LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLOGI
PEMODELAN HIDROLOGI
Oleh: Niken Sri Wahyuningsih AH!"!#$
KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNI%ERSITAS &ENDERAL SOEDIRMAN 'AKULTAS 'AKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO #!(
I)
PENDAHULUAN A) La*a La*arr +el +elak akan ang g
Pada keperluan perencanaan pengembangan sumberdaya air pada suatu kawasan DAS, diperlukan seperangkat data yang memadai mulai dari data hujan sebagai masukan karakteristik DAS itu sendiri secara keseluruhan dan data debit sungai sungai sebagai keluaran. keluaran. Kendala Kendala umum yang dihadapi dalam analisis analisis perencanaan adalah kurang tersedianya data debit sungai, akan tetapi data curah hujan yang tersedia cukup memadai. Suatu model hidrologi yang menggambarkan hubungan antara hujan dengan debit sungai berdasarkan beberapa parameter fisik DAS dapat dibuat untuk mengatasi kendala tersebut. Dengan pendekatan simulasi (model hidrologi maka keterkaitan input, proses dan ouput DAS dapat diketahui, sehingga dapat dilakukan perencanaan pengelolaan wilayah yang bersifat lintas sektoral dan komprehensif sehingga dapat ditentukan akti!itas pengelolaan dan perbaikan terhadap sistem DAS serta memprediksi dampak pengelolaan di masa mendatang. Pemodelan Pemodelan dalam hidrologi awalnya bertujuan bertujuan mencari mencari hubungan hubungan antara hujan dan respon debit sungai terhadap hujan tersebut. "amun sering dengan perkembangan teknologi komputer, model hidrologi menjadi lebih rumit dan komplek kompleks, s, mencak mencakup up kejadia kejadian n erosi erosi dan lain#l lain#lain. ain. Secara Secara garis garis besar, besar, model model## model model hidrol hidrologi ogi dapat dapat digolo digolongk ngkan an berdas berdasark arkan an proses, proses, skala, skala, dan metode metode pemecahannya.
,) Tu-uan
$ujuan praktikum ini adalah % &enganalisis data hidrologi menggunakan model hidrologi tank model .
II)
TIN&AUAN PUSTAKA
'rooks et al. ()*+, &odel hidrologi merupakan gambaran sederhana dari suatu system hidrologi yang aktual. &odel hidrologi biasanya dibuat untuk mempelajari fungsi dan respon suatu DAS dari berbagai masukan DAS. &elalui model hidrologi dapat dipelajari kejadian#kejadian hidrologi yang padagilirannya dapat digunakan untuk memprediksi kejadian hidrologi yang akan terjadi. arto ())-, model hidrologi adalah sebuah sajian sederhana ( simple representation dari sebuah system hidrologi yang kompleks. arto ())- mengemukakan bahwa tujuan penggunaan suatu model dalam hidrologi, antara lain sebagai berikut % a peramalan ( forecasting menunjukkan besaran maupun waktu kejadian yang dianalisis berdasar cara probabilistik b perkiraan (predicting yang mengandung pengertian besaran kejadian dan waktu hipotetik (hipotetical future time c sebagai alat deteksi dalam masalah pengendalian
d
sebagai
alat
pengenal
(identification
dalam
masalah
perencanaan e ekstrapolasi data/informasi f perkiraan lingkungan akibat tingkat perilaku manusia yang berubah/meningkat dan g penelitian dasar dalam proses hidrologi. Secara
sederhana,
DAS
dianggap
sebagai
suatu
sistem
yang
menggambarkan bahwa terdapat hubungan yang erat antara hujan sebagai masukan DAS, dan aliran sebagai keluaran. Dalam hal ini, data hujan sebagai masukan dan debit aliran sungai sebagai keluaran. Data aliran sungai merupakan data hidrologi yang penting karena dapat digunakan sebagai dasar perencanaan dan pengembangan DAS. Salah satu model hidrologi yang dapat diaplikasikan dalam sebuah perhitungan debit aliran dalam sebuah DAS. &odel tangki
merupakan salah satu model hidrologi yang gunanya untuk menganalisis karakteristik aliran sungai. &odel ini dapat memberikan informasi mengenai kualitas air dan untuk memprediksi banjir. &odel ini menerima masukan data harian hujan, e!apotranspirasi dan debit sungai dalam satuan mm/hari sebagai parameter tank model .(Sulistyowati, 011 Sugawara ()2 dalam 3udiyanto dan Setiawan (011- menyatakan bahwa Tank Model mengasumsikan besarnya limpasan dan infiltrasi merupakan fungsi dari jumlah air yang tersimpan di dalam tanah atau tampungan air di bawah permukaan. Sugawara
()*2 dalam
3udiyanto dan Setiawan
(011-
memperkenalkan struktur Tank Model terdiri atas beberapa tank sederhana yang tersusun secara !ertikal. Struktur Tank Model terdiri dari 4 tank yang tersusun seri secara !ertikal yang kemudian disebut sebagai Standard Tank Model. "amun, dalam
perkembangannya para perancang Tank Model melakukan berbagai
modifikasi agar Tank Model mampu mempresentasikan kondisi lapang. &enurut Sugawara ()52, model tangki dikembangkan untuk menghitung run off yang diakibatkan hujan yang jatuh pada suatu daerah tangkapan air. &odel ini mendeskripsikan suatu daerah tangkapan air digantikan kombinasi beberapa tangki yang disusun sedemikian rupauntuk mewakili lapisantanah di dalam daerah tangkapan air. Salim et al (0112 juga berpendapat bahwa Tank model merupakan model hidrologi dengan lumped parameter . Tank model digunakan untuk menduga debit aliran yang ada pada pemotongan bagian DAS dengan asumsi bahwa parameter#parameter yang signifikan dalam seluruh proses hidrologi adalah homogen.(6ulfida, 01
Aplikasi Tank Model adalah sebuah model hidrologi yang dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik dari sebuah Sub#DAS atau DAS. &odel ini dapat memberikan informasi mengenai kualitas air dan untuk memprediksi banjir. &odel ini menerima masukan data harian hujan, e!apotranspirasi dan debit sungai dalam satuan mm/hari sebagai parameter Tank Model. Tank Model adalah salah satu model hidrologi yang digunakan untuk menganalisis karakteristik aliran sungai. &odel ini dapat memberikan informasi mengenai kualitas air dan untuk memprediksi banjir. &odel ini menerima masukan
data harian hujan,
e!apotranspirasi dan debit sungai dalam satuan mm/hari sebagai parameter Tank Model. Tank Model tersusun atas 4 reser!oir !ertikal, dimana bagian atas mempresentasikan surface reservoir , di bawahnya intermediate reservoir, kemudian sub-base reservoir dan paling bawah base reservoir. Dalam konsep Tank Model ini air dapat mengisi reser!oir dibawahnya dan bias terjadi sebaliknya apabila e!apotranspirasi sedemikian berpengaruh. Tank Model yang telah di!alidasi dan telah diuji keabsahannya dengan tolok ukur koefisien determinasi (3 0 dapat dilanjutkan untuk analisis hidrologi salah satunya adalah simulasi perubahan tataguna lahan dan kaitannya terhadap ketersediaan air atau debit sungai. (Sahayana, 01 &enurut Setiawan et al (011-, secara global persamaan kesetimbangan air ditulis sebagai berikut% dH dt
= P ( t )− ET ( t )−Y ( t )
Dimana, adalah tiggi air (mm, P adalah hujan (mm/hari, 7$ adalah e!apotranspirasi (mm/hari, 8 adalah aliran total (mm/hari, dan t adalah waktu (hari. Skema model tangki sederhana yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut%
dH 1 dt
dH 1 dt
= H 1 b + P ( t )− ET ( t )−Y ( t )−Y ( t )−Y ( t ) a
= H 1 b + Y ( t ) −Y ( t )
Y a= a . H 1
Y b= b ( H 1− H b )
a
d
b
c
Y c =c ( H 1− H c )
Y d =d . H 2
Keterangan% P
%Presipitasi
7$
%7!apotranspirasi
%$inggi air dalam tangki
8c
%Debit
a, b, c, dan d
%Koefisien lubang tangki
8a, 8 b, 8c, dan8d
%9ungsi koefisien tangki
b
% pada t# atau t sebelumnya
0 b
%0 pada t# atau t sebelumnya
($:& AS:S$7", 015
III)
METODOLOGI
A) Ala* .an ,ahan
Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah % . Komputer atau laptop 0. Software Microsoft Excel 'ahan yang digunakan pada praktikum ini adalah % . Data curah hujan dan debit
,) Me*/.e Ker-a
. &embuat tabel dalam lembar kerja &icrosoft e;cel seperti berikut $ (hari 0 4 5 2 + * ) 1
P (mm ).1 2.-+ 00.11.11 52.02 +.)2.-+ -.* -.*0 -.5
7rror
0. &embuat persamaan#persamaan tiap tangki dalam =isual 'asic (dalam e;cel >ption 7;plicit 9unction 8b (b, , b ? tinggi air di tangki , b tinggi lubang pengeluaran b ?8b besar air yang keluar dari lubang b
:f @ b $hen 8b b B ( # b 7lse 8b 1 7nd 9unction 9unction 8c (c, , c ? tinggi air di tangki , c tinggi lubang pengeluaran c ?8c besar air yang keluar dari lubang c :f @ c $hen 8c c B ( # c 7lse 8c 1 7nd 9unction 9unction 8a (a, ? tinggi air di tangki ?8a besar air yang keluar dari lubang a 8a a B 7nd 9unction 9unction 8d (d, 0b, 8a 8d d B (0b C 8a 7nd 9unction 9untion " (dt, P, 7$, 8an, 8bn, 8cn, b ?" tinggi air di tangki pada time step berikutnya ?8an, 8bn, 8cn, adalah besar air yang keluar dari lubang a, b, dan c " b C (P 7$ 8an 8bn # 8cn B dt 7nd 9unction 9unction "0 (dt, 0b, 8an, 8dn ?"0 tinggi air pada tangki 0 ?8an, 8dn besar air yang keluar dari lubang a dan d "0 0b C (8an 8dn B dt 7nd 9unction -. &emecahkan persamaan#persamaan tersebut dengan menggunakan fasilitas solver dalam e;cel. 4. &emplot hubungan antara hujan#limpasan langsung dalam sebuah grafik.
I%)
HASIL DAN PEM,AHASAN A) Hasil
T 0hari 1
P 0221
3/+s 0245-a21
),
1,**
1,*20525-*4
1,111-14
-,+*54*)*)
0
2,-+
1,+0
1,)-25-0*
1,144+)+
4,+*141+-
6783 2/.el 0245-a21
err/r
6a
-
00,1-
,)2
1,+)-+*-2*
,-21122
0,+)4-5+2
4
1
1,)+
,)1*02414
1,**554
0*,*)1*++05
5 2
52,02 +,)-
,+ 1,*)
1,42-0*22)) ,-****-*
1,4))444 1,04**0
*,1-)145)0,-2*+2+2
+
2,-+
1,*
1,2*++1)+)
1,1-)+*
,*105*-
* ) 1
-,* -,*0 -,5
1,5+ 1,+ 1,+
1,*20)5*))0 1,+*-14041 1,*-25
1,1*5*05 1,112*)2 1,1100)
-,+)2++ 0,2-)52+* -,1444104+
6+
6.
H
H#
ET
*
0,-1+5540 -,0)---5*
,-**54*)) ,4**141+
1),)24*)12 )5,*44+1--
0,4)2)41) -,-)0)-222
1 1
,-02120 0+,024+514
,0*)4-5* 0,*))1*++-
04,)-20)2+ 5),+541*-
,214**4) 02,1)+*)5-
1 1
2,2140++)
1,*-)142
5*,)+4**
+,-*+4-4
1
),*24*4) ),+0+**1+)0 0,--+1-4
0,42*+2+2 ,0*105* ,-*)2*
*-,+24)55* 10,2115)24 )4,1--01*)
),-0*)1*4 1,5000225 0,5101455)
1 1 1
,+0*+2++
,0+-)52+*
)+,1451-1-
,42521-
1
,5+-+-**2
,-444105
)5,)10002
,*0))2000
1
a b c d b c b 0 0 b
1,-4 4 1,- 1,11) 1, 1,1* * 1,1* * 10,5 2 +,* 0 1, 1,
hasil model tangki 2.5 2 1.5 Debit air (m3/s)
Qobs Qmodel
1 0.5 0 0
2
4
6
8
10
12
waktu(hari)
Eambar grafik hasil model tangki.
,) Pe2+ahasan
Daerah Aliran Sungai (DAS merupakan unit alam berupa kawasan yang dibatasi oleh pemisah topografis berupa punggung#punggung bukit yang menampung, menyimpan dan mengalirkan curah hujan yang jatuh diatasnya ke sungai utama dan kemudian menyalurkannya ke laut. Filayah daratan tersebut dinamakan Daerah $angkapan Air (D$A atau catchment area yang merupakan suatu ekosistem dengan unsur utamanya terdiri atas sumberdaya alam (tanah, air, dan !egetasi dan sumberdaya manusia sebagai pemanfaat sumberdaya alam. (Asdak, ))5
Gndang#undang "omor + $ahun 0114 tentang Sumber Daya Air menyebutkan bahwa DAS adalah suatu bentang lahan yang dibatasi oleh
punggung bukit pemisah aliran ( topographic divide yang menerima, menyimpan, dan mengalirkan air hujan melalui jaringan sungai dan bermuara di satu patusan ( single outlet di sungai utama menuju danau dan laut. DAS merupakan ekosistem alam berupa hamparan lahan yang ber!ariasi menurut kondisi geomorfologi (geologi, topografi, dan tanah, penggunaan lahan, dan iklim yang memungkinkan terwujudnya ekosistem hidrologi yang unik.
Secara makro, DAS terdiri dari unsur biotik (flora dan fauna, abiotik (tanah, air, dan iklim, dan manusia yang saling berinteraksi dan saling ketergantungan membentuk sistem hidrologi. DAS juga dapat dipandang sebagai suatu sistem hidrologi yang dipengaruhi oleh presipitasi (hujan sebagai masukan ke dalam sistem. DAS mempunyai karakteristik yang spesifik berkaitan dengan unsur#unsur utama seperti jenis tanah, topografi, geologi, geomorfologi, !egetasi, dan tata guna lahan.
'erdasarkan fungsinya, DAS dibagi menjadi tiga bagian yaitu DAS bagian hulu, DAS bagian tengah, dan DAS bagian hilir. DAS bagian hulu didasarkan pada fungsi konser!asi yang dikelola untuk mempertahankan kondisi lingkungan DAS agar tidak terdegradasi, yang dapat diindikasikan oleh kondisi tutupan !egetasi lahan DAS, kualitas air, kemampuan menyimpan air (debit, dan curah hujan. DAS bagian tengah didasarkan pada fungsi pemanfaatan air sungai yang dikelola untuk dapat memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi, yang dapat diindikasikan dari kuantitas air, kualitas air, kemampuan menyalurkan air, dan ketinggian muka air tanah, serta terkait pada prasarana pengairan seperti
pengelolaan sungai, waduk, dan danau. DAS bagian hilir didasarkan pada fungsi pemanfaatan air sungai yang dikelola untuk dapat memberikan manfaat sosial dan ekonomi, yang diindikasikan melalui kuantitas dan kualitas air, kemampuan menyalurkan air, ketinggian curah hujan, dan terkait untuk kebutuhan pertanian, air bersih, serta pengelolaan air limbah. (7ffendi, 011*
&anfaat mengumpulkan data aliran sungai% Diperolehnya data karakteristik DAS dan estimasi kondisi, potensi, dan perilaku/watak yang diperlakukan dalam rangka pengembangan sumberdaya alam dan sumberdaya manusia serta kelembagaan secara optimal. Diperolehnya data dan informasi mengenai perlakuan#perlakuan yang mungkin terjadi di dalam DAS dan selanjutnya untuk dijadikan sebagai dasar dalam perumusan pemecahan permasalahan DAS yang akan dilakukan secara terintegrasi (terpadu antara sektor (lintas sektoral dalam rangka pengelolaan DAS terpadu.
Data curah hujan diperlukan sebagai input utama model, baik pada model hidrologi maupun model erosi. Data curah hujan yang diperlukan pada model hidrologi adalah berupa curah hujan bulanan dan pada model erosi berupa jumlah hujan harian dan bulanan, hujan maksimum dan intensitas hujan. Data/informasi kondisi penutupan lahan yang diperlukan dalam penggunaan lahan adalah gambaran rapat tidaknya penutupan lahan sehingga memberikan pengaruh langsung terhadap intersepsi dan aliran permukaan serta e!apotranspirasi. Data e!apotranspirasi diperlukan pada model hidrologi berupa e!apotranspirasi bulanan. Data debit aliaran sungai yang diperlukan adalah berupa data debit
bulanan yang dikon!ersi menjadi tebal limpasan. Data kondisi topografi yang diperlukan dalam model erosi adalah panjang dan kemiringan lereng sebagai faktor yang menentukan laju erosi. Data sedimen suspensi sungai diketahui melalui pengambilan contoh air yang selanjutnya dianalisis dengan persamaan hubungan untuk memperoleh data seri bulanan. Seri data suspensi ini diperlukan pada model sedimentasi. (Soemarno, 01
&odel dalam hidrologi mengandung pengertian bermacam#macam, dalam Sri arto (0111, Hlarke ()+- menyebutkan bahwa model sebagai simplifikasi dari satu sistem yang kompleks,
baik berupa fisik, analog atau matematik.
Sedangkan Dooge ()+), menambahkan bahwa model hidrologi selain sebagai struktur, alat, skema atau prosedur nyata atau abstrak, model hidrologi adalah sebuah hubungan antara masukan atau rangsangan, tenaga atau informasi, keluaran, dan pengaruh atau tanggapan dalam referensi waktu tertentu. Kemudian, Ponce ()*), menyatakan bahwa model hidrologi adalah satu set pernyataan# pernyataan matematika yang menyatakan hubungan antara fase#fasedari siklus hidrologi dengan tujuan mensimulasikan transformasi hujan menjadi limpasan. 'rooks et al. ()*+, &odel hidrologi merupakan gambaran sederhana dari suatu sistem hidrologi yang aktual. &odel hidrologi biasanya dibuat untuk mempelajari fungsi dan respon suatu DAS dari berbagai masukan DAS. &elalui model hidrologi dapat dipelajari kejadian#kejadian hidrologi yang pada gilirannya dapat digunakan untuk memprediksi kejadian hidrologi yang akan terjadi. arto ())-, model hidrologi adalah sebuah sajian sederhana (simple representation dari sebuah sistem hidrologi yang kompleks.Pendekatan sistem dalam dalam analisis
hidrologi merupakan suatu teknik penyederhanaan dari sistem prototipe ke dalam suatu sistem model, sehingga perilaku sistem yang kompleks dapat ditelusuri secara kuantitatif.al ini menyangkut sistem dengan mengidentifikasikan adanya aliran massa/energi berupa masukan dan keluaran serta suatu sistem simpanan (Pawitan ))5.
arto ())- mengemukakan bahwa konsep dasar yang digunakan dalam setiap sistem hidrologi adalah siklus hidrologi. Persamaan dasar yang menjadi landasan bagi semua analisis hidrologi adalah persamaan neraca air (water balanced eIuation. Persamaan neraca air dari suatu DAS untuk suatu periode dapat dinyatakan dengan persamaan berikut %
9S 8 Inu* ; Ou*u*
Di mana %
J S perubahan tampungan (storage change,
:nput masukan (inflow, dan
>utput keluaran (outflow.
arto ())- mengemukakan bahwa tujuan penggunaan suatu model dalam hidrologi, antara lain sebagai berikut % a Peramalan (forecasting menunjukkan besaran maupun waktu kejadian yang dianalisis berdasar cara probabilistik.
b Perkiraan (predicting yang mengandung pengertian besaran kejadian dan waktu hipotetik (hipotetical future time. c Sebagai alat deteksi dalam masalah pengendalian. d Sebagai alat pengenal (identification dalam masalah perencanaan. e 7kstrapolasi data/informasi. f Perkiraan
lingkungan
akibat
tingkat
perilaku
manusia
yang
berubah/meningkat. g Penelitian dasar dalam proses hidrologi. &odel hidrologi diklasifikasikan menjadi dalam beberapa macam. &enurut arto ())- mengemukakan bahwa secara umum model dapat dibagi dalam tiga kategori, yaitu % a &odel fisik yang menerangkan model dengan skala tertentu untuk menirukan prototipenya. b &odel analog yang disusun dengan menggunakan rangkaian resistor# kapasitor untuk memecah persamaan#persamaan diferensial yang mewakili proses hidrologi. c &odel matematik yang menyajikan sistem dalam rangkaian persamaan dan kadang#kadang dengan ungkapan#ungkapan yang menyajikan hubungan antar !ariabel dan parameter. Selain itu, model juga dapat diklasifikasikan menjadi% a &odel stokastik, di mana hubungan antara masukan dan keluarannya didasarkan atas kesempatan kejadian dan probabilitas b &odel deterministik, di mana setiap masukan dengan sifat#sifat tertentu, selalu akan menghasilkan keluaran yang tertentu pula.
Di samping itu, model dapat digolongkan menjadi% a model empirik, yaitu model yang semata#mata mendasarkan pada percobaan dan pengamatan b model konseptual, yaitu model yang menyajikan proses#proses hidrologi dalam persamaan matematik dan membedakan antara fungsi produksi ( production dan fungsi penelusuran (routing . Selain tank model masih ada model hidrologi yang lain, yaitu% . GS7 model
&odel penduga erosi GS7 (uni!ersal soil loss eIuation merupakan model empiris yang dikembangkan di Pusat Data Aliran Permukaan dan 7rosi "asional, Dinas Penelitian Pertanian, Departemen Pertanian Amerika Serikat (GSDA bekerja sama dengan Gni!ersitas Purdue pada tahun )54 (Kurnia ))+. &odel tersebut dikembangkan berdasarkan hasil penelitian erosi pada petak kecil (Fischmeier plot dalam jangka panjang yang dikumpulkan dari 4) lokasi penelitian.'erdasarkan data dan informasi yang diperoleh dibuat model penduga erosi dengan menggunakan data curah hujan, tanah, topografi dan pengelolaan lahan. Secara deskriptif model tersebut diformulasikan sebagai%
A 8 RKLS
Di mana% A % jumlah tanah yang tererosi (ton/ha/tahun 3 % faktor erosi!itas hujan K % faktor erodibilitas tanah % faktor panjang lereng
S % faktor kemiringan lereng H % faktor penutupan dan pengelolaan tanaman P % faktor tindakan konser!asi tanah Disamping digunakan sebagai model penduga erosi wilayah (DAS, model tersebut juga digunakan sebagai landasan pengambilan kebijakan pemilihan teknik konser!asi tanah dan air yang akan diterapkan, walaupun ketepatan penggunaan model tersebut dalam memprediksi erosi DAS masih diragukan (Kurnia ))+. al ini disebabkan karena model GS7 hanya dapat memprediksi rata#rata kehilangan tanah dari erosi lembar dan erosi alur, tidak mampu memprediksi pengendapan sedimen pada suatu landscape dan tidak menghitung hasil sedimen dari erosi parit, tebing sungai dan dasar sungai (Fischmeier )+2. 'erdasarkan beberapa kelemahan tersebut, model erosi GS7 disempurnakan menjadi 3GS7 (3e!ised GS7 dan &GS7 (&odified GS7 dengan menggunakan teori erosi modern dan data#data terbaru (3enard ))0dalam 3isse et al. ))-, tetapi masih tetap berbasis plot. 0. A"SF73 model
&odel A"SF73S (areal nonpoint source watershed environmental response simulation merupakan sebuah model hidrologi dengan parameter terdistribusi yang mensimulasikan hubungan hujan#limpasan dan memberikan dugaan hasil sedimen. &odel distribusi parameter DAS dipengaruhi oleh !ariabel keruangan (spatial, sedangkan parameter# parameter pengendalinya, antara lain% topografi, tanah, penggunaan lahan dan sifat hujan. &odel A"SF73S adalah model deterministik yang didasarkan pada hipotesis bahwa setiap titik di dalam
DAS mempunyai hubungan fungsional antara laju aliran permukaan dan beberapa parameter hidrologi yang mempengaruhi aliran, seperti intensitas hujan, infiltrasi, topografi, jenis tanah dan beberapa faktor lainnya. aju aliran yang terjadi dapat digunakan untuk memodelkan fenomena pindah massa, seperti erosi dan polusi dalam wilayah DAS. Data masukan model A"SF73S dikelompokkan dalam lima bagian,yaitu %
a Data curah hujan, yaitu % jumlah dan intensitas hujan pada suatu kejadian hujan.
b Data tanah, yaitu % porositas total ($P, kapasitas lapang (9P, laju infiltrasi konstan (9H selisih laju infiltrasi maksimum dengan laju infiltrasi konstan (A, eksponen infiltrasi (P, kedalaman Lona kontrol iniltrasi (D9, kandungan air tanah awal (AS&, dan erodibilitas tanah (K.
c Data penggunaan dan kondisi permukaan lahan, meliputi % !olume intersepsi potensial (P:$, persentase penutupan lahan (P73, koefisien kekasaran permukaan (3H, tinggi kekasaran maksimum (G, nilai koefisien manning untuk permukaan lahan (", faktor tanaman dan pengelolaannya (H.
d Data karakteristik saluran, yaitu lebar saluran (HF dan koefisien manning (".
e Data satuan indi!idu elemen, yaitu % kemiringan lereng, arah lereng, jenis tanah, jenis penggunaan lahan, liputan penakar hujan, kemiringan saluran, dan ele!asi elemen rata#rata.
&ekanisme model A"SF73S dapat dijelaskan sebagai berikut (de 3oo ))- % a ujan yang jatuh pada suatu DAS dengan !egetasi tertentu, sebagian akan diintersepsi oleh tajuk !egetasi (P73 sampai potensial simpanan intersepsi (P:$ tercapai. b Apabila laju hujan lebih kecil dari laju intersepsi, maka air hujan tidak akan mencapai permukaan tanah. Sebaliknya jika laju hujan lebih besar dari laju intersepsi, maka terjadi infiltrasi. c aju infiltrasi awal tersebut dipengaruhi oleh kandungan air tanah awal (AS& anticedent soil moisture, porositas tanah total ($P, kandungan air tanah pada kapasitas lapang (9P, laju infiltrasi pada saat konstan (9H, laju infiltrasi maksimum (9HCA, dan kedalaman Lona kontrol infiltrasi (D9. aju infiltrasi akan menurun secara eksponensial dengan bertambahnya kelembaban tanah. d Mika hujan terus berlanjut, maka laju hujan menjadi lebih besar dari laju infiltrasi dan intersepsi. Pada kondisi ini air mulai mengumpul dipermukaan tanah dalam depresi mikro (retention storage yang dipengaruhi oleh kekasaran permukaan tanah, yaitu 3H dan G. e Mika retensi permukaan melebihi kapasitas depresi mikro, maka akan terjadi limpasan permukaan, di mana besarnya limpasan permukaan tersebut dipengaruhi oleh kekasaran permukaan (", kelerengan dan arah aliran. f Mika hujan terus berlanjut, maka akan tercapai laju infiltrasi konstan (9H. g Pada saat hujan reda, proses infiltrasi masih terus berlangsung sampai simpanan depresi sudah tidak tersedia lagi.
&odel A"SF73S juga menampilkan grafik yang berisi hyetograf hujan terpilih, hidrograf aliran permukaan, dan sedimentasi. Dari setiap kajadian hujan dapat dianalisis debit puncak dan waktu puncak. Debit puncak adalah nilai puncak (tertinggi dari suatu hidrograf aliran, dan waktu puncak adalah selang waktu mulai dari awal terjadinya aliran permukaan sampai terjadinya debit puncak.
-. &odel AE"PS
&odel
AE"PS (Agricultural
"on
Point
Source Pollution
model
dikembangkan oleh GSDA#A3S, "orth Hentral Soil Honsr!ation Ser!ice, &orris, &innesota yang bekerjasama dengan GSDA#SHS, &PHA (&innesota Pollution Hontrol Agency, H&3 (egeslati!e Hommission in &innesota 3esources dan 7PA (7n!ironmental Protection Agency (8oung et al. ))4.&odel ini terus berkembang dan telah diterapkan di beberapa negara untuk menentukan langkah# langkah kebijakan dan e!aluasi dalam kegiatan konser!asi, seperti di Amerika, Hanada dan negara#negara di 7ropa (8oon ))2. &odel AE"PS bekerja pada basis sel geografis (dirichlet tesselation yang digunakan untuk menggambarkan kondisi daratan (upland dan saluran (channel . Dirichlet tesselation adalah proses pembagian dan pengelompokan DAS menjadi sel (tiles yang juga dikenal dengan nama polygon $hiessen atau =oronoi. Seluruh karakteristik DAS dan masukan digambarkan pada tingkatan sel. Setiap sel mempunyai resolusi 0,5 akre (,1 ha hingga 41 akre (2,) ha. Gkuran sel yang lebih kecil dari 1 akre direkomendasikan untuk DAS dengan luas kurang dari 0111 akre (*1),-2 ha. Gntuk DAS yang luasnya lebih dari 0111 akre, maka ukuran seladapat berukuran
41 akre. Ketelitian hasil dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran sel, tetapi hal ini akan membutuhkan waktu dan tenaga yang lebih banyak untuk menjalankan model. "ilai#nilai parameter model untuk skala sel ditetapkan berdasarkan kondisi biofisik aktual pada masing#masing sel. >leh sebab itu, untuk mendapatkan satu nilai parameter yang seragam pada masing#masing sel, perlu ditetapkan nilai tunggal parameter sel dengan menghitung nilai rata#rata tertimbang dari berbagai kondisi bergam yang ada. Ada dua parameter masukan dalam model AE"PS, yaitu inisial data dan data per sel (spreadseheet data entry (8oon ))2. asil keluaran (output dari model AE"PS dapat berupa grafik dan tabular dengan informasi yang sangat lengkap, baik keluaran DAS (watershed summary maupun keluaran per sel.
4. &odel SFA$
&odel SFA$ ( soil and water assessment toll adalah model yang dikembangkan untuk memprediksi dampak pengelolaan lahan ( land management practices terhadap air, sedimen dan bahan kimia pertanian yang masuk ke sungai atau badan air pada suatu DAS yang kompleks, dengan tanah, penggunaan tanah dan pengelolaannya yang bermacam#macam sepanjang waktu yang lama. 5. &odel 7H#&S Seperti yang dijelaskan dalam buku Nydrologic &odeling System (7H# &S $echnical 3eference &anualN, program 7H#&S ini merupakan program komputer untuk menghitung suatu sistem DAS. Dalam
pengalihragaman hujan dan proses routing pada software
7H#&S terdapat fasilitas kalibrasi
maupun simulasi model distribusi, model menerus dan kemampuan membaca data E:S. 2. &GS7 model &etode &GS7 ( Modified niversal Soil !oss E"uation merupakan sebuah metode yang digunakan untuk menduga laju sedimentasi yang merupakan metode yang dikembangkan dari
metode yang sudah ada sebelumnya yakni
metode GS7 (niversal Soil !oss E"uation. Dalam
menduga besarnya
sedimentasi &GS7 tidak menggunakan faktor energi hujan sebagai trigger penyebab terjadinya erosi melainkan menggunakan faktor limpasan permukaan sehingga &GS7 tidak memerlukan faktor sediment deli!ery ratio (SD3. 9aktor limpasan permukaan mewakili energi yang digunakan untuk penghancuran dan pengangkutan sedimen, selain itu &GS7 dapat menduga erosi setiap kejadian hujan. +. Gnit ydrograph &enurut Sosrodarsono dan $akeda (011- diagram yang menggambarkan hubungan !ariasi debit atau aliran permukaan menurut waktu disebut hidrograf. Kur!a itu memberikan gambaran mengenai berbagai kondisi di daerah itu secara bersama#sama. Madi kalau karakteristik daerah aliran itu berubah maka bentuk hidrograf akan berubah. &anfaat yang diperoleh setelah mempelajari pemodelan hidrologi adalah mampu menganalisis data hidrologi menggunakan model hidrologi tank model, mampu memecahkan persamaan persamaan dalam =isual 'asic (dalam 7;cel, serta mampu mem#plot hubungan antara hujan limpasan langsung dalam grafik.
Pendekatan simulasi (pemodelan/modeling hidrologi bertujuan untuk menggambarkan sistem hidrologi yang nyata secara matematis. &odel tersebut digunakan untuk (PPS#Gnmul, ))+ % . &enetapkan ciri#ciri lebih lanjut dan mengerti sistem yang ada 0. Gntuk menge!aluasi respon sistem terhadap berbagai masukan presipitasi -. &embantu merancang dan mengoptimalkan fungsi#fungsi cara bekerjanya dan perawatan struktur sumberdaya air 4. &enge!aluasi respon sistem untuk perubahan#perubahan dalam faktor#faktor DAS (yaitu daya infiltrasi tanah, jalur aliran air, dan 5. &enge!aluasi respon sistem terhadap perubahan#perubahan dalam faktor# faktor manusia (yaitu tata guna lahan. Penggunaan model hidrologi DAS juga sering digunakan untuk analisis tata ruang berdasarkan tata guna lahan dalam DAS, untuk peramalan/ prediksi dari perubahan/ perlakuan (banjir, kekeringan, erosi, sedimentasi, dll, kini telah berkembang menganalisis hasil air DAS untuk penilaian ( valuation jasa !ariabel lingkungan DAS. &odel#model pun telah berkembang lebih praktis dan mudah diterapkan, serta muktahir. Pemanfaatan model hidrologi dan simulasinya dapat membantu dalam perencanaan penatagunaan lahan atau menge!aluasi kondisi lahan aktual (existing landuse terhadap hasil air dan ikutannya (aliran dan sedimentasi. Selain itu model hidrologi dan simulasinya juga dapat dimanfaatkan untuk menge!aluasi hasil implementasi atau kebijakan perencanaan yang telah disusun dengan pendekatan yang berbeda (misalnya rencana tata ruang yang disusun dengan pendekatan ekonomi wilayah. (Soemarno, 01
Praktikum ini membahas tentang pemodelan hidrologi yang menggunakan dilakukan
tank
dalam
model.
Miroso!t
Berdasarkan "#el$
perhitungan
kemudian
hasil
yang
tersebut
digambarkan dalam bentuk gra%k sebagai berikut&
hasil model tangki 2.5 2 1.5 Debit air (m3/s)
Qobs Qmodel
1 0.5 0 0
2
4
6
8
10
12
waktu(hari)
Eambar grafik hasil model tangki.
Pada gra%k yang berbentuk diagram garis diperoleh dari hasil perhitungan yang menghubungkan antara 'aktu (t hari) ter*adinya hu*an sebagai sumbu + dengan Qobs (debit obser,asi) dan Qmodel sebagai sumbu -. ra%k tersebut menun*ukkan mengenai hubungan antara besarnya urah hu*an yang ter*adi dengan besarnya debit yang dihasilkan dalam 'aktu tertentu. Berdasarkan gra%k tersebut$ bah'a besarnya urah hu*an yang
ter*adi berpengaruh terhadap besarnya debit. /elain itu, pada referensi debit juga dipengaruhi oleh adanya beberapa factor, seperti % . 0. -. 4. 5.
:ntensitas curah hujan uas penampang 7!apotranspirasi Kedalaman tangki Koefisien tangki
alam
gra%k
diatas
di*elaskan
bah'a
kenaikan
dan
penurunan yang ter*adi dalam gra%k diatas disebabkan oleh besarnya urah hu*an yang ter*adi. /emakin besar urah hu*an$ maka debit air yang dihasilkan akan semakin besar$ begitu *uga sebaliknya. arena air yang turun ke permukaan bumi akan mengalami in%ltrasi$ *ika urah hu*an tinggi maka air yang masuk terin%ltrasi pun akan penuh dan mengalami kelembaban dan pen*enuhan di dalam tanah$ akhirnya debit air di luar permukaan tanah pun akan besar$ begitu pula dengan urah hu*an yang rendah maka yang akan ter*adi adalah air yang masuk akan terin%ltrasi seluruhnya ke dalam tanah hingga tanah tersebut lembab dan *enuh$ karena air yang turun sedikit maka debit air pun yang mengalir di atas permukaan tanah sedikit.
%)
KESIMPULAN DAN SARAN A) Kesi2ulan . Data aliran sungai merupakan data hidrologi yang penting karena dapat
digunakan sebagai dasar perencanaan dan pengembangan DAS. &odel hidrologi merupakan gambaran sederhana dari suatu sistem hidrologi yang aktual. Tank Model adalah salah satu model hidrologi yang digunakan untuk menganalisis karakteristik aliran sungai. 0. ra%k menun*ukkan mengenai hubungan antara besarnya
urah hu*an yang ter*adi dengan besarnya debit yang dihasilkan dalam 'aktu tertentu. Berdasarkan gra%k tersebut$ bah'a besarnya urah hu*an yang ter*adi berpengaruh terhadap besarnya debit. /emakin besar urah hu*an$ maka debit air yang dihasilkan akan semakin besar$ begitu *uga sebaliknya. ,) Saran Pada praktikum Pemodelan idrologi ini sudah berjalan dengan lancar,
walaupun terdapat sedikit kendala, seperti sedikit tertinggal dalam langkah#
langkah membuat persamaan tiap tangki dalam =isual 'asic (dalam 7;cel. Dalam praktikum selanjutnya, diharapkan para asisten praktikum jangan terlalu cepat dalam menjelaskan.
DA'TAR PUSTAKA
Asdak,Hhay.))5. #idrologi dan $engelolaan Daerah %liran Sungai.Eadjah &ada Gni!ersity Press8ogyakarta. 'easley D' and uggins 9. )). A"SF73S. GserOs &anual. Agricultural 7ngineering Department, Purdue Gni!ersity, Fest affayete, :ndiana. 'rooks K", 9olliot P9, Eregesen &, and $hames M. )*+. ydrology and $he &anagement of Fatershed. GSA. De 3oo. ))-. &odelling Surface 3unoff and Soil 7rosion in Hatchment Gsing Eeographical :nformation System. Gtrecht. Gtrecht Gni!ersity. 7ffendi 7. 011*. Kajian &odel Pengelolaan Daera h Aliran Sungai (DAS $erpadu. Makarta% Direktorat Kehutanan dan Konser!asi Sumberdaya Air, 'adan Perencanaan Pembangunan "asional.Pemerintah 3epublik :ndonesia. 0114. Kurnia G. ))+. Pendugaan 7rosi dengan &etoda GS7 % Kelemahan dan Keunggulan. okakarya Penetapan &odel Pendugaan 7rosi $anah, 'ogor, + &aret. Sahayana, Handra3ahmat. 01. $endugaan&eraca %ir, Erosi, Dan SedimentasiMenggunakan%plikasi Tank Model Dan Metode MS!E Di Sub D%S 'ilebak(abupaten )andung . Skripsi.9akultasKehutanan:nstitutPertanian 'ogor. Soemarno.01. Simulasi #idrologi dalam $engelolaan D%S. http%//marno.lecture.ub.ac.id/. Diakses pada * April 015 pukul 12.00 F:'.
