebih dikenal sebagai `Hidrograf Satuan Sintetik, (Syntetic Unit Hydrograph) mulai banyak digemari oleh para pakar dalam perencanaan hidrologi. Hidrograf satuan sintetik ini pertama kali dikemukakan oleh Snyder (Cordery dalam, Suyono, 1986). Pembuatan hidrograf satuan sintetik ini dapat dikelompokkan berdsarkan. pada : a. Hubungan empiris antara karakteristik DAS dengan parameter hidrograf satuan terukur. b. Prosedur berdasarkan pada penelusuran timbunan DAS terhadap time area diagram. c. Hubungan empiris antara karakteristik DAS dengan beberapa fungsi hidrograf banjir. Dalam hidrograf satuan sintetik model Snyder, dikemukakan bahwa variabel yang paling berpengaruh adalah waktu kelambatan (lag time) (Snyder dalam Harto BR., 1985; Seyhan, 1977), yaitu waktu antara titik pusat hujan efektif sampai debit puncak hidrograf satuan, yang dirumuskan : tp = Ct (L.Lc) 3... (4.8) dengan, tp = waktu kelambatan (jam), Ct = koefisiensi (berkisar 1.8 hingga 2.2), L = panjang sungai utama (mil), Lc = panjang sungai utama yang diukur mulai dari outlet hingga titik pada sungai yang terdekat dengan pusat ber.at DAS (mil). Debit puncak hidrograf satuan sintetik (Qp) dan waktu dasar hidrograf satuan sintetik (t) dirumuskan sebagai berikut : =. (4.9) dengan Cp = koefisiensi (berkisar 0.56 hingga 0,69) A = Luas DAS (mil2) t t, = 3 +3/24 t p (dalam hari)