TUGAS REVIEW JURNAL INTERNASIONAL HIDROLOGI FLOOD ESTIMATION FOR A CLOUDBURST EVENT IN AN UNGAUGED WESTERN HIMALAYAN CATCHMENT
“
”
MATA KULIAH : HIDROLOGI TEKNIK LANJUT DOSEN PENGAJAR : Prof. Dr. Ir. LILY MONTARCIH LIMANTARA, MSc.
RIDWAN FEBRIANTO NIM: 176060400111028 176060400111028
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN PROGRAM MAGISTER TEKNIK PENGAIRAN
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut
1. Sub Bidang Rencana Thesis : Banjir 2. Analisis Hidrologi yang akan dipakai : a. Hujan b. Limpasan c. Hidrograf 3. Jurnal Internasional: a. Jurnal 1 1) Judul: Flood Estimation for a Cloudburst Event in an Ungauged Western Himalayan Catchment 2) Penulis: Kansal Mitthan dan Thakur Avinash 3) Jurnal: Iternational Journal of Environmental Hydrology, http://medcraveonline.com b. Jurnal 2 1) Judul: Modeling of Rainfall-Runoff Correlations Using Artificial Neural Network-A Case Study of Dharoi Watershed of a Sabarmati River Basin, India 2) Penulis: Ajay B. Patel, Geeta S. Joshi 3) Jurnal: Civil Engineering Journal, www.CivileJournal.org
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut Review Jurnal Internasional Hidrologi
Judul
Flood Estimation for a Cloudburst Event in an Ungauged Western Himalayan Catchment
Jurnal
Iternational Journal of Environmental http://medcraveonline.com
Volume
Hydrology,
Volume 1, Issue 6 - 2017
Tahun
November 2017
Penulis
Kansal Mitthan dan Thakur Avinash 1)
Kansal ML, Department of Water Resources Development & Management, Indian Institute of Technology Roorkee, India,
Reviewer
Ridwan Febrianto
Tanggal
Januari 2018
1. Identifikasi Masalah Hujan yang deras tiba-tiba adalah salah satu dari alasan-alasan bagi kemunculan air bah tiba-tiba di dalam daerah berbukit-bukit. Peristiwa seperti itu dapat membinasakan seketika,
ini mempengaruhi tanah longsor dan pergerakan batuan
besar bersama dengan tingginya percepatan air di area berbukit-bukit. Ini mengakibatkan perubahan daya gerak yang sangat besar dan karenanya kekuatan yang besar itu. Cloudburst adalah badai hujan tiba-tiba yang agresif dengan durasi kecil (beberapa menit sampai beberapa jam) dengan intensitas curah hujan lebih dari 100mm/jam. Beberapa peristiwa curah hujan ekstrim yang tercatat di India berkisar antara 900mm/hari sampai 1.040mm/hari. Di India, ada 3 negara bagian utama (Jammu dan Kashmir, Himachal Pradesh, dan Uttarakhand) di Utara dan 7 negara bagian Assam, Arunachal Pradesh, Manipur, Meghalaya, Mizoram, Nagaland dan Tripura) di timur laut yang disebut sebagai 'negara-negara Himalaya '. Selama beberapa tahun terakhir, negara-negara ini telah mengalami sejumlah peristiwa gemuruh. Awan di daerah Himalaya mewakili pengangkatan konvektif cepat dari massa udara lembab di bawah kondisi orografi yang curam dan ketidakstabilan termodinamika. Udara hangat dan lembab bergerak menanjak karena orografi daerah tersebut. Karena massa udara ini terus meningkat, ia membentuk awan besar. Kurangnya udara bagian atas pada ketinggian yang begitu besar mencegah disipasi dan konsentrasi air di awan terus meningkat yang akhirnya berakibat pada hujan lokal yang tiba-tiba terlantar (Gambar
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut 1). Umumnya, cloudburst adalah fenomena cuaca lokal yang terkonsentrasi di atas area kecil (tidak melebihi 20-30 km2). Periset telah menghubungkan fenomena ledakan awan dengan aktivitas antropogenik yang meningkat dan perubahan iklim. Umumnya terjadi pada musim hujan (monsun) (Juni sampai September). Seringkali, kejadian ini terkait dengan luas areal yang sangat kecil, durasi badai dan keterpencilan lokasi kurang. Sulit untuk memprediksi lokasi dan dampak ledakan awan terutama saat sebagian besar daerah perbukitan ini tidak nyaman. Oleh karena itu, kejadian semacam itu kadang-kadang tidak diketahui dan bahkan kejadian yang dilaporkan, memiliki sedikit data karena mekanisme pemantauan tanah yang buruk atau bahkan terkadang juga hanyut. Hanya data yang tetap tersedia untuk kejadian seperti itu adalah bekas air banjir di tepi sungai, pohon tumbang, dan pengamatan visual oleh masyarakat setempat. Sejumlah besar saksi mata ini memberikan informasi penting tentang waktu banjir yang penting dan cukup akurat .
Gambar 1. Fenomena Cloudburst
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut
Gambar 2. Lokasi Studi India telah diklasifikasikan dalam tujuh zona homogen hidro-meteorologi dengan sub-zona yang berbeda. Sabuk Himalaya Barat jatuh di bawah zona 7 (Gambar 2). Ini mencakup negara bagian Uttarakhand, Himachal Pradesh dan Jammu & Kashmir. Ada sangat sedikit vegetasi di daerah tersebut yang menawarkan hambatan untuk mengalir. Juga permukaan tanah di daerah tangkapan air ini umumnya memiliki indeks infiltrasi yang lebih sedikit. Jadi hidrograf banjir untuk daerah tangkapan air ini pada umumnya tinggi memuncak dan sempit dengan waktu puncak yang sangat sedikit. Dalam penelitian ini, cloudburst Leh (2010) telah dibahas dan hasil yang didapat sama saja dibandingkan dengan hasil Renoj et al. Leh adalah kota kecil di wilayah Ladhakh di negara bagian Jammu dan Kashmir. Ladhakh mencakup 52,6% wilayah negara bagian Jammu dan Kashmir dan berbagi batas utara India dengan Pakistan dan China. Daerah ini memiliki sejarah panjang glasiasi, dan setiap glasiasi berikutnya di wilayah ini lebih kecil dari yang sebelumnya. Karena kondisi iklim yang buruk di wilayah ini, permukiman jarang berada. Distrik Leh terletak kira-kira antara 32 sampai 36 derajat lintang utara dan 75 sampai 80 derajat Bujur Timur dan ketinggian berkisar antara 2300 m sampai
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut 5000 m dpl. Kabupaten Leh dengan luas 45.100 km2 menjadikannya kawasan terbesar ke-2 di Tanah Air setelah Kutch (Gujrat) dengan luas 45.652 km2 dari segi luas wilayah. Distrik ini dibatasi oleh Pakistan yang menduduki Kashmir di barat dan Cina di bagian utara dan timur dan Lahul Spiti dari Himachal Pradesh di tenggara. Ladhakh terletak di sisi bayangan hujan Himalaya, di mana angin musim kering yang kering mencapai Leh setelah dirampas kelembabannya di dataran dan pegunungan Himalaya, distrik tersebut menggabungkan kondisi iklim kutub dan gurun pasir. Oleh karena itu Ladhakh sering disebut "COLD DESERT". Ada fluktuasi suhu diurnal dan musiman yang bervariasi pada suhu -40° C di musim dingin dan +35° C di musim panas. Presipitasi di wilayah ini sangat rendah dengan curah hujan tahunan sebesar 10cm terutama berupa salju. Udara sangat kering dan kelembaban relatif berkisar antara 6-24%.
2. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian tersebut adalah a.
Bagaimanakah pengaruh cloudburst (ledakan awan/hujan secara tiba-tiba) terhadap peristiwa bajir di area studi?
b.
Bagaimanakah perbandingan karakteristik hidrograf bajir di area studi?
c.
Metode apakah yang paling cocok utuk di aplikasikan di daerah studi?
3. Metodologi Kuantum banjir di daerah tangkapan air dapat dinilai dalam hal puncak, waktu puncak dan distribusi waktu aliran dalam hal hidrograf banjir. Perkiraan banjir dapat dipelajari dengan kategori berikut: 1. Empiris 2. Rational 3. Analisa frekuensi banjir 4. Hidrograf sintetik
4. Metode yang dipakai a. Metode Empiris Metode empiris menggunakan rumus regional berdasarkan korelasi antara karakteristik debit dan tangkapan. Hampir semua rumus empiris merupakan debit sebagai fungsi daerah tangkapan air. Rumus ini berlaku secara regional
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut dan memberi perkiraan hasilnya bila diaplikasikan pada daerah tangkapan air lainnya. Misalnya, Dicken's rumus banyak digunakan di India sebagai nilai perkiraan pertama banjir puncak di daerah tangkapan air, yang diberikan sebagai:
b. Metode Rasional Metode rasional lain rumus semi empiris digunakan untuk estimasi banjir puncak di daerah tangkapan air kecil. Ini mempertimbangkan curah hujan dengan intensitas seragam yang terjadi di daerah tangkapan kecil sehingga durasi curah hujan lebih besar dari pada waktu konsentrasi untuk daerah tangkapan air. Limpasan diasumsikan meningkat secara bertahap ke nilai puncak pada saat konsentrasi atau waktu puncak dan bertahan di puncak asalkan curah hujan terus berlanjut. Secara matematis, puncak banjir dan waktu puncak (persamaan Kirpich) diwakili sebagai:
c. Analisa frekuensi banjir Dalam metode frekuensi banjir, seseorang menggunakan nilai arus tahunan maksimum yang teramati dan memperkirakan parameter statistik dari distribusi probabilitas. Informasi ini untuk memperkirakan kemungkinan banjir sebagai fungsi interval rekurensi. Tapi karena metode ini didasarkan pada data historis, tidak dapat digunakan dalam kasus peristiwa awan karena sangat sedikit atau hampir tidak ada data historis yang tersedia untuk kejadian semacam itu.
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut Hidrograf satuan mewakili respons tersamar tangkapan air terhadap selisih curah hujan unit yang melebihi durasi D-h untuk menghasilkan hidrograf limpasan langsung. Faktor-faktor yang mempengaruhi bentuk hidrograf satuan telah dipelajari pada dua kelompok yaitu faktor fisiografi dan karakteristik badai. Faktor fisiografi meliputi karakteristik cekungan (bentuk, ukuran, kemiringan, sifat lembah, kerapatan drainase, ketinggian dll), karakteristik infiltrasi (penggunaan lahan dan tutupan lahan, danau dan penyimpanan lainnya, tipe tanah dan kondisi geologi) dan karakteristik saluran - bagian, kekasaran, kapasitas penyimpanan, dll.). Karakteristik badai meliputi curah hujan, intensitas, durasi, besarnya dan pergerakan badai. Efek berbagai faktor hidrograf adalah sebagai berikut: Bentuk baskom mempengaruhi waktu konsentrasi yaitu waktu yang dibutuhkan untuk air dari bagian terjauh dari daerah tangkapan air untuk mencapai outlet. Tanggul berbentuk kipas memberikan hidrograf tinggi dan hidrograf sempit sementara tangkapan memanjang memberikan hidrograf yang memuncak dan luas. Ukuran cekungan mempengaruhi perilakunya. Dalam arus saluran tangkapan kecil didominasi arus darat. Oleh karena itu intensitas curah hujan dan penggunaan lahan berdampak lebih besar pada banjir puncak. Pada aliran saluran air yang lebih besar lebih dominan. Dasar waktu untuk daerah tangkapan air yang lebih besar akan lebih besar dibandingkan dengan hidrograf yang sesuai untuk daerah tangkapan yang lebih kecil. Kemiringan aliran mengontrol kecepatan aliran dalam saluran. Lereng memiliki pengaruh yang signifikan terhadap resesi anggota badan hidrograf karena ini merupakan penipisan penyimpanan. Lereng cekungan untuk tangkapan yang lebih kecil lebih penting di mana aliran darat sangat dominan. Lereng curam menghasilkan muatan puncak yang lebih besar. Rasio total panjang saluran terhadap total luas drainase dikenal dengan kepadatan drainase. Kerapatan drainase yang besar menghasilkan konduksi cepat air ke saluran yang mencerminkan debit puncak yang menonjol. Di baskom dengan kerapatan drainase kecil, aliran darat lebih dominan dan karenanya hidrograf yang dihasilkan jongkok dengan tungkai yang perlahan naik. Penutup vegetal menawarkan ketahanan terhadap aliran air dan meningkatkan infiltrasi dan kapasitas penyimpanan tanah. Hal ini menyebabkan penurunan puncak hidrograf. Efek ini sangat terasa untuk daerah tangkapan air dengan daerah
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut yang lebih kecil. Intensitas, durasi dan arah gerakan badai merupakan faktor iklim terpenting yang mempengaruhi bentuk hidrograf banjir. Puncak dan volume limpasan permukaan berbanding lurus dengan intensitas curah hujan untuk durasi tertentu. Durasi badai intensitas yang diberikan juga memiliki efek proporsional langsung terhadap volume limpasan. Akan ada konsentrasi aliran yang lebih cepat jika badai bergerak dari hulu DAS ke ujung hilir. Hal ini menyebabkan banjir puncak yang tinggi. Efek ini selanjutnya dilemahkan dengan bentuk daerah tangkapan air. Hidrograf untuk daerah tangkapan air yang panjang dan sempit paling peka terhadap arah gerakan badai. Informasi rinci tentang curah hujan dan hidrograf banjir yang dihasilkan tidak tersedia untuk semua daerah tangkapan air, terutama di daerah tangkapan air yang terpencil dan kecil. Untuk membangun hidrograf unit untuk daerah tangkapan tersebut, hubungan empiris validitas regional telah diberikan oleh sejumlah peneliti [8]. Sejumlah metode dilaporkan dalam literatur untuk mengembangkan hidrograf sintetis. Tetapi metode yang didasarkan pada hubungan empiris memiliki keterbatasan regional dan tidak boleh dianggap sebagai hubungan umum untuk semua wilayah. Central Water Commission (CWC) telah mengklasifikasikan India dalam tujuh zona hidrokonologis homogen. Setiap zona digambarkan oleh rangkaian hubungan yang berbeda untuk hidrograf satuan sintetis. Misalnya, wilayah Himalaya barat terletak di zona 7. Namun, hidrograf unit sintetis yang direkomendasikan hanya berguna untuk daerah tangkapan air lebih besar dari 25km² [9]. Oleh karena itu, tidak dapat digunakan untuk menurunkan hidrograf unit untuk kejadian awan karena bersifat lokal dan dibatasi pada area kurang dari 25km2. Snyder (1938) mengembangkan seperangkat persamaan empiris untuk hidrograf satuan sintetis berdasarkan studi untuk sejumlah besar daerah tangkapan air di Amerika Serikat. Persamaan ini adalah sebagai berikut:
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut
5. Hasil dan Pembahasan Karakteristik Hidrograf Unit untuk nilai koefisien yang berbeda telah diperiksa untuk memenuhi persyaratan dasar teori hidrograf unit (Gambar 3). Hidrograf satuan diperoleh dengan menggunakan metode SCS dan metode Snyder (Ct = 0,25, Cp = 0,85) memiliki puncak yang hampir sama dan juga memiliki volume limpasan yang sama. Rumus rasional memberikan puncak kecil dibandingkan dengan metode lain dan
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut estimasi Renoj et al. [4]. Oleh karena itu disarankan agar hidrograf banjir diperoleh dengan metode Snyder dengan Ct = 0,25; dan Cp = 0,85 (Gambar 4). Namun, kita juga bisa menggunakan metode SCS (Gambar 5) karena kurang intensif data dengan tingkat akurasi yang masuk akal. Hasil metode Snyder (Ct = 0,25, Cp = 0,85) dan SCS dibandingkan dengan Renoj et al. [4] (Tabel 4) dan terbukti bertahan dengan baik mengingat ketidakpastian yang terlibat dalam estimasi [12,13]. Berdasarkan parameter yang diidentifikasi dari pendekatan Snyder dan SCS, karakteristik unit hidrograf untuk berbagai ukuran tangkapan telah dinilai selama 15 dan 30 menit durasi badai seperti yang ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 1. Koordinat Hidrograf SCS
Tabel 2. Estimasi Banjir Puncak dan Waktu Puncak Untuk Variasi Hasil Limpasan Metode Rasional
Tabel 3. Karakteristik hidrograf satuan untuk berbagai nilai Ct dan Cp
Gambar 3. Perbandingan Berbagai Metode Hidrograf
Gambar 4. Hidrograf Metode Snyder
Gambar 4. Hidrograf Metode SCS
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut Tabel 4. Perbandingan karakteristik hidrograf banjir untuk tangkapan Leh dari beberapa metode yang berbeda.
Tabel 5. Karakteristik SUH Dari Metode Snyder Dan SCS.
6. Kesimpulan Pengelolaan limbah yang buruk dikombinasikan dengan sistem drainase yang tidak memadai (infrastruktur air tidak ada) merupakan faktor kunci dalam banjir yang sering terjadi di Sungai Ogunpa. Iklim di daerah ini juga tidak dapat diabaikan karena sangat memperburuk probabilitas tinggi banjir di wilayah tersebut. Kota Ibadan terletak di sepanjang sabuk tropis Nigeria dan dampaknya mengalami musim hujan tahunan yang berlangsung hampir sepuluh bulan, dengan intensitas curah hujan tertinggi terjadi dari akhir Juni sampai awal September. Banjir dibagian hilir disebabkan debit tinggi dan volume air yang menuju hilir akhirnya berhenti dengan kecepatan nol pada akhir saluran. Hal ini karena kombinasi dengan akumulasi sampah yang menyebabkan profil permukaan air yang melebihi tepi sungai.
7. Review Terhadap Metodologi Dalam jurnal tersebut secara umum metodologi yang dipakai sudah sesuai, namun sebelumnya perlu dilaksanakan validasi terhadap data data debit puncak dari hasil pengukuran dan perhitungan.
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut 8. Review terhadap Metode yang Dipakai a. Metode Empiris Metode empiris menggunakan rumus regional berdasarkan korelasi antara karakteristik debit dan tangkapan. Hampir semua rumus empiris merupakan debit sebagai fungsi daerah tangkapan air. b. Metode Rasional Metode rasional lain rumus semi empiris digunakan untuk estimasi banjir puncak di daerah tangkapan air kecil. Ini mempertimbangkan curah hujan dengan intensitas seragam yang terjadi di daerah tangkapan kecil sehingga durasi curah hujan lebih besar dari pada waktu konsentrasi untuk daerah tangkapan air. Metode ini tidak cocok untuk karakteristik das dengan luas lebih dari 500 ha c. Metode HSS Meteode yang umum digunakan untuk perkiraan debit puncak banjir, lebih baik jika dibanding dengan banyak HSS untuk mengetahui simpangan debit puncak lebih banyak.
9. Review terhadap hasil dan pembahasan Hasil dan pembasan dalam jurnal tersebut telah sesuai dan telah menjawab rumusan masalah yang telah disebutkan sebelumnya. Akan tetapi perlu dilakukan pembahasan rencana penanggulangan ataupun peringatan dini untuk kejadian cloudburst.
DAFTAR PUSTAKA Dhar ON, Nandargi S (1998) Rainfall magnitudes that have not been exceeded in India. Weather 53(5): 145-151. Das S, Ashrit R, Moncrieff MW (2006) Moncrieff MW Simulation of a Himalayan cloudburst event. Journal of Earth System Science Gourley JJ, Erlingis JM, Smith TM, Ortega KL, Hong Y (2010) Remote collection and analysis of witness reports on flash floods. Journal of Hydrology 394(1-2): 5362. Renoj JT, Dimri AP, Pradeep K, Agnihotri G (2012) Study of cloudburst and flash floods around Leh, India, during August 4-6, 2010, Natural Hazards 65(3): 2175-2204.
Tugas Mata Kuliah Hidrologi Teknik Lanjut Owen LA, Caffee MW, Bovard KR, Finkel RC, Sharma MC (2006) Terrestrial cosmogenic nuclide surface exposure dating of the oldest glacial successions in the Himalayan orogeny: Ladakh Range, Northern India. GSA Bull 118(3-4): 383-392. (2015) LADHC Leh: Leh District Administration. CWC (1972) Estimation of Design Flood-Recommended Procedures, India. Singh VP (1988) Hydrologic systems: V.1. Rainfall-runoff modeling. Prentice-Hall PTR, USA, pp. 1-960. CWC (1994) Flood Estimation report for Western Himalayas- Zone7, India, p. 1-87.
