5

TINJAUAN PUSTAKA

Daerah aliran Sungai

Daerah aliran sungai yang diartikan sebagai bentang lahan yang dibatasi

oleh pembatas topografi (topography divide) yang menangkap, menampung dan

mengalirkan air hujan ke suatu titik patusan (outlet) telah secara luas diterima

sebagai satuan (unit) pengelolaan sumberdaya alam yang ada di dalam DAS (Tim

IPB 2002).

DAS sebagai sistem hidrologi dimana titik patusan merupakan titik kajian

hasil air (water yield) menjelaskan lebih lanjut bahwa air di titik patusan tidak

hanya berasal dari aliran di permukaan tanah (surface flow) tetapi juga berasal

dari aliran di dalam tanah, yaitu aliran bawah permukaan (sub surface flow) dan

aliran bumi (ground water flow). Pergerakan aliran bawah permukaan dan aliran

bumi dipengaruhi oleh sifat tanah dan jenis serta struktur batuan (geology) yang

terdapat disuatu DAS. Dengan melihat sistem hidrologi tersebut, batas s uatu DAS

tidak hanya batas di permukaan tanah saja tetapi juga terdapat batas di dalam

tanah, di mana batas keduanya tidak selalu bersesuaian (coincide). Batas di dalam

tanah (di bawah permukaan tanah) relatif lebih sulit ditetapkan dan cenderung

bersifat dinamis, sehingga dalam kegiatan praktis, batas suatu DAS hanya

menggunakan batas di permukaan tanah, yang bersifat definitif untuk aliran

permukaan dan bersifat indikatif untuk aliran di dalam tanah dan untuk

keseluruhan sistem hidrologi DAS tersebut (Putro et al. 2003).

Mengacu kepada pengertian DAS dalam uraian di atas, maka di dalam suatu

DAS terdapat berbagai komponen sumberdaya, baik sumberdaya alam (natural

capital), yaitu udara (atmosphere), tanah dan batuan penyusunnya, vegetasi,

satwa, sumberdaya manusia (human capital) beserta pranata institusi formal

maupun informal masyarakat (social capital), maupun sumberdaya buatan (man

made capital) yang satu sama lain saling berinteraksi (interaction). Komponen-

komponen sumberdaya tersebut adalah khas untuk suatu DAS sehingga menjadi

karakteristik dari DAS tersebut (Putro et al. 2003).

Daerah Aliran Sungai (DAS) sebagai satuan perencanaan terkecil

mempunyai karakter yang spesifik yang sangat dipengaruhi oleh jenis tanah,

6

topografi, geologi, geomorfologi, vegetasi dan tataguna lahan (Seyhan 1977).

Istilah “one river, one plan, one management” yang populer mengindikasikan

pentingnya DAS dikelola sebagai suatu kesatuan utuh ekosistem sumberdaya

alam (Tim IPB 2002).

Cakupan luas suatu DAS bervariasi mulai dari beberapa puluh meter persegi

sampai dengan ratusan ribu hektar yang memiliki komponen-komponen masukan

yaitu curah hujan, komponen output yaitu debit aliran dan polusi/sedimen, dan

komponen proses yaitu manusia, vegetasi, tanah, iklim, dan topografi, sehingga

Asdak (2002), menyatakan bahwa pengelolaan DAS adalah suatu proses

formulasi dan implementasi kegiatan atau program yang bersifat manipulasi

sumberdaya alam dan manusia yang terdapat di DAS untuk memperoleh manfaat

produksi dan jasa tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan sumberdaya tanah dan

air.

Morfometri Daerah Aliran Sungai

Istilah morfometri secara umum diaplikasikan pada pengukuran bentuk dan

pola. Terkait dengan morfometri DAS maka yang dimaksud dengan morfometri

DAS adalah pengukuran bentuk dan pola DAS dari suatu peta. Dikarenakan

adanya saling hubungan antar faktor, salah satu (biasanya yang paling mudah

diukur) seringkali dapat dijadikan sebagai pewakil untuk faktor yang lainnya.

Faktor-faktor yang terpilih dapat dipergunakan untuk menduga respon hidrologi

dari suatu daerah aliran sungai atau DAS terhadap masukan curah hujan di

kawasan tersebut. Selain itu morfometri DAS juga dapat dijadikan sebagai faktor

pembeda antara satu DAS dengan DAS lainnya untuk tujuan pembandingan

maupun klasifikasi (Gordon et al. 1992).

Parameter daerah tangkapan baik itu parameter topografi maupun parameter

morfometri telah dikenal mempunyai pengaruh terhadap proses alih ragam hujan

menjadi aliran/debit. Terdapat beberapa persamaan aliran yang kebanyakan

persamaan empiris dan sintetik yang dibangun dengan menggunakan parameter

DAS dikarenakan oleh ketiadaan data aliran (Sri Harto 2000a).

Kontribusi dari aliran interflow yang tertunda dan aliran air tanah (ground

water) ke sungai utamanya tergantung kepada variabel iklim dan topografi DAS.

7

Faktor topografi yang dominan adalah kelerengan DAS dan kerapatan Drainase

(Mazvimavi et al. 2004).

Hidrograf

Hidrograf dapat digambarkan sebagai penyajian grafis antara salah satu

unsur aliran dengan waktu (Sri Harto 1993). Sedangkan hidrogaf limpasan

didefinisikan sebagi grafik yang kontinyu yang menunjukkan sifat-sifat dari aliran

sungai berkaitan dengan waktu. Normalnya diperoleh dari garis pencatatan

kontinyu yang mengindikasikan debit dengan waktu (Viessman et al. 1989).

Hidrograf memberikan gambaran mengenai berbagai kondisi (karakteristik)

yang ada di DAS secara bersama-sama, sehingga apabila karakteristik DAS

berubah maka akan menyebabkan perubahan bentuk hidrograf (Sosrodarsono &

Takeda 1983). Hidrograf juga menunjukkan tanggapan menyeluruh DAS

terhadap masukan tertentu. Sesuai dengan sifat dan perilaku DAS yang

bersangkutan, hidrograf aliran selalu berubah sesuai dengan besaran dan waktu

terjadinya masukan (Sri Harto 1993).

Linsley et al. (1982) menyatakan terdapat 3 (tiga) komponen penyusun

hidrograf, yaitu : (1) aliran di atas tanah (overland flow/surface runoff), ialah air

yang dalam perjalannya menuju saluran melalui permukaan tanah; (2) aliran

bawah permukaan (interflow/ subsurface storm flow), ialah sebagian air yang

memasuki permukaan tanah dan bergerak ke samping melalui lapisan atas tanah

sampai saluran sungai. Kecepatan pergerakan aliran bawah permukaan ini lebih

lambat dibandingkan dengan aliran permukaan; dan (3) aliran air tanah

(groundwater flow) yang juga disebut sebagai aliran dasar. Sedangkan Viessman

et al. (1989) menambahkan satu komponen lagi sebagai penyusun hidrograf.

Sehingga menurutnya komponen hidrograf terdiri dari : (1) aliran permukaan

langsung, (2) aliran antara (inter flow), (3) air tanah atau aliran dasar, dan (4)

presipitasi di saluran air (channel precipitation).

Wilson (1990) mengemukakan bahwa mula-mula yang ada hanya aliran

dasar yaitu aliran yang berasal dari air tanah dan akuifer-akuifer yang berbatasan

dengan sungai yang mengalir terus menerus secara perlahan-lahan sepanjang

waktu. Segera setelah hujan mulai turun, terdapat suatu periode awal dari

intersepsi dan infiltrasi sebelum setiap limpasan terukur mencapai aliran

8

sungai/anak sungai dan selama per iode turunnya hujan kehilangan tersebut akan

terus berlangsung tetapi dalam jumlah yang semakin kecil. Apabila kehilangan

awal telah terpenuhi, maka limpasan permukaan akan mulai terjadi dan akan

berlanjut terus hingga mencapai suatu nilai puncak yang terjadi pada waktu TP.

Kemudian limpasan permukaan akan turun sepanjang sisi turun (recession limb)

sampai hilang sama sekali.

Bentuk Hidrograf

Bentuk hidrograf pada umumnya dapat sangat dipengaruhi oleh sifat hujan

yang terjadi, akan tetapi juga dapat dipengaruhi oleh sifat DAS yang lain (Sri

Harto 1993; Viessman et al. 1989). Seyhan (1977) mengemukakan bahwa

hidrograf periode pendek terdiri atas cabang naik, puncak (maksimum) dan

cabang turun. Sedangkan untuk hidrograf jangka panjang dibedakan menjadi 3

(tiga) yaitu Hidrograf bergigi, hidrograf halus dan hidrograf yang ditunjukkan

oleh sungai-sungai besar (Ward 1967, diacu dalam Seyhan 1977). Perbedaan

antara jangka pendek dan jangka panjang tersebut tergantung pada panjang waktu

dari tujuan pengamatan yang dilakukan (Kobatake 2000).

Seyhan (1977), Viessman et al. (1989) dan Sri Harto (1993) membagi

hidrograf menjadi 3 (tiga) bagian yaitu sisi naik (rising limb), Puncak (crest ) dan

sisi resesi (recession limb). Oleh sebab itu bentuk hidrograf dapat ditandai dari

tiga sifat pokoknya, yaitu waktu naik (time of rise), debit puncak (peak discharge)

dan waktu dasar (base time).

Waktu naik adalah waktu yang diukur dari saat hidrograf mulai naik

sampai terjadinya debit puncak. Debit puncak (Qp) adalah debit maksimum yang

terjadi dalam kejadian hujan tertentu. Waktu dasar (Tb) adalah waktu yang

diukur saat hidrograf mulai naik sampai waktu dimana debit kembali pada suatu

besaran yang ditetapkan (Sri Harto 1993).

Karakter kontribusi air tanah pada aliran banjir sangat berbeda dari

limpasan permukaan, maka kontribusi air tanah harus dianalisis secara terpisah,

dan oleh karenanya salah satu syarat utama dalam analisis hidrograf ialah

memisahkankedua hal tersebut (Wilson 1990).

9

Hidrograf Satuan

Hidrograf satuan merupakan hidrograf limpasan langsung (direct runoff

hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan efektif yang terjadi secara merata di

seluruh DAS dan dengan intensitas tetap dalam satuan waktu yang ditetapkan

(Sherman 1932, diacu dalam Sri Harto 1993). Bentuk hidrograf satuan yang

benar untuk DAS tertentu dapat diperkirakan dengan suatu rata -rata dari sejumlah

hidrograf satuan yang diperoleh untuk DAS yang sama atau dengan hidrograf

satuan tunggal dari suatu hujan badai yang hebat, yang terpusatkan dan

terdistribusi dengan baik (Banes 1952; Gray 1973, diacu dalam Seyhan 1977).

Namun demikian Sri Harto (1993) mengemukakan bahwa tidak pernah terdapat

petunjuk tentang berapa jumlah kasus yang diperlukan untuk memperoleh

hidrograf satuan ini. Semakin sedikit jumlah kasus banjir yang dipergunakan,

makin besar nilai debit puncak yang diperoleh dibandingkan dengan

menggunakan jumlah kasus banjir yang banyak.

Wilson (1990) menekankan bahwa korelasi yang dicari adalah antara hujan

bersih atau hujan ef ektif (yaitu sisa hujan dalam bentuk limpasan sesudah semua

kehilangan akibat evaporasi, intersepsi dan infiltrasi telah diperhitungkan) dan

limpasan permukaan (yaitu hidrograf limpasan dikurangi aliran dasar). Metode

ini meliputi 3 (tiga) prinsip, yaitu :

Tp = waktu naik Qp = debit puncak Tb = waktu dasar

Gambar 1. Bentuk Hidrograf

Waktu (jam)

QP

TB

TP

Sisi Resesi/Lengkung Resesi

Debit (m3/detik)

Sisi Naik/Lengkung Naik

10

a. Pada hujan bersih intensitas seragam pada suatu daerah aliran tertentu,

intensitas hujan yang berbeda tetapi mempunyai durasi yang sama

menghasilkan limpasan dengan periode yang sama, meskipun jumlahnya

berbeda

b. Pada hujan bersih intensitas seragam pada suatu daerah aliran tertentu,

intensitas hujan yang berbeda tetapi mempunyai durasi yang sama

menghasilkan hidrograf limpasan, dimana ordinatnya pada setiap waktu

sembarang memiliki proporsi yang sama terhadap satu sama lain seperti

intensitas hujan. Ini berarti bahwa hujan sebanyak n kali lipat dalam suatu

waktu tertentu akan menghasilkan suatu hidrograf dengan ordinat sebanyak n

kali lipat. Prinsip superposisi dipakai pada hidrograf yang dihasilkan oleh

hujan bersih berintensitas seragam yang memiliki pe riode -periode yang

berdekatan dan atau tersendiri.

Soemarto (1987) mengemukakan 4 (empat) dalil dalam teori klasik

tentang hidrograf satuan, yang menganggap bahwa teori hidrograf satuan

merupakan penerapan dari teori sistem linier dalam bidang hidrologi. Keempat

dalil tersebut adalah sebagai berikut :

a. Dalil I (Prinsip merata) : hidrograf satuan ditimbulkan oleh satu satuan

hujan lebih yang terjadi merata di seluruh DAS, selama waktu yang

ditetapkan.

b. Dalil II (prinsip waktu dasar konstan) : dalam suatu DAS, hidrograf satuan

yang dihasilkan oleh hujan-hujan efektif dalam waktu yang sama akan

mempunyai waktu dasar yang sama, tanpa melihat intensitas hujannya

(Gambar 2).

c. Dalil III (prinsip linearitas) : besarnya limpasan langsung pada suatu DAS

berbanding lurus terhadap tebal hujan efektif, yang berlaku bagi semua

hujan dengan waktu yang sama (Gambar 2).

d. Dalil IV (prinsip superposisi): total hidrograf limpasan langsung yang

disebabkan oleh beberapa kejadian hujan yang terpisah merupakan

penjumlahan dari tiap-tiap hidrograf satuan (Gambar 3).

11

Gambar 2. Hidrograf Satuan Bebas Terhadap Waktu Dan Limpasannya Berbanding Lurus Dengan Tebal Hujan Efektif (Soemarto 1987)

Gambar 3. Hidrograf Satuan Memenuhi Prinsip Superposisi (Soemarto 1987)

Hujan (Masukan)

Qh1 = Q11 + 0 Qh2 = Q12 + Q 21 Qh3 = Q13 + Q 22

Hujan (Masukan)

Hidrograf Satuan (Keluaran) Q2 = d2 Q1 = d1

12

Schulz (1980) mengemukakan bahwa aplikasi dari konsep hidrograf satuan

dari suatu hidrograf aliran permukaan membutuhkan analisis pemisahan aliran

permukaan dari aliran dasar terhadap hidrograf hasil pencatatan. Analisis hidrograf

satuan dari perekaman aliran membutuhkan pengisolasian aliran permukaan dari

total aliran. Terdapat tiga metode yang umum digunakan untuk memisahkan aliran

dasar (base flow) dari total hidrograf yang tercatat, yaitu :

a. Straight line method

b. Fixed Base Length Method

c. Variab le Slope Method

Gambar 4. Metode Pemisahan Aliran Dasar (Base Flow) dari Hidrograf Aliran Total

Hidrograf satuan pengukuran dapat diperoleh jika tersedia data rekaman

AWLR (automatic water level recorder), pengukuran debit yang cukup dan data

hujan (manual dan otomatis). Untuk memudahkan analisis, dipilih kasus hidrograf

yang terpisah (isolated ) dan mempunyai satu puncak (single peak) serta distribusi

hujan yang cukup (Sri Harto 1993). Sesudah hidrograf satuan ditentukan untuk

suatu lokasi tertentu, adalah mungkin untuk menaksir limpasan permukaan dari

suatu curah hujan dengan berbagai lama hujan dan intensitas. Hal ini dapat

diketahui dengan memanfaatkan informasi kedalaman hujan dan lama hujan

efektif yang ditentukan (Seyhan 1977). Untuk mengatasi kendala tidak

Debit

T itik Infleksi T Days

Waktu

1 3

2

1 = Straight Line Method 2 = Fixed Base Lenght Method 3 = Variable Slope Method

T Days = (DA)0.2 DA = Luas DAS (mil2)

13

tersedianya data yang cukup dikarenakan oleh kurangnya stasiun pengukuran pada

sejumlah sungai, maka dikembangkanlah beberapa hidrograf satuan sintetik

(Veissman et al. 1989).

Penentuan Hidrograf Satuan Pengukuran

Untuk menurunkan hidrograf satuan dari suatu hujan yang sederhana dapat

dilakukan dengan cara membagi nilai aliran langsung kurva debit dengan

besarnya kedalaman hujan efektif sehingga diperoleh hidrograf satuan. Waktu

dasar (Tb) diasumsikan konstan untuk hujan denan durasi yang sama (Bedient &

Huber 1989).

Persamaan Konvolusi diskret, seperti yang tersebut di bawah, merupakan

kegunaan dari hidrograf satuan untuk menentukan aliran langsung (direct runoff)

Qn, dengan hujan efektif tertentu Pm, dan hidrograf satuan Un-m+1 (Wilson 1990).

Q1 = P1U1 + Q2 = P2U1 + P1U2 + Q3 = P3U1 + P2U2 + P1U3 ........ QM = PMU1 + PM-1U2 + ....... + P1UM QM+1 = 0 + PMU2 + ....... + P2UM P1UM+1 ........ QN-1 = 0 + 0 + + ....... + 0 + 0 + + ....... + PMUN- M+1 PM-1UN-M+1 QN = 0 + 0 + + ....... + 0 + 0 + + ....... + 0 + PMU N- M+1

Jika terdapat M denyut (pulse) hujan efektif dan N denyut (pulse) aliran langsung

dari sutau hujan yang dipertimbangkan untuk dipergunakan dalam menetapkan

hidrograf satuan, maka terdapat sebanyak N persamaan yang dapat dibuat untuk

menentukan besarnya Qn, dengan n = 1, 2,3, ..., N. Persamaan tersebut akan

terdiri dari N-M +1 nilai yang belum diketahui dari hidrograf satuan. Beberapa

persamaan akan berulang karena terdapat lebih banyak persamaan (N) daripada

yang tidak diketahui (N-M + 1). Proses kebalikannya disebut dengan

Dekonvolusi, yaitu dipergunakan untuk menurunkan hidrograf satuan dari data

hujan efektif Pm tertentu dan aliran langsung Qn tertentu. Besaran hidrograf

satuan pada U1 dan U 2 dapat dicari dengan cara seperti berikut :

U1 = Q1/P1 U2 = (Q2 – P2U1)/P1 demikian seterusnya, sehingga diperoleh hasil hidrograf satuan dari data pengukuran.

14

Penentuan Tebal Hujan Efektif

Hujan kotor (gross rainfall) yang jatuh dalam suatu kawasan akan

terdistribusi dalam beberapa komponen. Komponen tersebut adalah Evaporasi,

infiltrasi, depression storage, detention storage, dan direct runoff/aliran langsung

(Bedient & Huber 1989). Dengan demikian Hujan lebih atau hujan efektif adalah

sisa hujan dalam bentuk limpasan sesudah kehilangan akibat evaporasi, intersepsi dan

infiltrasi (Wilson 1990). Hujan lebih (volume dari limpasan) untuk suatu kejadian

hujan dapat ditentukan dengan menggunakan sala h satu dari persamaan infiltrasi yang

sudah dikembangkan (Ward 1995).

Viessman et al. (1989) mengemukakan bahwa salah satu metode untuk

mengetahui tebal hujan yang menyebabkan direct runoff (DRO) ditentukan dengan

persamaan sebagai berikut :

Tebal Hujan efektif = ( )

A

tDROx∑ ∆................................................................. (1)

Dimana :

DRO : Aliran langsung yang terukur (m3/s)

t∆ : Interval waktu pengukuran (jam)

A : Luas DAS (m2)

Schulz (1980) mengemukakan bahwa manakala hidrograf pengukuran dan

hujan dianalisis, perbedaan antara volume hujan dengan volume runoff dapat

didefinisikan sebagai indeks phi (F). Indeks phi (F) merupakan laju hujan rata-rata

dimana diatas indeks ini besarnya volume runoff sama dengan volume hujan. Jika

volume infiltrasi desebut dengan basin recharge, maka indeks phi (F) dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut :

Basin Recharge FLama Hujan t

φ = = .................................................................. (2)

Konsep indeks phi (F ) adalah sebagaimana yang disajikan pada Gambar 5.

Perkiraan indeks infiltrasi juga dapat dilakukan dengan mempertimbangkan

pengaruh parameter DAS yang secara hidrologik dapat diketahui pengaruhnya

terhadap indeks infiltrasi. Persamaan pendekatannya (Harto 1993) adalah sebagai

berikut :

F = 10,4903 – 3,859 . 10 -6 A2 + 1,6985 . 10-13 (A/SN)4 .......... (3)

15

Dimana :

A = luas DAS (dalam km2)

SN = perbandingan antara jumlah orde sungai tingkat satu dengan jumlah orde

sungai semua tingkat

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8

Waktu (Jam)

Inte

nsi

tas

Hu

jan

(m

m/J

am) Intensistas Hujan Indeks Phi

Gambar 5. Konsep Indeks Phi (F)

Hidrograf Satuan Sintetik

Seyhan (1977) mengemukakan bahwa beberapa parameter fisik DAS

berperan dalam menentukan bentuk hidrograf satuan selain karakteristik hujan.

Parameter fisik DAS tersebut adalah luas DAS, kemiringan, pola drainase, dan lain-

lain. Parameter-parameter fisik DAS itulah yang akan dipergunakan untuk

menetapkan besarnya hidrograf satuan dari DAS yang bersangkutan dengan metode

hidrograf satuan sintetik.

Keuntungan dari penggunaan hidrograf satuan sintetik adalah bisa

mensintesasikan hidrograf dari DAS yang terukur dan menggunakannya untuk DAS

yang tidak terukur (Seyhan 1977). Kelemahan dari hidrograf satuan sintetik adalah

karena persamaan hidrograf satuan sintetik dibuat secara empiris dengan data yang

diperoleh pada tempat-tempat lokal. Oleh karena itu, persamaan tersebut terbatas

pada kawasan dengan kondisi geografis yang serupa dengan kawasan dimana

persamaan tersebut diperoleh (Seyhan 1977; Sri Harto 1993).

Basin Recharge F

Hujan yang menjadi DRO

16

Hidrograf satuan sintetik yang memanfaatkan parameter DAS dan sudah

umum dikenal adalah metode yang dikembangkan oleh Snyder tahun 1938. Metode

ini didasarkan pada pemikiran bahwa pengalihragaman hujan menjadi aliran baik

pengaruh translasi maupun tampungannya dapat dijelaskan dipengaruhi oleh sistem

DAS-nya (Seyhan 1977; Linsley et al. 1982; Veissman et al. 1989; Sri Harto

1993). Model-model hidrograf satuan sintetik yang telah dikembangkan diantaranya

adalah :

Model Snyder

Persamaan-persamaan yang diturunkan dengan menggunakan metode Snyder

(Seyhan 1977; Linsley et al. 1982; Veissman et al. 1989; Sri Harto 1993) adalah:

tl = Ct (L . Lc)0,3 ............................................................. (4)

tr = tl /5,5 .............................................................. (5)

Qp = (640 Cp.A)/tl ................................................................(6)

T = 3 + tl/8 ................................................................(7)

tlR = tl + 0,25 (tR – tl) ...............................................................(8)

Dengan :

tl = time lag atau waktu capai puncak dari pusat hujan (jam)

Ct = tetapan yang berkisar antara 0,7-1,0

L = panjang sungai utama (mil)

Lc = panjang sungai diukur sampai titik terdekat dengan titik berat

DAS (mil)

tr = lama hujan lebih (jam)

Cp = tetapan berkisar antara 0,35-0,5

tlR = waktu capai puncak bila lama hujan tidak sama dengan tr

T = time base atau waktu dasar (jam)

A = luas DAS (dalam mil persegi)

Qp = debit puncak (kaki kubik per detik atau cfs)

Model US SCS

US SCS mengembangkan rumus dengan koefisien-koefisien empirik yang

menghubungkan unsur-unsur hidrograf satuan dengan karakteristik DAS.

Hidrograf satuan model US SCS terdiri dari 4 variabel pokok yaitu tL (time lag),

17

Qp (m3/detik), T p (jam), dan Tb (jam). Persamaan-persamaan yang dikembangkan

dari model ini adalah sebagai berikut (Wanielista et al. 1997):

1. Persamaan time lag (tL)

( )5,0

7,08,0

L Y19001SLt

⋅+⋅= ................................................................................... (9)

dimana :

tL = waktu tenggang (time lag) antara terjadinya hujan lebih sampai

terjadinya aliran puncak (jam)

L = panjang aliran sungai utama (ft)

S = retensi maksimum (inchi), S = 1000/CN – 10

CN= bilangan kurva (curve number), yaitu suatu indeks yang menyatakan

pengaruh bersama tanah, penggunaan tanah, perlakuan terhadap tanah

pertanian, keadaan hidrologi, dan kandungan air tanah sebelumnya.

Y = kemiringan lereng (%)

2. Persamaan time to peak (Tp)

Lp t2D

T += ................................................................................... (10)

dimana :

Tp = waktu yang diperlukan untuk mencapai laju aliran puncak (jam)

tL = waktu tenggang (time lag) antara terjadinya hujan lebih sampai

terjadinya aliran puncak (jam)

3. Persamaan peak discharge (Qp)

pp T

A484Q

⋅=

................................................................................... (11)

dimana :

Qp = debit puncak/laju puncak aliran permukaan (cfs)

Tp = waktu yang diperlukan untuk mencapai laju aliran puncak (jam)

A = luas DAS (mil2)

4. Persamaan time base (Tb)

pb T67,2T ⋅= ................................................................................... (12)

dimana:

18

Tb = waktu dasar (jam)

Tp = waktu yang diperlukan untuk mencapai laju aliran puncak (jam)

Pada penggambaran kurva hidrograf satuan sintetik, sering pula untuk DAS

kecil diambil nilai Tb = 3 ~ 5 Tp.

Gambar 6. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik US SCS

Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Gama 1

Untuk kasus di Indonesia, Sri Harto (1993) mengembangkan metode

penentuan hidrograf satuan sintetik yang dikembangkan berdasarkan data empiris

hasil penelitiannya terhadap beberapa parameter morfometri DAS. Parameter DAS

yang diperlukan dalam membuat hubungan antara pengalihragaman hujan menjadi

debit adalah :

1. Faktor-sumber (SF) yaitu perbandingan antara jumlah panjang sungai-

sungai tingkat satu dengan jumlah panjang sungai-sungai semua tingkat.

Penetapan tingkat-tingkat sungai dilakukan dengan metode Strahler yaitu:

a) Sungai-sungai paling ujung adalah sungai-sungai tingkat satu.

b) Apabila dua buah sungai dengan tingkat yang sama bertemu akan

terbentuk sungai satu tingkat lebih tinggi

c) Apabila sebuah sungai dengan suatu tingkat bertemu dengan sungai

lain dengan tingkat yang lebih rendah maka tingkat sungai pertama

tidak berubah.

Tb

Tp

D

t

i

Qp

tL

19

Gambar 7. Penetapan Tingkat-Tingkat Sungai Menurut Strahler

2. Frekuensi-sumber (SN) yaitu perbandingan antara jumlah orde sungai-

sungai tingkat satu dengan jumlah orde sungai-sungai semua tingkat

33.. Faktor-lebar (WF) yaitu perbandingan antara lebar DAS yang diukur pada

titik di sungai yang berjarak 0,75 L dengan lebar DAS yang diukur pada

titik di sungai yang berjarak 0,25 L dari stasiun hidrometri (Gambar 8).

4. Rasio luas DAS bagian hulu atau Relatif Upper Area (RUA) adalah

peerr bbaa nnddiinnggaa nn aannttaarraa lluuaass DDAASS yyaanngg ddiiuukkuurr ddii hhuulluu ggaarriiss yyaanngg ddiitt aarr iikk

tteeggaakk lluurr uuss ggaarriiss hhuubbuunngg aannttaarraa ssttaassiiuunn hhiiddrr oommee ttrrii ddee nnggaann tt iittiikk yyaanngg

ppaa lliinngg ddee kkaatt ddeennggaa nn tt iitt iikk bbeerr aatt DD AASS ddii ssuunnggaaii,, mmeelleeww aatt ii tt iittiikk tteerrsseebbuutt

((AAuu)) ddee nnggaann lluuaass ttoottaall DDAASS ((AA)) (Gambar 9).

5. Faktor-simetri (SIM) yaitu hasil kali antara faktor -lebar (WF) dengan luas

DAS bagian hulu (RUA).

Gambar 8. Penentuan Faktor Lebar DAS

A

B

C

WU

WL

A – D = L A – B = 0,25 L A – C = 0,75 L WF = WU/WL SIM = WF . RUA

D

20

Gambar 9. Penetapan Relatif Upper Area (RUA) suatu DAS

6. Jumlah pertemuan sungai (JN) adalah jumlah semua pertemuan sungai di

dalam DAS tersebut. Jumlah ini tidak lain adalah jumlah orde sungai

tingkat satu dikurangi satu.

7. Kerapatan jaringan drainase (D) yaitu jumlah panjang sungai semua tingkat

tiap satuan luas DAS.

8. Kemiringan rata-rata DAS/Slope (S) yaitu perbandingan selisih antara

ketinggian titik tertinggi dan ketinggian titik keluaran (outlet) pada sungai

utama, dengan panjang sungai utama yang terletak pada kedua titik

tersebut.

9. Panjang Sungai Utama (L) yaitu panjang sungai utama yang diukur mulai

dari outlet sampai ke hulu

10. Luas total DAS (A)

Komponen hidrograf satuan sintetik (HSS) Gama 1 terdiri dari 4 (empat)

variabel pokok yaitu : waktu-naik/time to rise (TR), debit-puncak/peak-discharge

(QP), waktu dasar/time to base (TB) dan koefisien tampungan (K), dengan

persamaan-persamaan (Sri Harto 1993) sebagai berikut :

TR = 0,43 (L/100 SF)3 + 1,0665 SIM + 1,2775 ............................... (13)

QP = 0,1836 A 0,5886 TR-0,4008 JN0,2381 ................................(14)

TB = 27,4132 TR 0,1457 S -0,0986 SN0,7344 RUA0,2574 ................................(15)

Sedangkan untuk koefisien tampungan dipergunakan untuk menetapkan

kurva resesi hidrograf satuan sintetik yang didekati dengan persamaan berikut :

K = 0,5617 A 0,1798 S-0,1446 SF -1,0897 D0,0452 ..................................... (16)

Au

= Titik Berat DAS RUA = Au/A

21

Sisi resesi dinyatakan dalam bentuk persamaan eksponensial sebagai

berikut:

Qt = Qp e-t/k ............................................................................. (17)

Dimana :

Qt = debit dihitung pada waktu t jam setelah Qp, da lam m3/detik

Qp = debit puncak (dengan waktu pada saat debit puncak dianggap t = 0),

dalam m3/detik

K = koefisien tampungan

Sri Harto (2000b) mengemukakan bahwa dari hasil penelitian yang pernah

dilakukan selama ini, model Nakayasu juga cukup baik untuk dipergunakan di

Indonesia meskipun memerlukan koreksi. Apabila karena suatu alasan Model HSS

Gama 1 tidak dapat dipergunakan, maka disarankan untuk menggunakan model

Nakayasu dengan koreksi untuk waktu capai puncak (time to peak) dikalikan

dengan 0,75 dan debit puncak dikalikan dengan 1,25.

Selain metode hidrograf satuan sintetik tersebut, masih terdapat beberapa

model hidrograf satuan sintetik yang telah dikembangkan. Diantaranya adalah

model Distribusi Gamma, Metode Gray, Espey 10 -minute Synthetic Unit

Hydrograph, Clark’s Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) Time-Area Method,

Nash’s Synthetic IUH, Colorado Unit-Hydrograph Procedure/CUHP (Veissman et

al. 1989).