Laporan Lapora n P raktikum ke-8 M.K. M.K . Analisis Hidrologi Hidrologi Dosen: 1.Hidayat 1.Hidayat Pawitan, Pa witan, Ph.D. Ph.D . 2. Bambang Dwi Dasa Da santo nto
Hari/tanggal Ha ri/tanggal
: Jumat, 17 April 2015
Asisten : 1. Siti Siti Sya’ Sya’diah G24110014 2. Muhammad Okta B. G2411005 G24110054 4
ANALISIS HIDROGRAF, PEMISAHAN ALIRAN, DAN PENENTUAN HIDROGRAF SATUAN
Kel Ke lompok 12 : Septi Sep tina na Tri Anggi Anggiaa ni (G2412000 (G2412 0004) 4) Dwi Rahmawati Rahmawati (G2412002 (G2412 0022) 2) Aliffa Aliffa Azhari Aprillia Aprillia (G2412 (G24 1200 0035 35)) Astrianti Fauzi Fa uzi Sali Sa lim m (G2412 (G24 1200 0047 47)) Yansen Irawan (G2412006 (G2412 0060) 0) Umar Umar Muhammad Muhammad A.A (G2412007 (G2412 0072 2)
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2015
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Hidrograf merupakan diagram yang menggambarkan permukaan air atau variasi debit menurut waktu. Diagram ini memeberikan gambaran mengenai kondisi yang ada di daerah tersebut. Jika karakteristik pada suatu daerah aliran berubah, maka bentuk hidrograf juga akan mengalami perubahan (Agus 2011). Sedangkan hidrograf satuan merupakan diagram limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan yang terjadi merata diseluruh DAS dan dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu yang ditetapkan (Amri 2008). Hidrograf satuan menunjukan bagaimana hujan efektif tersebut ditranformasikan menjadi limpasan langsung di pelepasan (outlet) watershed . Menurut Agus (2011), faktor utama yang menetukan bentuk hidrograf adalah iklim dan karakteristik DAS. Unsur-unsur iklim yang dibutuhkan adalah intensitas hujan, suhu, dan jumlah curah hujan total. Wilson (1990) mengemukakan bahwa awal mula yang ada hanya aliran dasar adalah aliran yang berasal dari air tanah dan akuifer-akuifer yang berbatasan dengan sungai yang mengalir terus menerus secara perlahan sepnajang waktu. Sete lah hujan mulai turun , terdapat suatu periode awal dari intersepsi dan infiltrasi sebelum setiap limpasan terukur mencapai aliran sungai dan selama periode turunnya hujan kehilangan tersebut akan terus berlangsung tetapi dalam jumlah yang kecil. Seyhan (1977), Viesman et al. (1989) dan Sri Harto (1993) membagi hidrograf menjadi tiga yaitu sisi naik (rising limb), puncak (crest), dan sisi resesi (recession limb). Oleh karena itu, bentuk hidrograf dapat ditandai dari tiga sifat pokoknya, yaitu waktu naik (time of rise), debit puncak (peak discharge), dan waktu dasar (base time).
1.2 Tujuan 1. Mengetahui komponen-komponen hidrograf satuan
2. Menentukan nilai baseflow 3. Menghitung direct runoff
BAB II METODOLOGI
2.1 Alat dan Bahan
1. Data pengukuran debit sungai harian 2. Kertas millimeter blok 3. Kalkulator 4. Alat tulis
2.2 Prosedur Kerja
Fixed Base Length
Buat grafik hubungan antara t kumulatif sebagai sumbu x dengan debit sebagai sumbu y
Cari nilai Qo pada grafik yaitu titik sebelum kenaikan pada garfik
Hitung nilai Tdays dengan rumus A^0.2
Cari nilai Qp dari grafik yaitu titik puncak pada grafik
Cari titik Z dimana nilai Tdays setelah Qpeak
Nilai BFO sebelum Qo sama dengan debit
Nilai BFO setelah Qpeak dihitung dari persamaan regresi P-Z
Nilai BFO dari Qo sampai Qpeak dihitung dari persamaan regresi Qo-P
Hitung nilai DRO dengan rumus debit BFO
Ganti nilai DRO (-) menjadi 0
Hitung total BFO dan total DRO
Variable Slope Method Buat grafik hubungan antara t kumulatif sebagai sumbu x dengan debit sebagai sumbu y
Cari nilai Qo pada grafik yaitu titik sebelum kenaikan pada garfik
Hitung nilai Qt dengan rumus Qt= Qo*exp(-k*4) dengan nilai k = 0.047
Cari nilai Qp dari grafik yaitu titik puncak pada grafik
Cari nilai Qpeak +1 yaitu nilai Q sehari setelah Qpeak
Nilai BFO sebelum Qo sama dengan debit
Nilai BFO setelah Qpeak dihitung dari persamaan regresi e-Z
Nilai BFO dari Qo sampai Qpeak dihitung dari persamaan regresi Qo-P
Hitung nilai DRO dengan rumus debit BFO
Ganti nilai DRO (-) menjadi 0
Hitung total BFO dan total DRO
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
Letak geografis DAS Bengawan Solo berada di 6.48-8.07o LS dan 110.26112.41 o BT. DAS ini terletak pada 12 propinsi dengan 12 kabupaten yaitu propinsi Jawa Tengah dengan 8 kabupaten dan Jawa Timur dengan 8 kabupaten. DAS Bengawan Solo dibatasi oleh gunung-gunung dan perbukitan. Sebelah timur DAS dibatasi oleh gunung Wilis yang memisahkannya dengan DAS Brantas, sebelah selatan dibatasi oleh dataran tinggi pegunungan Kidul yang memisahkannya dengan DAS Grindulu. Ketinggian DAS bervariasi dari 0 mdpl berada di muara sungai di selat Madura sampai 3265 mdpl berada di puncak gunung Lawu. Variasinya ketinggian tersebut menyebabkan variasi jumlah curah hujan yang jatuh di ketinggian yang berbeda dalam cakupan DAS Bengawan Solo. DAS Bengawan Solo merupakan DAS terluas di wilayah sungai Bengawan Solo yang meliputi Sub DAS Bengawan Solo hulu dengan luas 6.072 km², Sub DAS Kali Madiun dengan luas ±3.755 km² dan Sub DAS Bengawan Solo hilir. Bengawan Solo hulu dan kali Madiun mengalirkan air dari lereng gunung berbentuk kerucut yakni gunung Merapi ( ±2.914 m), Gunung Merbabu (±3.142 m) dan Gunung Lawu (±3.265m), sedangkan luas sub DAS Bengawan Solo Hilir adalah ±6.273 km². DAS Bengawan Solo mempunyai luas 1.610.000 ha yang merupakan daerah datar sampai bergunung dengan topografi yang landai, miring, dan curam. formasi geologi yang terdapat pada DAS Bengawan Solo didominasi oleh kompleks gunung api MerapiMerbabu dan Lawu. Jenis batuan yang mendominasi adalah batu apung konglomerat, breksi, tufa, kuarsa yang mengandung andesit dan formasi batuan vulkan (Bemelen 1949). Sesuai dengan letak geografis, dipengaruhi iklim daerah tropis yang dipengaruhi oleh angin muson dengan 2 musim, yaitu musim kemarau pada bulan April – September dan musim penghujan antara bulan Oktober – Maret. Curah hujan tahunan rata-rata sebesar 2.790 mm, suhu udara berkisar antara 230 C sampai dengan 340C, dengan kelembaban udara tahunan rata- rata 77%. Tabel 1 Debit BFO dan DRO menggunakan metode Fixed Base Length Methode dan Variable Slope Method
Debit
Metode Fixed Base Length Method
BFO 5550
DRO 527.1
Variable Slope Method
3994.873
574.1552
Tabel 1 merupakan nilai BFO ( Base Flow RunoffI ) dan DRO ( Direct Runoff ) dengan menggunakan metode Fixed Base Length Method dan Variable Slope Method . Nilai BFO menggunakan Fixed Base Length Method dan Variable Slope Method masing-masing adalah 5550 m3/s dan 527.1 m3 /s. Nilai DRO menggunakan Fixed Base Length Method dan Variable Slope Method masing-masing adalah 399.873 m3 /s dan 574.1552 m3/s. Nilai DRO diperoleh dari selisih nilai debit DAS dengan nilai BFO.
70 60 50
Debit
t i 40 b e D 30
Qpeak Qo Qo-p
20
Regresi p-z
10 0 0
20
40
T Kum
60
80
Gambar 1 Grafik pemisahan aliran dasar dengan Fixed Base Length Method
70 60 Debit
50
Qpeak
t40 i b e D 30
Qpeak+1 Regresi e-z
20
Qo
10
Qo-p
0 0
20
40
T Kum
60
80
Gambar 2 Grafik pemisahan aliran dasar dengan menggunakan Variable Slope Method
Gambar 1 dan 2 menunjukkan grafik pemisahan aliran dasar dengan menggunakan metode panjang aliran dasar dan metode variabel kemiringan. Berdasarkan gambar 1 dan 2 terdapat nilai debit, Qo, Qpeak, Qo-p, Qpeak+1, regresi p-z, dan regresi e-z. Nilai regresi p-z digunakan pada metode panjang aliran dasar, sedangkan regresi e-z digunakan pada metode variabel kemiringan. Nilai Qo merupakan titik dimana debit mulai naik, Qp (Q peak ) merupakan titik puncak debit, Qz merupakan titik dimana setelah puncak debit yang diperoleh dari Tdays, Qo-p merupakan nilai BFO pada titik debit mulai naik dan titik puncak debit, Qpeak+1 merupakan titik dimana waktu puncak debit ditambah satu, regresi p-z merupakan titik dari debit mulai naik dan titik setelah puncak debit, dan regresi e-z merupakan
nilai BFO pada titik dimana puncak debit dengan titik Qpeak+1 dengan nilai BFO pada titik Qpeak+1. Grafik 1 merupakan grafik pemisahan aliran dasar dengan Fixed Base Length Method atau metode panjang aliran dasar . Pada metode ini, didasarkan atas teori yang menerangkan limpasan akan berakhir sesudah waktu tertentu yang bergantung pada luasan DAS yang dimulai sesudah puncak debit. Debit meningkat dimulai pada nilai debit 15 m3/s pada T (waktu) kumulatif 4s, memiliki debit puncak yaitu 60m3/s pada T (waktu) kumulatif 16 s, dan titik setelah debit puncak yaitu pada debit 44 m3/s pada T kumulatif 23s. Titik setelah debit puncak diperoleh dari Tdays, yaitu diperoleh dari nilai luas DAS dipangkatkan dua. Nilai BFO mulai naik pada T kum 16 s dengan nilai BFO 9 m3/s. Metode ini menunjukkan fase resensi dimana fase ini diartikan sebagai waktu yang diukur dari saat hidograf naik sampai waktu debit kembali pada suatu besaran yang ditetapkan. Grafik 2 merupakan grafik pemisahan aliran dasar dengan menggunakan Variable Slope Method atau metode variabel kemiringan. Pada metode ini digunakan nilai regresi e-z yaitu nilai BFO pada dua titik, yaitu pada titik puncak debit dengan titik puncak debit ditambah satu (Q peak dan Q peak +1). Titik BFO mulai naik pada metode ini terdapat pada T kumulatif 17s dengan nilai BFO yaitu 12.4284 m3/s. Variable Slope Method merepresentasikan kondisi aktual hidrograf aliran dasar. Aliran dasar akan akan mempengaruhi periode resesi dari nilai puncak debit yaitu pada suatu titik peralihan (inflection point ). Pada metode ini, puncak aliran dasar terjadi dibawah inflection point yang ditunjukkan dengan gambar 2 dimana nilai BFO pada T kum 17s mulai naik. Pada saat BFO mulai meningkat, maka debit aliran akan menurun. Hidrograf memberikan gambaran mengenai berbagai karakteristik yang ada di DAS secara bersama-sama, sehingga apabila karakteristik DAS berubah maka akan menyebabkan perubahan bentuk hidrograf (Sosrodarsono & Takeda 1983). Fixed Base length Method merupakan metode dengan prosedur pemisahan aliran dasar ini berdasarkan pengertian bahwa limpasan permukaan akan berakhir sesudah waktu tertentu, dihitung dari puncak hidrograph (time base dari direct run off relatif konstan). Metode ini diutarakan oleh Linsley et.al (1982), sampai sekarang padahal ahli hidrograph masih meragukan hasilnya sehingga penentuan N masih harus ditinjau kembali terhadap beberapa Hydrogaph (didasarkan pada pengamatan/empiris). Variable Slope Method merupakan metode dengan prinsip aliran dasar ( Base Flow) akan mulai memberikan sumbangan pada periode resesi dari harga puncaknya yaitu pada suatu titik peralihan ( Inflection point ), sedang kurva risesi yang terjadi sebelumnya diteruskan sampai di bawah puncak hidrograph. Fixed Base length Method lebih sering dipakai daripada Variable Slope Method. Base flow merupakan komponen aliran sungai yang berasal dari pelepasan air tanah (Bruskova 2008). Aliran ini memiliki kontribusi saat presipitasi rendah atau di
musim kemarau dalam aliran sungai. Aliran dasar yang terjadi pada DAS Bengawan Solo ini relatif terus mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu. Bengawan Solo merupakan DAS dengan kondisi topografi yang beragam, dimulai dari datar hingga berbagai kemiriangan. Namun jika dilihat yang paling dominan, DAS ini dapat dikatakan relatif datar. Karena kondisinya yang relatif datar tersebut, DAS Bengawan Solo memiliki simpanan aliran yang cukup baik pada musim kemarau. Namun meskipun demikian, tidak berarti DAS ini tidak berpotensi mengalami kekeringan. Secara umum BFO DAS Bengawan Solo memiliki nilai yang lebih besar jika dihitung berdasarkan fixed base length method dibandingkan dengan variable slope method . Hal ini terjadi karena pada variable slope method memperhitungkan nilai kemiringan, sehingga bagi DAS yang tidak hanya memiliki kondisi topografi yang datar, akan diperoleh nilai DRO yang lebih besar, sehingga yang menjadi BFO atau aliran dasarnya tidak sebesar BFO pada DAS yang memang datar. Pada fixed base lenght method yang benar-benar diperhitungkan adalah kondisi panjang aliran, sehingga aliran limpasan langsung menjadi lebih kecil karena tahanannya (panjang alirannya) lebih besar.
KESIMPULAN
Hidrograf merupakan diagram yang menggambarkan permukaan air atau variasi debit menurut waktu. Diagram ini memeberikan gambaran mengenai kondisi yang ada di daerah tersebut. Komponen hidrograf satuan diantaranya yaitu 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. Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan, praktikan dapat menentukan base flow menggunakan dua metode yaitu fixed base length dan variable slope.
DAFTAR PUSTAKA
Agus I. 2011. Perbandingan hidrograf satuan teoritis terhadap hidrograf satuan observasi DAS Ciliwung Hulu. Jurnal Teoritis dan Terapan Bidang Rekayasa Sipil. Vol.(18):1 Amri S. 2008. Konsep perencanaan pengelolaan DAS terpadu. Jurnal Rekayasa Sipil . Vol.(4): 2 Bemmelen van. R.W., 1949. The Geology of Indonesia, Martinus Nyhoff, The Haque, Nederland. Linsley R.K., Kohler M.A., Paulus J.J.H. 1982. Hydrology for Engineers. New York :
Mc Graw Hill Inc. Seyhan, Ersin. 1977. Dasar-dasar Hidrologi. Editor Soenardi Prawirohatmojo. Yogyakarta: UGM Press. Sosrodarsono D., Takeda K. 1983. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta : PT Pradnya Paramitra. Sri Harto. 1993. Analisis Hidrologi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama Viessman W, Lewis GL, Knapp JW. 1989. Introduction to Hydrology. ED Ke-3. New York : Harper & Row, Publisher, Inc.
