BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Daerah Aliran Sungai (DAS) (catchment, basin, watershed) merupakan daerah dimana seluruh airnya mengalir ke dalam suatu sungai yang dimaksudkan. Daerah ini umumnya dibatasi oleh batas topografi, yang berarti ditetapkan berdasarkan aliran air permukaan (Sri Harto, 1993a). Daerah Aliran Sungai (DAS) dapat digunakan sebagai batas kajian suatu penelitian, mengingat DAS merupakan suatu sistem yang sangat kompleks. Air merupakan suatu sumberdaya alam yang sangat diperlukan oleh makhluk hidup. Kebutuhan air semakin meningkat sejalan dengan semakin bertambahnya penduduk dan kegiatan pertanian serta pembangunan. Sumber air yang dapat dimanfaatkan dalam suatu sistem DAS antara lain adalah air hujan, air permukaan dan airtanah. Ilmu yang berkaitan dengan air di bumi, terjadinya, peredaran dan agihannya, sifat sifat kimia dan fisikanya, dan reaksi dengan lingkungannya, termasuk hubungannya dengan makhluk hidup disebut dengan ilmu hidrologi (Seyhan, 1977). Apabila dilihat dari pernyataan Seyhan, ilmu hidrologi adalah ilmu yang sangat tepat untuk mengkaji masalah masalah yang berkaitan dengan air. Salah satu masalah tersebut adalah banjir. Banjir dapat disebabkan oleh ketidakmampuan lembah sungai untuk menampung debit air yang melewati sungai tersebut sehingga air meluap. Oleh karena hal ini, debit aliran sungai merupakan hal yang sangat penting untuk dikaji dalam prakiraan banjir. Metode hidrologi yang banyak digunakan untuk menganalisis debit sungai untuk prakiraan banjir adalah hidrograf satuan. Menurut Sri Harto (1993a), hidrograf satuan merupakan hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan yang terjadi secara merata di 1

seluruh DAS dan dengan intensitas tetap, dalam satu satuan waktu yang ditetapkan. Hidrograf satuan tersebut dapat dibuat apabila tersedia data seperti data rekaman Automatic Water Level Recorder (AWLR), data pengukuran debit dan juga data hujan. Akan tetapi, data data tersebut tidak selalu ada pada tiap wilayah yang ingin dikaji, sehingga dikembangkan suatu metode prakiraan banjir yang disebut hidrograf satuan sintetik. Terdapat banyak sekali model hidrograf satuan sintetik yang telah dikembangkan baik di Indonesia maupun di luar negeri untuk mengatasi masalah ketersediaan data di wilayah wilayah yang ingin dikaji. Salah satu metode dan model yang telah dikembangkan untuk membantu dalam proses analisis kondisi hidrologi dalam suatu DAS adalah dengan menggunakan hidrograf satuan sintetik GAMA I. Hidrograf satuan sintetik GAMA I merupakan hasil dari pengkajian hidrograf satuan sungai sungai yang terdapat di pulau Jawa untuk perkiraan banjir. Menurut Sherman (1932), dalam Sri Harto (1993a) satuan DAS mempunyai sifat hidrograf satuan yang khas sebagai tanggapan (response) terhadap setiap masukan. Sri Harto (1993b) menjelaskan Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) GAMA I dikembangkan berdasarkan perilaku hidrologi 30 DAS di Pulau Jawa, akan tetapi berfungsi baik untuk berbagai daerah lain di Indonesia. Daerah penelitian adalah Sub-DAS Garang yang merupakan daerah yang sering banjir. Pengukuran debit banjir dilakukan secara otomatis oleh Stasiun Pencatat Aliran Sungai (SPAS) Panjangan pada outlet Sub-DAS Garang. Kesesuaian Sub-DAS Garang terhadap hidrograf satuan sintetik yang digunakan tentunya perlu dikaji lebih lanjut sehingga estimasi terhadap banjir dapat lebih optimal. Kesesuaian yang dimaksud adalah hasil perhitungan debit puncak dengan menggunakan HSS GAMA I tidak berbeda jauh dengan hidrograf satuan alami yang terdapat di Sub-DAS Garang. 2

1.2. Perumusan Masalah Faktor fisik DAS yang ditemui di lapangan seperti curah hujan, lama hujan, pengukuran debit yang lengkap, dan rekaman AWLR tidak selalu tersedia rekaman datanya, sehingga diperlukan metode pendekatan yang dapat digunakan sebagai alternatif dalam pemodelan hidrograf satuan yakni hidrograf satuan sintetik. Keakuratan dalam prakiraan banjir di daerah penelitian tergantung pada metode hidrograf satuan sintetik yang digunakan. Parameter yang digunakan oleh hidrograf satuan sintetik yang berbeda tentunya juga tidak selalu sama. Perbedaan penggunaan parameter inilah yang menyebabkan hasil hasil pemodelan hidrograf satuan sintetik menjadi menyimpang dari hidrograf satuan alami daerah penelitian. Menurut Sri Harto (1993b) HSS GAMA I sesuai untuk DAS DAS yang terdapat di pulau Jawa, akan tetapi perlu adanya suatu kajian yang lebih lanjut untuk mengetahui seberapa besar keakuratan serta penyimpangan yang dihasilkan dari pemodelan HSS GAMA I dengan hidrograf satuan alami yang dibentuk oleh aliran debit sungai Garang. Model HSS GAMA I mendasarkan pada variabel variabel DAS yang mudah didapatkan di wilayah Sub-DAS Garang yaitu variabel variabel morfometri DAS. Model HSS Gama 1 dikembangkan berdasarkan pendekatan empiris. Pendekatan empiris seringkali bersifat setempat, sehingga untuk digunakan di tempat lain memerlukan pengujian keberlakuannya (Slamet B, Syaufina L, Hendrayanto, 2006). Berdasarkan uraian di atas, permasalahan yang dapat diteliti untuk dikaji lebih lanjut dalam penelitian ini adalah : 1) Bagaimanakah bentuk model hidrograf satuan alami di daerah penelitian? 2) Bagaimanakah bentuk model hidrograf satuan sintetik GAMA I di daerah penelitian? 3) Seberapa besar keakuratan dan penyimpangan hidrograf satuan sintetik GAMA I terhadap hidrograf satuan alami? 3

Melalui latar belakang dan perumusan masalah yang telah diuraikan sebelumnya, penulis tertarik untuk mengadakan penelitian dengan judul STUDI KOMPARASI HIDROGRAF SATUAN SINTETIK GAMA I DAN HIDROGRAF SATUAN ALAMI SUB DAS GARANG 1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.3.1. Penelitian ini bertujuan untuk : 1) Mengkaji hidrograf satuan alami di daerah penelitian. 2) Mengkaji hidrograf satuan sintetik GAMA I di daerah penelitian. 3) Mengetahui berapa besar keakuratan dan penyimpangan hidrograf satuan sintetik GAMA I terhadap hidrograf satuan alami. 1.3.2. Penelitian tersebut memiliki manfaat dari segi praktis maupun teoritis, yaitu: 1) Membantu penelitian penelitian yang berkaitan dengan perancangan bangunan bangunan air sehingga didapatkan metode hidrograf satuan yang tepat untuk daerah penelitian. 2) Sebagai bahan pertimbangan dalam penggunaan model HSS GAMA I untuk Sub DAS Garang Hilir. 3) Sebagai sumber data dan pembanding bagi penelitian penelitian selanjutnya, khususnya untuk kajian hidrologi DAS. 1.4. Tinjauan Pustaka 1.4.1. Hidrograf Aliran Hidrograf merupakan suatu grafik yang menunjukkan keragaman limpasan, dapat juga tinggi muka air, kecepatan, beban sedimen, dan lain lain terhadap waktu (Seyhan, 1977). Limpasan dalam pengertian tersebut dapat berupa air larian yang masuk ke dalam sistem DAS. Menurut Asdak (2007), air larian terjadi ketika jumlah curah hujan telah melampaui laju infiltrasi air ke dalam tanah. Air larian tersebut dalam jangka waktu tertentu akan menjadi suatu aliran debit, sehingga dengan menggunkan variabel waktu dan debit, 4

hidrograf aliran dari suatu DAS dapat dibentuk. Oleh karena itu, hidrograf aliran dapat diartikan sebagai bentuk tanggapan dari suatu sistem DAS terhadap hujan yang masuk. Hidrograf aliran akan membentuk suatu kurva yang sesuai dengan sifat atau karakteristik hujan sebagai masukannya. Oleh karena itu, hidrograf aliran sungai akan selalu berubah tergantung sifat masukannya (Sri Harto, 1993a). Akan tetapi, dengan menganggap sifat masukan akan menghasilkan aliran yang sama maka suatu DAS tertentu akan mempunyai tanggapan yang khas terhadap masukan dengan besaran tertentu. Sherman (1932) dalam Sri Harto (1993a) mengemukakan bahwa dalam suatu DAS terdapat satu sifat khas yang menunjukkan sifat tanggapan DAS terhadap suatu masukan tertentu. Tanggapan tersebut merupakan suatu model hidrologi yang disebut sebagai hidrograf satuan (unit hydrograph). 1.4.2. Hidrograf Satuan Hidrograf satuan merupakan hidrograf limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan yang terjadi merata di seluruh DAS dan dan dengan intensitas tetap dan dalam satuan waktu yang ditetapkan (Sri Harto, 1993a).Hisrograf satuan ini sangat dipengaruhi oleh dua hal yaitu karakteristik DAS dan iklim. Karakteristik DAS yang dimaksud adalah morfometri DAS yang terdiri dari luas DAS, median elevasi, kemiringan sungai, panjang sungai utama, dll.unsur iklim yang sangat berpengaruh terhadap bentuk hidrograf satuan karakteristik dari hujan. Karakteristik hujan ini dapat berupa curah hujan total, intensitas hujan, lama waktu hujan, penyebaran hujan dan suhu (Asdak, 2007). Hidrograf satuan biasa digunakan sebagai suatu metode pemodelan kondisi aliran di suatu DAS. Hidrograf satuan juga dapat digunakan sebagai alat yang dapat memodelkan banjir. Dengan data debit aliran, tinggi muka air serta data pasangan hujan hidrograf satuan merupakan suatu metode yang sangat tepat untuk memodelkan kejadian banjir yang dapat terjadi pada suatu DAS. Akan tetapi tidak 5

semua DAS memiliki data data tersebut secara lengkap, sehingga analisis banjir akan sangat sulit dilakukan. Keterbatasan data data inilah yang mendorong pakar pakar hidrologi membuat suatu pemodelan yang dapat digunakan untuk memprediksi banjir secara akurat dengan penyimpangan yang tidak terlalu jauh dari kenyataan. Pemodelan tersebut dikenal sebagai hidrograf satuan sintetik. 1.4.3. Hidrograf Satuan Sintetik GAMA I Sri Harto (1993b) mengemukakan bahwa hidrograf satuan sintetik yang dikembangkan khusus untuk Pulau Jawa adalah hidrograf satuan sintetik GAMA I. HSS GAMA I ini merupakan salah satu upaya untuk mengatasi kesulitan dalam analisis hidrologi untuk sungai sungai yang memiliki keterbatasan data. HSS tersebut tidak bergantung dari ada atau tidaknya data di lapangan, hal ini dikarenakan variabel yang digunakan dalam perhitungan HSS tersebut merupakan variabel fisik DAS yaitu morfometri DAS. Komponen komponen utama yang terdapat pada pemodelan HSS GAMA I antara lain adalah Time to Rise (TR), Time to Base (TB), Debit puncak (Qp), dan koefisien tampungan (K). 1.4.4. Hidrograf Satuan Sintetik Snyder F.F Snyder pada tahun 1938 mengembangkan suatu metode yang memanfaatkan parameter DAS untuk memperoleh hidrograf satuan sintetik. DAS yang diteliti oleh Snyder terletak di dataran tinggi Appalachian dengan luas DAS berkisar antara 30 sampai 30.000 km 2 (Chow, et al, 1988). Snyder mengembangkan model dengan cara membandingkan antara unsur-unsur hidrograf satuan dengan karakteristik DAS. Unsur unsur hidrograf satuan yang digunakan dalam hidrograf satuan sintetik Snyder antara lain adalah Qp (m 3 /detik), Tb (jam), dan Tp (jam) dan Tr (jam) dan dihubungkan dengan karakeristik DAS sebagai berikut, A = luas DAS (km 2 ), L = panjang aliran sungai utama (km) Lc = panjang sungai utama diukur 6

dari tempat pengukuran (pelepasan) sampai titik di sungai utama yang terdekat dengan titik berat DAS (km). Dengan unsur-unsur tersebut di atas Snyder membuat model hidrograf satuan sintetis sebagai berikut (Gray, 1970; Chow, et al, 1988; Bedient and Huber, 1992): Tp = 0,75.Ct.(L.Lc)0,3 Tr = tp/5,5 Qp = 2,75.(Cp.A)/tp Tb = 72 + 3.tp atau Tb = 5,56/qpR dimana : tp = waktu kelambatan (time lag) (jam) Qp = debit puncak (m 3 /detik) Tb = waktu dasar (jam) qpr = debit per satuan luas (m 3 /detik/km 2 ) 1.5. Kerangka Teori Masalah Banjir Daerah Aliran Sungai Curah Hujan Tinggi Muka Air dan debit aliran Morfometri DAS Hidrograf Satuan Alami Hidrograf Satuan Sintetik GAMA I Gambar 1.1 Kerangka teori penelitian 1.6. Batasan Operasional Air Larian (surface Runoff) adalah bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju ke sungai, danau dan lautan (Asdak, 2007). 7

Aliran Sungai (runoff) adalah bagian hujan (rainfall), salju dan/atau air irigasi yang mengalir di atas permukaan tanah menuju ke sungai (Indarto, 2010) Banjir adalah keadaan dimana tinggi muka air sungai (atau debit sungai) melebihi suatu batas yang telah ditetapkan oleh suatu kepentingan tertentu (Sri Harto, 1993a) Daerah Aliran Sungai (DAS) (catchment, basin, watershed) adalah daerah dimana seluruh airnya mengalir ke dalam suatu sungai yang dimaksudkan. Daerah ini umumnya dibatasi oleh batas topografi, yang berarti ditetapkan berdasarkan aliran air permukaan (Sri Harto. 1993a). Debit Aliran adalah volume air yang mengalir melalui penampang sungai pada satuan waktu tertentu (Seyhan, 1977) Debit Puncak adalah debit maksimum yang terjadi dalam waktu tertentu (Sri Harto, 1993b). Faktor lebar adalah perbandingan antara lebar DAS yang diukur dari titik 75 % panjang sungai utama dengan lebar DAS yang diukur dari titik 25 % panjang sungai utama (Sri Harto, 1993b). Faktor Luas DAS adalah luas DAS di sebelah hulu dibandingkan dengan luas DAS keseluruhan (Sri Harto, 1993b). Faktor simetri adalah hasil kali dari faktor lebar (WF) dengan luas DAS sebelah hulu (RUA) (Sri Harto, 1993b). Faktor sumber adalahperbandingan antara jumlah panjang semua sungai orde satu dibandingkan dengan jumlah panjang sungai total (Sri Harto, 1993b). Frekuensi sumber adalah jumlah segmen sungai orde satu dibandingkan dengan jumlah seluruh segmen sungai (Sri Harto, 1993b). Hidrograf Satuan adalah hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan yang terjadi secara merata di seluruh DAS dan dengan intensitas tetap, dalam satu satuan waktu yang ditetapkan (Sri Harto, 1993a). 8

Hidrograf Satuan Sintetik adalah hidrograf buatan yang digunakan untuk membuat suatu pemodelan hidrograf satuan yang didasarkan pada karakteristik DAS, dengan atau tanpa adanya data data yang menunjang (Saunders, 1975) Jumlah Pertemuan Sungai adalah jumlah seluruh pertemuan sungai yang ada di dalm DAS (Sri Harto, 1993b). Lengkung Aliran (ratimng curve) adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara tinggi muka air dengan debit pada lokasi penampang sungai tertentu (Soewarno, 1993) Morfometri DAS adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan keadaan jaringan alur sungai secara kuantitatif (Sri Harto, 1993b). 9