Naskah Ilmiah Model Rainfall-Runoff-merged

 

DSM/IP. 16 04/04.1.5/IRIGASI/2018

NASKAH ILMIAH

MODEL RAINFALL-RUNOFF

KOMPONEN OUTPUT  KEGIATAN  KEGIATAN

PENERAPAN TEKNOLOGI TERBAT TERBATAS AS (PILOT ( PILOT PROJECT)  MODERNISASI IRIGASI

 

DESEMBER, 2018

KE ME NT ER IA N PE KE RJ AA N UM UM DA N PE RU MA HA N RA KYAT B A D A N

P E N E L I T I A N

D A N

P E N G E M B A N G A N

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN P ENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR J a l a n I r . H . J u a n d a 1 9 3 , B a n d u n g 4 0 1 3 5 , Te Te l p . ( 0 2 2 ) 2 5 0 1 0 8 3 , 2 5 0 4 0 5 3 , 2 5 0 1 5 5 4 , 2 5 0 0 5 0 7 Faks. (022 ) 250 0163 , PO Box 841, E-ma il:pu sair@ pu.g o.id , Http: //www.pu sair -pu. go.id

 

DSM/IP.16 04/04.1.5/IRIGASI/2018

NASKAH ILMIAH

MODEL RAINFALL-RUNOFF  (PENERAPAN PADA DAS BENDUNG CILIMAN) KOMPONEN  OUTPUT  PENERAPAN TEKNOLOGI TERBATAS MODERNISASI IRIGASI

DESEMBER, 2018

 

Model Rainfatl-Runolf di Bendung Ciliman

KATA PENGANTAR l etersediaan air pada Bendung Ciliman ditentukan dengan metode historis debit andalan setengah bulanan, sedangkan tingkat alokasi penggunaan air sangat menuntut akurasi yang mendekati realtime near realtimel. Maka dari itu diperlukan data ketersediaan air di Bendung Ciliman yang akurat dan memiliki data historis yang panjang. Akan tetapi kondisi pencatatan pada Bendung Ciliman tidak selalu tercatat setiap hari sehingga mengakibatkan kekosongan data pada data historis. Maka dari itu data yang tidak tercatat tersebut harus dilakukan pendekatan agar dapat diketahui nilaFnilai ketersediaan airnya. Dalam hubungannya mengenai haltersebut di atas Puslitbang Sumber Daya Air, melalui Balai Litbang Hidrologi dan Tata Air telah melaksanakan kajian Model Rainlbll-Runoff di Bendung

Ciliman dengan tujuan agar mendukung Kajian Modernisasi lrigasi. Hasil pemodelan diharapkan dapat membantu para pemangku kepentingan dalam pengembangan irigasi khususnya di Daerah lrigasi Ciliman.

Naskah llimiah Model Rainfall-Runotfdi Bendung Ciliman berisitentang hasil dari pemodelan hidrologidengan titik pantau di Bendung Ciliman sehingga dapat diketahui ketersediaan air

titik

Bendung Ciliman. Buku ini disusun oleh lr. T. Firdaus Larosa, MT serta tim pelaksana lainnya dibawah koordinasi Oky Subrata ST, MPSDA selaku Kasie Penyelenggara Penyelenggara Teknis dengan bimbingan Drs. lrfan Sudono, MT sebagai Kepala Balai Hidrologi dan Tata Air.

pada

Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada seluruh pengelola Jaringan lrigasi Bendung Ciliman, Dinas PSDA Propinsi Banten, dan khususnya BBWS Cidanau-Ciujung-Cidurian, serta anggota tim lainnya yang telah membantu dalam penyusunan Naskah llrniah ini.

Bandung Desember 2018 Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air

/)/ {l

Pusot Litbang Sumber Daya Air

Prof. R. Dr. lr. Eko Winar lrianto, MT r,rtp, rgoeosoz1gg4oz1ooo1

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

ABSTRAK Sebagai upaya mewujudkan kedaulatan pangan nasional, maka ketersediaan air untuk irigasi perlu mendapat perhatian khusus. Pasok air irigasi erat kaitannya dengan ketersediaan air pada sungai di lokasi yang menjadi titik tinjauan studi. Apabila pasok air irigasi dapat diketahui pasti, berdasarkan pola prediksi ketersediaan air dengan menggunakan data historis, maka neraca dan alokasii air dapat disusun alokas disusun dengan distribusi distribusi secara adil, merata sesuai proporsi kebutuhan air di lahan persawahan dan tepat waktu. Penelitian ketersediaan air pada DAS Bendung Ciliman ini dilakukan untuk mengetahui potensi ketersediaan air dan juga dalam rangka mengisi data debit yang kosong dalam pemodelan ketersed kete rsediaa iaan n air. air. Pendek Pendekatan atan peneli penelitia tian n dil dilaku akukan kan dengan dengan pemodel pemodelan an pada pada DAS Bendung Bendung Ciliman Cilima n sebagai sebagai titik tinjau studi. Metode yang digunakan adalah menggunaka menggunakan n HEC-HMS HEC-HMS,, dan WFLOW. Pemodelan Pemodel an menunjuk menunjukkan kan bahwa bahwa model model ketersed ketersediaa iaan n air den dengan gan HEC-HMS HEC-HMS metode metode Soil Moistur Moisture e  Accounting   lebih dapat mensimulasikan nilai debit maksimum maupun nilai debit minimum berdasarkan pendekatan  flow duration curve, yaitu antara FDC data historis observasi terhadap FDC data  generate  simulasi. Pemodelan  rainfall-runoff  dengan   dengan WFLOW merupakan pendekatan ully distributed   untuk untuk semua parameter model yang meliputi data statis topografi, jenis tanah dan data tata guna lahan yang dianggap cenderung statis, data dinamis meliputi iklim dan curah distributed   membutuhan   space harddisk  harddisk ,   memory   serta perangkat hujan. Pendekatan Pendekatan   fully distributed  perangkat hardware yang besar dan cepat.

Hasil akhir sebagai simpulan pemodelan HEC-HMS dan WFLOW adalah berupa nilai parameter model untuk masing-masing pemodelan pada DAS Bendung Ciliman. Parameter model yang diperoleh tersebut telah melalui proses kalibrasi dan validasi model, yaitu kecocokan nilai debit simulasi terhadap debit observasi pada runtut waktu harian. Secara umum model  rainfall-runoff  yang   yang terbentuk pada DAS Bendung Ciliman dapat digunakan untuk mengisi data historis yang hilang. Model WFLOW dapat berguna untuk memprediksi ketersediaan ketersed iaan air di Bendung Ciliman, Ciliman, yaitu jika parameter dinamisnya dinamisnya berupa nilai prediksi dari BMKG. Pendekatan ketersediaan air dengan  rainfall-runoff  di   di Bendung Ciliman ini diharapkan dapat mendukung kegiatan modernisasi irigasi khususnya pada Daerah Irigasi Ciliman. Pembelajar Pembela jaran an dari dari model model Rainfall-Runoff dal dalam am penerap penerapanny annya a untuk untuk studi studi keters ketersedi ediaan aan air pada pada Bendung Ciliman perlu lebih lanjut dilakukan dengan metoda yang lebih sederhana dan praktis, agar masyarakat awam dapat mudah menggunakannya.

Kata Kunci Kunci : HEC-HMS, HEC-HMS, WFLOW, WFLOW, Rainfall-Runoff , Ketersediaan Air, Irigasi

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

ii

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

ABSTRACT

 As an effort to realize national food sovereignty, the water availability for irrigation needs special  attention. Irrigation water supply is closely related to the water availability in the river at the location which is a review point of study. If the irrigation water supply can be known with certainty, based on the prediction pattern of water availability by using historical data, then the water balance and water water allocation allocation can can be manage, manage, evenly evenly in proportion proportion of the water water demand in rice fields on specific time. Water availa Water availabil bility ity study study in Bendun Bendung g Cilima Ciliman n waters watershed hed was conducte conducted d to determi determine ne the potent potential  ial  or water availability and also in order to fulfill the empty discharge data in modeling. The research resea rch approach was carried out by modeling at Bendung Ciliman Ciliman watershed watershed as a study review  review   point. The method used is using HEC-HMS, and WFLOW. Modeling shows that HEC-HMS Soil Moisture Accounting method is better able to simulate the maximum discharge value and minimum discharge value based on the flow duration curve (FDC) approach appr oach.. By using using FDC graph all result result comp compare are between between histor historica icall data observ observatio ation n and  generated genera ted simulation simulation data. Rainfall-ru Rainfall-runoff noff modeling modeling with WFLOW is a fully distributed distributed approach, approach, where all model parameters used including topographic static data, soil type and land use data which ar which are e cons consid ider ered ed to be stat static, ic, dy dyna nami micc da data ta in incl clud udin ing g clima climate te an and d rain rainfa fall ll.. The fu full lly  y  distributed approach requires large space of harddisk and memory, requires good hardware devices (speed). The final results that HEC-HMS and WFLOW modeling are formed, which are model parameter  values found for each model in Bendung Ciliman watershed. The model parameters obtained  have gone through a calibration process and model validation, which is the compatibility of the simulated discharge values with respect to the discharge of observations on the daily timestep. In general, the rainfall-runoff model formed in the Bendung Ciliman watershed can be used to fill  missing historical data. The WFLOW model can be used to predict water availability in Bendung Ciliman, Cilim an, if the dynamic parameters parameters use prediction value valuess rom BMKG. The approach to water  av avai aila labi bili lity ty with with rainf rainfall all-r -runo unoff ff in Be Bend ndung ung Cili Cilima man n is ex expe pecte cted d to su supp ppor ortt ir irrig rigat atio ion n modernization activities especially in the Ciliman Irrigation Area. Learning from the Rainfall-Runoff model in its application for the study of water availability in the Bendung Ciliman needs to be further carried out by a more simple and practical method, so that people can easily use it.

Keywords: HEC-HMS, WFLOW, Rainfall-Runoff, Water Availability, Irrigation

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

iii

 

Model  Rainfall-Runoff 

TIM PENYUSUN Ir. T. Firdaus Larossa, MT M. Adrian Munaf Karim, STP, MPSDA Yan Aditya, ST, MPSDA Hilwan El Farhana, S.Kom

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

iv

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.........................................................................................................................i ABSTRAK.......................................................................................................................................ii  ABSTRACT ....................................................................................................................................iii TIM PENYUSUN ........................................................................................................................... iv DAFTAR ISI....................................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR........................................................................................................................vi DAFTAR TABEL............................................................................................................................vii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................... viii DAFTAR ISTILAH ..........................................................................................................................ix DAFTAR SINGKATAN ....................................................................................................................x DAFTAR NOTASI ..........................................................................................................................xi BAB 1 PENDAHULUAN.............................................................................................................. 1-1 BAB 2 LANDASAN TEORI .......................................................................................................... 2-2 2.1 Ketersediaan Air................................................................................................................. 2-2 2.2 Pemodelan Hidrologi dengan Menggunakan HEC-HMS .................................................... 2-2 2.3 Pemodelan Hidrologi dengan Menggunakan Wflow ......................................................... 2-3

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................................ 3-1 3.1 Analisis Analisis Klimatologi ............. .................... ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............. .......... ... 3-1 3.2 Metode HEC-HMS HEC-HMS ................. ....................... ............ ............ ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ........ .. 3-2 3.3 Metode Wflow ............ ................... .............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. ......... ... 3-7 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................................. 4-1 4.1 Perbandingan HEC-HMS, dan Wflow ................................................................................. 4-1 4.2 Lokasi Kegiatan................................................................................................................... 4-1 4.3 Model Rainfall-Runoff HEC-HMS DAS Bendung Ciliman .................................................... 4-6 4.4 Model Rainfa Rainfall-Runo ll-Runoff ff WFlow WFlow DAS Bendung Ciliman......... Ciliman............... ............ ............ ............ ............ ............. ........... .... 4-18 4.5  Flow Duration Curve  Bendung Ciliman............................................................................. 4-26 BAB 5 PENUTUP ....................................................................................................................... 5-1 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

v

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

DAFTAR GAMBAR Gambar Gamb ar 3. 3.1 1 Gambar 3.2 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 4.10 Gamb Ga mbar ar 4. 4.11 11 Gamb Ga mbar ar 4. 4.12 12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15

Sk Skem ema a  Soil Moisture Accounting Method ....................................................... ....................................................... 3-2 Contoh Penggunaan Penggunaan Software Software SPAW SPAW ....... .............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............. .......... .... 3-4 Peta Lokasi Lokasi Kajian Kajian ............ .................. ............ ............ ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............. .......... .... 4-2 Peta Topografi Topografi DAS Bendung Ciliman Ciliman .............. .................... ............ ............ ............ ............ ............. ............. .......... .... 4-3 Peta Tata Guna Lahan DAS Bendung Ciliman ............ .................. ............ ............ ............. ............. ............ ...... 4-4 Peta Jenis Tanah DAS Bendung Ciliman........... Ciliman................. ............ ............ ............ ............ ............. ............. .......... .... 4-6 Sub-D Sub-DAS AS Bendung Ciliman Ciliman ............ .................. ............ ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. ......... ... 4-7 Lokasi Pos Hujan Terpilih Terpilih ............ .................. ............ ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. ........... ..... 4-8 Poligo Poligon n Thiessen Thiessen DAS Bendung Ciliman Ciliman ........... ................. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ......... ... 4-9 Nilai Evapotranspi Evapotranspirasi rasi DAS Bendung Ciliman....... Ciliman............. ............ ............ ............ ............. ............. .......... .... 4-11 Skema Model HEC-HMS DAS Bendung Ciliman Ciliman ............ .................. ............ ............ ............. ............. ........ 4-10 Nilai Canopy Canopy Storage Storage DAS Bendung Bendung Ciliman Ciliman ............ .................. ............ ............ ............. .............. ............ ..... 4-13 Nilai Nilai Soil Storage  DAS Bendung Ciliman ....................................................... 4-14 Nilai Nilai Tension Storage  DAS Bendung Ciliman................................................. 4-15 Nilai CN DAS Bendung Ciliman........ Ciliman.............. ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............ ..... 44-16 16 Hidrogra Hidrograff Harian Harian di di Bendung Bendung Ciliman Ciliman Hasil Hasil Model Model HEC-HMS HEC-HMS Metode Metode SMA............................................................................................................... 4-20 Hidrogra Hidrograff Harian Harian di di Bendung Bendung Ciliman Ciliman Hasil Hasil Model Model HEC-HMS HEC-HMS Metode Metode Deficit and Constant  .....................................................................................   ..................................................................................... 4-21

Gambar 4.16 Grafik Grafik Debit Simulasi dan Observasi......... Observasi................ ............. ............ ............ ............ ............ ............. .............. ......... 4-24 Gambar 4.17 Hidrogra Hidrograff Harian Harian di Bendung Bendung Ciliman Ciliman Hasi Hasill Model WFlow ............ ................... ............. ........ .. 4 4-25 -25 Gambar 4.18   Flow Duration Duration Curve Curve  Model HEC-HMS di Bendung CIliman (Metode SMA) ............................................................................................................. 4-26 Gambar 4.19   Flow Duration Duration Curve Curve  Model HEC-HMS di Bendung CIliman (Metode Deficit and Constant ) .................................................................................... 4-26 Gambar 4.20   Flow Duration Curve  Model Wflow di Bendung CIliman .............................. 4-27

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

vi

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabe Tabell 2. 2.2 2

Tabel 4.8

Parameter Parameter Model HEC-HMS ............ .................. ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ...... 2-3 Fo Form rmul ula a Komp Kompon onen en Akiba Akibatt Kehi Kehila lang ngan an Air In Inte ters rsep epsi si Menur Menurut ut Pemodelan Gash............................................................................................. 2-8 Standard Depression Storage  ......................................................................... 3-3 Penentuan Penentuan paramet parameter er Max Canopy Storage ............ .................. ............ ............ ............. ............. ............ ........ 3-3 Karakterisiti Karakterisitik k Tekstur Tanah ............ .................. ............. .............. ............. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ...... 3-3 Porositas Porositas Tanah Menurut Tekstur Tanah ............ .................. ............ ............ ............ ............. ............. ............ ...... 3-4 Nilai Curve Number ......................................................................................... 3-5 Tabel Konstanta Konstanta Resei.......... Resei................ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............. ............. ........ 3-6 Kelebihan Kelebihan dan Kekurangan Kekurangan Model HEC-HMS ............ .................. ............ ............ ............. ............. ............ ...... 4-1 Kelebihan Kelebihan dan Kekurangan Kekurangan Model WFlow........... WFlow................. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ...... 4-1 Luas Luas Area Area Tata Tata Guna Guna Lahan Lahan DAS Bendung Bendung Cil Ciliman.... iman....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ... 4-5 Luas Jenis Tanah DAS Bendung Ciliman............ Ciliman.................. ............ ............ ............ ............ ............. ............. ......... ... 4-5 Nilai Max Canopy Storage Hasil Analisis Analisis ............. ................... ............ ............ ............ ............ ............. ............ ..... 4-12 Ketersed Ketersediaa iaan n Air di Bendung Bendung Cil Cilima iman n Hasil Hasil Model Model HEC-HMS HEC-HMS Metode Metode SMA............................................................................................................... 4-17 Ketersed Ketersediaa iaan n Air di Bendung Bendung Cil Cilima iman n Hasil Hasil Model Model HEC-HMS HEC-HMS Metode Metode Deficit and Constant  .....................................................................................   ..................................................................................... 4-17 Ni Nillai Paramete terr Default  Model   Model WFlow......................................................... 4-18

Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11

Parameter  Landuse  Model WFlow untuk Daerah Indonesia........................ 4-22 Nilai Parameter Parameter Tanah WFlow Untuk Daerah Indonesia Indonesia ............ .................. ............. ............ ..... 4-22 Ketersediaan Ketersediaan Air di Bendung Ciliman Ciliman Hasil Model Wflow................. Wflow........................ ........... .... 4-23

Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel Tab el 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel Tab el 4.6 Tabel Tab el 4.7

 

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

vii

 

Model  Rainfall-Runoff 

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lampiran La Lamp mpir iran an 2.

Barchart Barchart Data Hujan Yang Digunakan Digunakan Untuk Analisis Analisis ............ .................. ............ ............. ............L1.....L1-1 1 Tabe Tabell   Input   Parameter Model HEC-HMS Setiap Sub-DAS Bendung Ciliman ...........................................................................................................L2-1 ........................................................................................................... L2-1 Lampiran Lampira n 3. Kalibrasi Kalibrasi Model HEC-HMS............. HEC-HMS................... ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. .........L3-1 ...L3-1 Lamp Lampira iran n 4. Param Paramet eter er Metod Metode e Deficit and Constant  Untuk   Untuk Setiap Sub-DAS ..................L4-1 Lampiran 5.   Input   Parameter Parameter Reservoir Linier Untuk Setiap Sub-DAS ..............................L5-1

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

viii

 

Model  Rainfall-Runoff 

DAFTAR ISTILAH Kete ters rse ediaan Air Jadw Jadwal al Tana Tanam m Pola Tanam

: : :  

Rainfall-Runoff  Bendung

: :

Daerah Iri rig gasi

:

Daer Da erah ah Al Alir iran an Su Sung ngai ai

:

Hi Hid drol olog ogii

:

Evap Evapot otra rans nspo pora rasi si

:

Baseflow 

 

:

Infiltrasi

:

Perkolasi

:

Deliniasi DAS

:

Curve Number 

 

:

Hidrograf Flow Duration Curve

:  

:

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

Jumlah air ya yan ng ters rse edia di sungai. Jadw Jadwa al awal awal tana tanam m peta petani ni pa pada da seti setiap ap sat atu u musi musim m ta tana nam. m. Pola dari tanaman yang ditanam oleh petani pada seti tia ap satu musim tanam Perubahan Perubahan nilai hujan menjadi nilai limpasan limpasan permuka permukaan an Bangunan air (beserta kelengkapannya) yang dibangun melintang sungai atau pada sudetan untuk meninggikan taraf  muka air sehingga dapat dialirkan secara gravitasi ke tempat yang membutuhkannya. Kesatuan lahan ya yan ng menda dapa patt air dari satu jari rin ngan iri rig gasi, melip mel iputi uti bangu banguna nan n bendu bendung ng,, sa salu lura rann-sa salu luran ran prime primerr dan dan sekunder termasuk bangunan bangunan utama dan pelengkap saluran pembawa dan saluran pembuang. Su Suat atu u wila wilaya yah h ya yang ng diba dibata tasi si ol oleh eh pung punggu gung ng-- pung punggu gung ng buki bukitt ya yang ng menampung air hujan dan mengalirkannya melalui saluran air, dan kemudi kemudian an berkump berkumpul ul menuju menuju suatu suatu muara muara sungai sungai,, laut, laut, danau, waduk atau titik pantau. Suatu ilmu ya yan ng mempelajari pe perrgerakan, distri rib busi dan kualita tass air di muka bumi. Kese Keselu luru ruha han n ju juml mlah ah ai airr ya yang ng bera berasa sall dari dari perm permuk ukaa aan n ta tana nah, h, ai air, r, dan vegetasi yang diuapkan kembali ke atmosfer. Bagi Bagian an cu curah rah huja hujan n ya yang ng menga mengala lami mi infi infiltr ltrasi asi dan dan perko perkola lasi si masuk dalam tampungan air tanah dan kealur sungai sebagai rembesan mata air. Infiltrasi adalah peristiwa masuknya air hujan ataupun air permukaan ke dalam tanah (bawah permukaan) melalui celahcelah tanah. Proses mengalirnya air ke bawah secara gravitasi dari suatu lapi lapisa san n tanah tanah ke lapi lapisa san n di bawah bawahnya nya,, se sehin hingg gga a menca mencapa paii permukaan air tanah pada lapisan jenuh air. Pemba mbagian wilaya yah h kembali menjadi wilaya yah h lebih kecil pada suatu daerah aliran sungai. Bil Bilang angan an kurva kurva yang mewaki mewakili li kondis kondisii dari suatu suatu wilaya wilayah h pada pada suatu perhitungan. Grafik yang menggambarkan hubungan antara unsur-unsur aliran (tinggi dan debit) dengan waktu. Kurva yang menjelaskan menjelaskan hubungan hubungan antara probabilitas probabilitas kejadian kejadian debit dengan nilai debit.

 

ix

 

Model  Rainfall-Runoff 

DAFTAR SINGKATAN DAS Sub-DAS HEC-HMS BBWS SCS UH LAI USDA

: : : : : : : :

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

         

Daerah Aliran Sungai Su Sub Daerah Aliran Sungai Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modelling System Balai Besar Wilayah Sungai Soil Conservation Service Unit Hydrograph Leaf Area Index  United States Departement of Agriculture

 

x

 

Model  Rainfall-Runoff 

DAFTAR NOTASI ‫ݖ‬௧ ‫ݖ‬௜ ߠ௦ ߠఛ

       

௦ ௗ

     

Sd ‫ݐݏ‬ ‫ܭ‬௦௔௧   ߚ ‫ݏ‬ ௗ   i

A ETo ETo Rn G T u2 es ea ߛ ߂ Kr Q t Q 0 e-k t

: : : : : : : : : : : : : :

Ta Tamp mpun unga gan n zona zona je jenu nuh h Tampun Tampungan gan dengan dengan kedala kedalaman man tertent tertentu u Kedalaman Kedalaman lapisan lapisan permukaan permukaan air imajiner imajiner Kandun Kandungan gan air pada pada tanah tanah zona zona jenuh jenuh Sisa Sisa kandun kandungan gan air pada tanah tanah zona jenuh jenuh Tampun Tampungan gan zona tak jen jenuh uh Kapasi Kapasitas tas tampung tampungan an sua suatu tu zona Defisit Defisit kapasi kapasitas tas tampung tampungan an sua suatu tu zona Defisit Defisit kandung kandungan an air pad pada a zona zona jenuh jenuh Perger Pergeraka akan n air dari dari zona tampung tampungan an Kejenu Kejenuhan han konduk konduktivi tivitas tas Elemen Elemen sudut sudut kemirin kemiringan gan Perhitu Perhitunga ngan n aliran aliran bawah bawah perm permuka ukaan an Defisit Defisit kandungan kandungan air pada zona jenuh didefinisik didefinisikan an

:

Curah Curah huja hujan n ratarata-rat rata a wilaya wilayah h atau atau daerah daerah

  : : :

Luas wilayah wilayah pengaruh pengaruh dari stasiun stasiun pengamatan pengamatan ke-i Lua uass to tota tall wila wilaya yah h pe peng ngam amat atan an Evap Evapot otra rans nspi piras rasii acua acuan( n(mm/ mm/har hari) i),, 2

: : :   :   :   : : : :   :

Radi Radias asii netto netto pada pada permu permuka kaan an tana tanaman man (MJ/ (MJ/m m /hari) Kera Kerapa patan tan pana panass ter terus us-m -mene enerus rus pada pada tana tanah h (MJ (MJ/m /m2/hari) Temp Temper erat atur ur hari harian an ra rata ta-r -rat ata a pada pada ke keti ting nggi gian an 2 m (oC) Kecepa Kecepatan tan angin angin pada pada keting ketinggia gian n 2 m (m/s) (m/s) Tekanan Tekanan uap jenuh jenuh (kPa) (kPa) Tekanan Tekanan uap aktual aktual (kPa) (kPa) Kurva Kurva kemiring kemiringan an teka tekanan nan uap (kPa/ (kPa/oC) Konsta Konstanta nta psychro psychrometr metric ic (kPa/ (kPa/oC) Konstanta resesi Debit Debit aliran aliran pada pada waktu waktu ke-t ke-t :   Debit aliran pada waktu (t-n) : Konstanta Konstanta resesi yang dapat disimbolkan disimbolkan dengan Kr : Waktu

: ‫ܧ‬௪   :

Intensitas Intensitas curah curah hujan hujan rata-rata rata-rata pada kawasa kawasan n tanaman tanaman (tutupan (tutupan lahan) lahan) yang je jenuh nuh Evaporasi Evaporasi rata-rata rata-rata dari kawasan kawasan tanaman (tutupan (tutupan lahan) yang basah yang memiliki memiliki parameter vegetasi tampungan zona jenuh

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

xi

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

BAB 1 PENDAHULUAN Peningkata Pening katan n kebutu kebutuhan han air dalam dalam memenuhi memenuhi berbag berbagai ai keperlu keperluan an dapat dapat dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh bertamb bert ambahny ahnya a jumlah jumlah pendudu penduduk, k, intens intensifn ifnya ya akt aktivi ivitas tas kegiat kegiatan an perekon perekonomi omian an dan lain lain sebaginya. Peningkatan kebutuhan air pada sistem tata air suatu daerah aliran sungai pada umumnya tidak sejalan dengan dukungan ketersediaan air. Ketersediaan air cenderung tetap, sementara kebutuhan air meningkat. Apabila kebutuhan air baku memperhitungkan kondisi kualitas air dengan perhatian memenuhi standa sta ndarr kelayak kelayakan an air masing masing-mas -masing ing sektor, sektor, maka maka neraca neraca air aka akan n cenderu cenderung ng sem semaki akin n kritis kritis.. Pola Pola neraca air yang cenderung kritis akan mengakibatkan konflik kepentingan penggunaan air, maka perlu perlu dila dilaku kuka kan n optim optimas asii nerac neraca a alok alokas asii air air pada pada su suat atu u daer daerah ah al alira iran n su sung ngai ai (DAS) (DAS) yang yang memperhatikan peraturan dan perundangan yang berlaku pada wilayah administratif, dimana DAS terletak. Regulasi keputusan Gubernur tentang penetapan jadwal tanam dan pola tanam merupakan salah satu peraturan perundangan yang mengatur agar petani pengguna air mendapatkan jatah air yang sesuai dengan haknya secara adil, efisien dan berkelanjutan. Pengaturan alokasi air dalam dal am keputus keputusan an komisi komisi irigasi irigasi antar antar hulu-h hulu-hili ilirr dalam dalam satu satu kesatua kesatuan n dae daerah rah iri irigas gasii perlu perlu dil dilakuk akukan an agar diperoleh keadilan dan manfaat yang optimal. Sebagaii upaya Sebaga upaya mewu mewujud judkan kan ke kedaul daulata atan n pan pangan gan nasion nasional, al, mak maka a penyedi penyediaan aan air untuk untuk iri irigas gasii perlu perlu perhatian khusus. Sistem pengelolaan irigasi yang tidak efisien, dan kerusakan jaringan irigasi serta ser ta inf infras rastruk truktur tur alat alat ukur ukur debit debit merupak merupakan an permas permasala alahan han yg terjadi terjadi pada pada sebagi sebagian an besar besar lah lahan an irigasi yang dapat menyebabkan akurasi alokasi air tidak tepat. Daerah Irigasi Daerah Irigasi Ciliman Ciliman dengan dengan luas luas fungsi fungsi lahan lahan 5423 5423 Ha adalah adalah daerah daerah iri irigas gasii yang mendapa mendapatka tkan n airnya dari infrasturktur Bendung Ciliman. Salah satu permasalahan dalam neraca alokasi air di Bendung Bend ung Cil Cilima iman n adalah adalah analisi analisiss kondis kondisii keterse ketersedia diaan an air dibagi dibagian an hulu hulu Bendun Bendung g Cil Cilima iman. n. Melalui Melalui konsep pemodelan pemodelan   rainfall-runoff   yang yang sesuai sesuai dengan dengan kondisi kondisi tatagun tataguna a lahan lahan dan kondisi kondisi hidrologi dibagian hulu Bendung Ciliman, maka akan dapat mendukung akurasi neraca alokasi air di Bendung Ciliman. Faktor yang berpengaruh pada alokasi air adalah ketersediaan air. Maka dari itu perlu dilakukan pendekatan-p pendek atan-pendeka endekatan tan dalam rangka untuk mengetahui mengetahui jumlah air yang tersedia pada sungai tersebut sehingga dapat didistribusikan secara adil dan merata. Pendekatan-pendekatan yang dilakukan antara lain dengan pencatatan langsung di titik tersebut atau dengan menggunakan pemodelan. Maka dari itu, dalam Maka dalam kajian kajian ini dil dilaku akukan kan pemode pemodelan lan   Rainfall-Runoff   dengan menggunakan menggunakan beberap beb erapa a pemode pemodelan lan seperti seperti HECHEC-HMS, HMS, dan Wflow Wflow dengan dengan tujuan tujuan untuk untuk menget mengetahui ahui nil nilai ai keterse ket ersedia diaan an air pada titik titik Bendun Bendung g Cil Cilima iman n dalam dalam rangka rangka mendukun mendukung g moderni modernisas sasii irigasi. irigasi. Lokas Lokasii Bendung Bend ung Cil Ciliman iman berada berada pada pada Provi Provinsi nsi Banten Banten yang mana mana merup merupaka akan n pen penyupl yuplai ai air utama utama untuk untuk Daerah Irigasi Irigasi Ciliman (D.I Ciliman). Ciliman). Alasan pemiliha pemilihan n lokasi adalah dalam rangka rangka mendukung Kajian Modernisasi Irigasi yang dilakukan oleh Balai Litbang Irigasi, Puslitbang Sumber Daya Air.

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

1-1

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Ketersediaan Air Keterse Ket ersedia diaan an air dalam dalam pengerti pengertian an sumberd sumberdaya aya air pada pada dasarny dasarnya a berasa berasall dari dari air hujan hujan (atmosferik), air permukaan dan air tanah. Hujan yang jatuh di atas permukaan pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) atau Wilayah Sungai (WS) sebagian akan menguap kembali sesuai dengan proses iklimnya, sebagian akan mengalir melalui permukaan dan sub permukaan masuk ke dalam saluran, sungai atau danau dan sebagian lagi akan meresap jatuh ke tanah sebagai pengisian kembali (recharge) pada kandungan air tanah yang ada. Konsep siklus hidrologi adalah bahwa jumlah air di suatu luasan tertentu di hamparan bumi dipeng dip engaru aruhi hi oleh oleh masuka masukan n (input) dan dan ke kelu luar aran an (output ) yan yang g terja terjadi di.. Kebu Kebutu tuhan han ai airr di kehidupan kita sangat luas dan selalu diinginkan dalam jumlah yang cukup pada saat yang tepat. Oleh karena itu, analisis kuantitatif dan kualitatif harus dilakukan secermat mungkin agar dapat dihasilkan informasi yang akurat untuk perencanaan dan pengelolaan sumberdaya air. Air permukaan adalah air yang mengalir secara berkesinambungan atau dengan terputus-putus dalam alur sungai atau saluran dari sumbernya yang tertentu, dimana semua ini merupakan bagian dari sistem sungai yang menyeluruh. Yang termasuk air permukaan meliputi air sungai (rivers), salur aluran an (stream), sum sumbe berr (springs), dana danau u dan dan wadu waduk. k. Juml Jumlah ah ai airr perm permuk ukaa aan n 3 diperkirakan diperk irakan hanya 0,35 Juta km atau hanya sekitar sekitar 1 % dari air tawar yang ada di bumi (Suripin, (Suripin, 2002). Untuk analisis ketersediaan air permukaan, yang akan digunakan sebagai acuan adalah andalan dari pencatatan yang ada. Yang paling berperan dalam studi ketersediaan air permukaan adalah data rekaman debit aliran sungai. Rekaman tersebut harus berkesinambungan dalam periode waktu yang dapat digunakan untuk pelaksanaan proyek penyediaan air. Aliran yang terukur di sungai atau saluran maupun danau merupakan ketersediaan debit air permuk per mukaan aan,, begitu begitu halnya halnya dengan dengan air yang mengalir mengalir ke dalam dalam tanah, tanah, kandunga kandungan n air yang tersimpan dalam tanah merupakan ketersediaan debit air tanah. Dari ketiga sumber air tersebut di atas, yang mempunyai ketersediaan paling besar untuk dimanfaatkan adalah sumber air perm permuk ukaa aan n dala dalam m bentu bentuk k air air di su sung ngai ai,, sa salu luran ran,, danau danau,, wadu waduk k dan dan la lain inny nya. a. Peng Penggu guna naan an ai airr tanah tanah sangat membantu pemenuhan kebutuhan air baku maupun air irigasi pada daerah yang sulit mendapatkan air permukaan, namun pemanfaatan air tanah membutuhkan biaya operasional pompa yang sangat mahal (M. Anis A dkk, 1980). Untuk kebutuhan usaha pemanfaatan air, pengamatan permukaan air sungai dilaksanakan pada tempattem pat-temp tempat at di mana akan akan dibang dibangun un banguna bangunan n air seperti seperti bendun bendungan gan dan bangun bangunan– an– bangunan pengambilan air dan lain-lain (Sosrodarsono, 1976). Untuk mengetahui ketersediaan air pada suatu sungai diperlukan data yang cukup panjang dan handal, sehingga informasi keragaman debit terhadap waktu kejadian debit rendah dan tinggi dapat tercakup dan mewakili kejadian-kejadian tersebut.

2.2 Pemodelan Hidrologi dengan Menggunakan HEC-HMS Program HEC-HMS adalah program komputer untuk menghitung transformasi hujan dan proses routing pada suatu sistem DAS. Model ini dapat digunakan untuk menghitung volume  runof , direct runoff, baseflow  dan  dan  channel flow . Program HEC-HMS ini merupakan program komputer untuk menghitung pengalihragaman hujan dan proses   routing   pada suatu sistem DAS (HEC, 2000). Software ini dikembangkan oleh Hydrologic Engineering Centre (HEC) dari US Army Corps Of Engineers.

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

2-2

 

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

Model HEC-HMS itu sendiri memiliki 4 komponen pendukung yaitu basin model, meteorological  model, control specification,  dan  time-series data manager . Komponen  basin model  digunakan   digunakan untuk menggambarkan kondisi fisik daerah aliran sungai.  Meteorological model  berfungsi   berfungsi untuk menampilkan dan memasukkan komponen meteorologi khususnya untuk memasukkan bobot nil nilai ai poligon poligon thiesse thiessen. n. Kompone Komponen n selanj selanjutny utnya a yaitu yaitu control specification specification, ko komp mpon onen en ini ini berf berfun ungsi gsi untuk menata rentang waktu simulasi, waktu perhitungan dan waktu akhir simulasi. Komponen time-serie timeseriess data manager  manager  merupa  merupakan kan kompone komponen n untuk untuk memasuk memasukkan kan data yang diperl diperluka ukan n seperti data curah hujan, dan debit (USACE 2010). Model HEC-HMS berfungsi untuk mensimulasikan proses hujan menjadi limpasan suatu DAS. Model HEC-HMS menyediakan sejumlah pilihan pilihan metode hidrograf satuan yang umum digunakan dalam bidang hidrologi. Model ini sesuai pada DAS dengan pola aliran dendrtitik yang memiliki luasan cukup besar (Hartanto 2009). Pemodelan hidrologi dengan menggunakan HEC-HMS terdiri dari beberapa metode. Beberapa metode yang digunakan oleh   tools   HEC-HMS dalam pemodelan yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2.1 : Tabel 2.1 Parameter Model HEC-HMS

Komputasi Volume   runoff

Model yang dilakukan Initial and Constant rate SCS  curve number  (CN)   (CN)

Direct runoff   ((overland flow  dan interflow )

Baseflow Constant monthly 

 

Channel flow kinematic wave

Gridded  SCS  SCS CN Green and Ampt  Deficit and constant rate Soil moisture accounting (SMA) Gridded  SMA  SMA User-spesified unit hydrograph Clark’s UH Snyder’s UH SCS UH Modclark Kinematic wave Volume  runoff  Exponential recession Linier reservoir  Kinematic Wave Lag Modified Puls Muskingum Muskingum-Cunge Standard Section Muskingum-Cunge 8-point Section

Sumber : Technical Refence Manual HEC-HMS 2000

2.3 Pemodelan Hidrologi dengan Menggunakan Wflow Satu   grid  blok lapisa lapisan n jenis jenis tanah tanah diangg dianggap ap sebaga sebagaii sebuah sebuah tampun tampungan gan dengan dengan kedala kedalaman man tertentu (‫ݖ‬௧ ), terbagi dalam tampungan zona jenuh ( ) dan tampungan zona tak jenuh ( ) dengan nilai nilai besaran dalam satuan kedalaman. kedalaman. Bagian atas tampungan tampungan zona jenuh  terbentuk lapisan lapis an permukaan permukaan air imajiner pada kedala kedalaman man ‫ݖ‬௜   , sehing pada a waktu waktu tertentu tertentu sehingga ga nil nilai ai  pad dihitung sebagai : Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

2-3

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

)(ߠ ߠ௦   − ߠఛ )   …………………………………………………………………………………………………… (i) = (‫ݖ‬௧   − ‫ݖ‬௜ )( Keterangan : ߠ௦   = kandungan air pada tanah zona jenuh dan ߠఛ   = sisa kandungan air pada tanah zona jenuh. Ta Tamp mpun unga gan n zona zona tak tak je jenuh nuh ( ) diba dibagi gi dala dalam m ka kapa pasi sita tass tamp tampung ungan an zona zona ( ௦ ) dan defis defisit it ka kapa pasit sitas as tampungan zona ( ௗ ), dimana nilai besaran kedua zona tersebut diekspresikan dalam satuan kedalaman.

ௗ = (ߠ௦   − ߠఛ )‫ݖ‬௜   −  ௦ = 

……………………………………………………………………………………………………. (ii)

−    …………………………………………………………………………………………………………………. (iii)

ௗ

Defisit kandungan air pada zona jenuh (Sd) didefinisikan sebagai :

ௗ = (ߠ௦   − ߠఛ )‫ݖ‬௧   −

…………………………………………………………………………………………………… (iv)

Keterangan : Semua curah hujan yang terinfiltr terinfiltrasi asi masuk mengisi zona tampungan tampungan  dahulu. Pergerakan Pergerakan air tampungan  ditentukan (dikontrol) oleh kejenuhan (   t  )   ) dari zona tampungan  menuju zona tampungan hidraulik konduktifitas pada kedalaman ‫ݖ‬௜  dan rasio antara dengan  ௗ , melalui persamaan :

‫= ݐݏ‬ ‫ܭ‬௦௔௧ ௎ೞ   ……………………………………………………………………………………………………………………. (v)

೏

Oleh karena itu, defisit zona jenuh menjadi semakin kecil, akibat kenaikan laju pergerakan air dari zona tampungan tak jenuh  menuju ke zona tampungan jenuh . Permukaan Air  Bebas       i      s      a      r       t       l       i       f      n       I

Metoda Kinematik Wave

      i      s      a      r       t       l       i       f      x       E

Permukaan Air  Bebas       i      s      a       l       i       f      n       I

      i      s      a      r       l       i       f      x       E

Zona tampungan air tak jenuh Zona tampungan air tak jenuh

Pergerakan air  mengik meng ikut utii nila nilaii  K  pada pada permukaan air imajiner   sat 

Zona tampungan air jenuh

Metoda  Akumulatif Flux terbatas melalui  K  Horizontal  sat 

Pergerakan air  meng me ngik ikut utii ni nila laii  K  sat  pada pada permukaan air imajiner 

Zona tampungan air jenuh

Sumber : JCP BMKG, Pusair, KNMI, Deltares, 2016

Gambar 2.1 Skematisasi Pergerakan Air Pada Tanah Dalam Pemodelan Wflow_Sbm. Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

2-4

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

mengala alami mi penurun penurun bersama bersama zona tampun tampungan gan kedala kedalaman man tanah tanah Kejenuhan konduktivitas Kejenuhan konduktivitas (‫ܭ‬௦௔௧ ) meng ( z  )   ) menurut persamaan dan grafik. ‫ܭ‬଴  adalah kejenuhan konduktivitas pada permukaan tanah, dan adalah skala parameter [m-1] yang ditentukan oleh persamaan sebagai berikut :

=

 ఏೞିఏഓ  ………………………………………………………………………………………… ……………………………. (vi)  …………………………………………… ………………………………………………………………………….

Keterangan : kandungan air pada tanah zona jenuh dan 4 ߠ௦   = kandungan

ߠఛ ‫ܯ‬

 

= sisa kandungan air pada tanah zona jenuh, sedangkan = merepresentasikan paramater model (dalam satuan meter).

Grafik hubunga Grafik hubungan n antara antara zona tampung tampungan an kedala kedalaman man tanah tanah dan kondukt konduktivi ivitas tas pada pada berbaga berbagaii nil nilai ai ‫ ܯ‬disajikan pada dibawah ini :

Sumber : JCP BMKG, Pusair, KNMI, Deltares, 2016

Gambar 2.2 Hubungan Antara Zona Tampungan Kedalaman Tanah dan Konduktivitas pada Berbagai Nilai ‫ܯ‬ Zona tampun Zona tampungan gan jenuh jenuh menurut persamaan :  

 

 sf     K 0  tan(    )e

dapat dapat terdrai terdrainas nase e secara secara latera laterall melalui melalui aliran aliran per permuka mukaan an bawah bawah tanah tanah

 S d  /  M 

……………………………………………………………………………………………… (vii)

Keterangan : Keterangan = elemen sudut kemiringan (derajat) ߚ = perhitungan aliran bawah permukaan [m2d-1] ‫ݏ‬ ௗ   = defisit kandungan air pada zona jenuh didefinisikan (ߠ௦   − ߠఛ )‫ݖ‬௧   − 

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

2-5

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Dari banyaknya metode yang dapat dilakukan oleh program HEC-HMS, maka metode yang digunakan untuk melakukan pendekatan yang disesuaikan dengan kebutuhan perhitungan yaitu ketersediaan air adalah sebagai berikut :

3.1 Analis Analisis is Kli Klimato matologi logi 1)

Anali Analisi siss Curah Curah Hu an a)

Curah Curah Hujan Hujan Wilayah Wilayah Curah hujan hujan kawasan kawasan dihitung dihitung untuk merubah hujan titik ( point rainfall ) menjadi hujan wilayah (regional rainfall ) atau mencari suatu nilai yang dapat mewakili pada suatu daerah dae rah aliran aliran yang merupak merupakan an nil nilai ai rata-ra rata-rata. ta. Berikut Berikut ini adalah adalah metode metode yang dil dilaku akukan kan dalam penentuan curah hujan wilayah dalam kajian ini : 1. Metode Metode Poligo Poligon n Thiesse Thiessen n Metode ini digunakan apabila dalam suatu wilayah stasiun pengamatan curah hu huja jann nnya ya tida tidak k ters terseb ebar ar me mera rata ta.. Cura Curah h huja hujan n rata rata-r -rat ata a dihi dihitu tung ng deng dengan an mempertimbangkan pengaruh tiap-tiap stasiun pengamatan, yaitu dengan cara menggambar garik tegak lurus dan membagi dua sama panjang garis penghubung dari dua stasiu stasiun n pengam pengamata atan. n. Curah Curah hujan hujan wilaya wilayah h tersebu tersebutt dapat dapat dihitu dihitung ng den dengan gan persamaan sebagai berikut. n



………………………………………………………………………  (viii)

1 

Keterangan :

i 

A

=

cu cura rah h hu huja jan n ra rata ta-r -rat ata a wila wilaya yah h at atau au daer daerah ah

=

luas luas wila wilayah yah penga pengaruh ruh dari dari st stas asiu iun n peng pengama amatan tan ke ke-i -i

=

luas total tal wilaya yah h pengamata tan n

Metode poligon Thiessen ini akan memberikan hasil yang lebih teliti daripada cara aritmatik, akan tetapi penentuan stasiun pengamatan dan pemilihan ketinggian akan akan mempe mempeng ngar aruh uhii ketel ketelit itian ian hasi hasil. l. Metod Metode e ini ini termas termasuk uk memad memadai ai untu untuk k menentukan curah hujan suatu wilayah, tetapi hasil yang baik akan ditentukan oleh ole h sejauh sejauh mana mana penempat penempatan an stasiu stasiun n pengama pengamatan tan hujan hujan mampu mampu mewakil mewakilii daerah pengamatan. 2) Analisis Analisis Evapotransporas Evapotransporasii Untuk perhitungan evapotranspirasi tanaman acuan dihitung dengan menggunakan metode Penman Monteith yaitu :

  వబబ ௨మ(௘ೞି௘ೌ ) ଴.ସ଴଼௱(௡ି)ାఊ೅శమళయ ETo = ௱ାఊ(ଵା଴.ଷସ௨మ)  

……………………………………………………………………………….. ……………………………………………… ……………………………….. (ix)

Keterangan : ETo ETo = Evapo Evapotr trans anspi piras rasii acua acuan( n(mm/ mm/har hari) i),, Rn = Radi Radias asii netto netto pada pada permu permuka kaan an tana tanaman man (MJ/ (MJ/m m2/hari), G = Kera Kerapa patan tan pana panass ter terus us-m -men eneru eruss pada pada ta tana nah h (MJ (MJ/m /m2/hari), T = Temp Temper erat atur ur hari harian an ra rata ta-r -rat ata a pada pada ke keti ting nggi gian an 2 m (oC), Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

3-1

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

u2   = es   = ea   = = ߛ = ߂

Kecepat Kecepatan an ang angin in pada pada keting ketinggia gian n 2 m (m/s), (m/s), Teka Tekana nan n uap uap je jenu nuh h (k (kPa Pa), ), Teka Tekana nan n uap uap ak aktua tuall (k (kPa Pa), ), Kurva Kurva kemiring kemiringan an teka tekanan nan uap (kPa/ (kPa/oC), Konsta Konstanta nta psikom psikometri etrik k (kPa/ (kPa/oC).

3.2 Metode Metode HEC-HM HEC-HMS S 1)

Metode Metode Perhitu Perhitunga ngan n Kelembab Kelembaban an Tan Tanah ah (Soil Moisture Accounting) Dapat dilihat dilihat pada pada Sumber : USACE, 2000 Gambar Gamb ar 3. 3.1 1 Perh Perhit itun unga gan n Kele Kelemb mbab aban an Tana Tanah h me meng nggu guna naka kan n li lima ma la lapi pisa san n untu untuk k merepresentasikan dinamika gerakan air pada permukaan dan pada dalam tanah. Lima lapisan tersebut dapat dilihat pada gambar terdiri dari intersepsi kanopi, penyimpanan depresi permukaan, tanah, air tanah bagian atas, dan air tanah bagian bawah. Sebelum model  dirunning  maka harus ditentukan terlebih dahulu kondisi awal dari masing-masing lapisan tersebut yang digambarkan sebagai presentase simpanan air pada setiap lapisan.

Sumber : USACE, 2000

Gambar 3.1 Skema Metode Perhitungan Kelembaban Tanah  (Soil Moisture Accounting Method) a)

Penyimpa Penyimpanan nan Permuka Permukaan an (Surface Storage) Penyimpanan permukaan mewakili jumlah maksimum air yang dapat ditampung di permukaan tanah sebelum limpasan permukaan dimulai. Limpasan permukaan terjadi ke ketik tika a penyi penyimp mpan anan an permu permuka kaan an tan tanah ah berad berada a pada pada ka kapa pasi sita tass penuh penuh dan dan ada ada penggenagnan pengge nagnan berlebih. Nilai-nilai Nilai-nilai penyimpanan permukaan (Surfa Surface ce Storage) Storage)   ini diperol dipe roleh eh berdasa berdasarka rkan n nil nilai ai kemirin kemiringan gan dan pengguna penggunaan an lahan lahan yang disesu disesuaik aikan an dengan Tabel 3.1.

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

3-2

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

Tabel 3.1  Standard Depression Storage De Desk skri rips psii Kedap air (Aspal) Curam Sedang menuju datar Datar

Kemi Kemiri ring ngan an (% (%)) Tidak tentu > 30 5-30 0-5

Peny Penyim impa pana nan n Perm Permuk ukaa aan n (m (mm) m) 3,2 – 6,4 1 12,7 – 6,4 50,8

Sumber : Bennet, 1998

b)

Penyimpa Penyimpanan nan Kanopi Kanopi (Canopy Storage) Penyimpanan kanopi maksimum mewakili jumlah maksimum air yang bisa disimpan di daun sebelum sebelum jatuh jatuh ke permuka permukaan an tanah. tanah. NilaiNilai-nil nilai ai ini diperol diperoleh eh sesuai sesuai dengan dengan penggunaan lahan. Setiap tata guna lahan memiliki nilai yang berbeda. Penyimpanan permukaan mewakili jumlah maksimum air yang dapat ditampung pada permukaan tanah. tana h. Limpas Limpasan an permuka permukaan an terjad terjadii apabil apabila a penyimp penyimpana anan n berada berada pada kapasi kapasitas tas penuh penuh dan sudah sudah tidak tidak dapat dapat menampu menampung ng kembal kembalii lalu lalu terjadi terjadi pula pula pengend pengendapa apan n yang yang berlebi berl ebih. h. Nilai-n Nilai-nila ilaii ini didapa didapatt dengan dengan menyesu menyesuaik aikan an penggun penggunaan aan lahan lahan dengan dengan parameter penyimpanan kanopi maksimum yang dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Penentuan Parameter Penyimpanan Kanopi Maksimum Tipe Vegetasi

 

Spesies vegatasi yang tidak

Penyimpan Penyimpanan an Kanopi Maksimum (mm)  

1,270

diketahui langsung Rumput dan pohon yang berganti   daun Pohon jenis konifera Sumber : USACE, 2000

c)

2,032 2,540

Laju Infiltrasi Infiltrasi dan Perkolasi Perkolasi Maksimum (Maximum Infiltration and  Percolation Rate) Laju infiltrasi infiltrasi maksimum merupakan batas batas atas laju merespnya merespnya air dari penyimpanan penyimpanan permukaan ke dalam tanah. Sementara itu ,   perkolasi tanah maksimum merupakan batas atas laju meresapnya air dari lapisan zona lengas tanah   (unsaturated zone)   ke dalam akuifer (saturated zone).  Nilai ini didapatkan dari Tabel 3.3. Tabel 3.3 Karakterisitik Tekstur Tanah Tekstur Pasir Lempung berpasir Pasir berlempung Lempung Lempung berdebu Lempung liat berpasir Liat berlempung Lempung liat berdebu Liat berpasir Liat berdebu Liat Sumber : Rawls et al, 1982

d)

Laju Infiltrasi

(mm/mm) 8,89 7,87 6,35 4,83 4,42 3,56 3,56 2,79 2,29 2,29 2,03

Minimum (mm/jam) 210,06 61,21 25,91 13,21 6,86 4,32 2,29 1,52 1,27 1,02 0,51

 

Kelas SCS A A B B C C D D D D D

Penyimpa Penyimpanan nan Tanah Tanah (Soil Storage)

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

Kapasitas Air Efektif 

 

3-3

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

Penyimpanan tanah merupakan total ketersediaan air di profil tanah. Parameter ini dihitu dih itung ng dengan dengan mengal mengalika ikan n nil nilai ai porosi porositas tas tanah tanah dengan dengan kedala kedalaman man tanah. tanah. Nilai Nilai porosit poro sitas as tanah tanah untuk untuk masing-m masing-masin asing g tekstur tekstur tanah tanah dapat dapat dil diliha ihatt pada pada Tabel Tabel 3.4. 3.4. Kedalaman tanah yang dimaksud adalah kedalaman tanah menuju batuan keras. Tabel 3.4 Porositas Tanah Menurut Tekstur Tanah Tekstur Tanah Pasir Lempung berpasir Pasir berlempung Lempung Lempung berdebu Lempung liat berpasir Liat berlempung Lempung liat berdebu Liat berpasir Liat berdebu Liat Sumber : Rawls et al, 1982

e)

 

Porositas (cm3/cm3) 0,437 0,437 0,453 0,463 0,501 0,398 0,464 0,471 0,43 0,479 0,475

Konduktivitas Hidraulik Jenuh (cm/jam) 21 6,11 2,59 1,32 0,68 0,43 0,23 0,15 0,12 0,09 0,06

Penyimp Penyimpana anan n Tegang Tegangan an Tanah Tanah (Tension Storage) Penyimpanan Tegangan Tanah adalah porsi dari profil tanah yang kehilangan air hanya akibat dari evapotranspirasi. Penyimpanan Tegangan Tanah didapatkan dengan cara mengal men galika ikan n kapasi kapasitas tas lapang lapang dengan dengan nil nilai ai kedala kedalaman man tanah tanah yang yang menjad menjadii nil nilai ai parameter dalam mencari penyimpanan tanah diatas. Nilai Kapasitas lapang harusnya didapatkan dengan cara pengujian sampel tanah pada lokasi kajian. Akan tetapi dapat uga dicari dicari dengan dengan melaku melakukan kan pendek pendekata atan n dengan dengan program program   Soil-Plant-and-Water  (SPAW). (SP AW). Dalam Dalam program program SPAW ini nil nilai ai kapasit kapasitas as lapang lapang didapa didapatka tkan n dengan dengan cara cara mengisi parameter tekstur tanah yang sudah ada. Contoh penggunaan software SPAW dapat dilihat pada Gambar 3.2. Dapat dilihat pada Gambar 3.2 parameter kapasitas lapang terdapat di kolom bagian bagian kanan. kanan. Maka dari itu, karena adanya program SPAW ini maka uji laboratorium tidak perlu dilakukan kembali karena dianggap nilai sudah mewakili dari tekstur tanah yang diuji.

Gambar 3.2 Contoh Penggunaan Software SPAW

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

3-4

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

f)

Laju Laju Perk Perkola olasi si GW1 & GW GW 2 (GW1 & GW GW 2   Percolation Rate) Laju perkolasi perkolasi GW1 & GW2 diperoleh melalui parameter infiltrasi infiltrasi tanah dan perkolasi tanah. Nilai parameter ini sama dengan parameter infiltrasi tanah dan perkolasi tanah.

g)

Koefi Koefisi sien en GW 1 & GW 2 ((ja jam) m) Koefisien GW1 & GW2 menurut Ahbari et al (2017) didapatkan melalui perhitungan persamaan berikut:

ܵ ‫ݐ‬‫݋‬‫ܽݎ‬ ݃ ݁ ‫݋‬݁ ݂ܿ ݅‫݊ݐ‬  Keterangan :

=

  ିଵ (

)

 ……………………………………………………………………… (x)

௡ ೝ

Kr = konstanta konstanta resesi yang bernilai 0,9. Kajian ini memiliki nilai GW1 dan GW 2 coefficie coefficient nt dengan nilai sebesar 10. h)

GW 1 & GW 2 Sto Storag rage e (mm) (mm) GW1 & GW2 storage menurut Ahbari et al (2017) diperoleh menggunakan menggunakan rumus sebagai berikut:

  ି ௧ = ௡ (೟ೝ)  ……………………………………………………………………………………………………… (xi) Keterangan : Kr = konstanta konstanta resesi yang pada kegiatan kegiatan ini bernilai bernilai 0,9 dan Qt = debi debitt Selain Sel ain mengguna menggunakan kan metode metode diatas diatas,, penentu penentuan an GW1 & GW2 storage storage juga dapat dapat dil dilaku akukan kan dengan dengan memberi memberikan kan nil nilai ai acak acak untuk untuk kemudi kemudian an dil dilaku akukan kan kalibra kalibrasi. si. Kajian Kajian ini menggunakan parameter acak dengan mempertimbangkan ketebalan zona akuifer. Storage yang dipilih untuk GW1 adalah 1000 mm dan GW2 adalah 500 mm. 2)

Trans Transfo form rm : Curv Curve e Num Numbe berr (CN) (CN) La Lag g Nilai curve number didapatkan didapatkan melalui analisis data penggunaan lahan dan tekstur tanah. tanah. Setiap Set iap tekstur tekstur tanah tanah tersebu tersebutt selanj selanjutny utnya a dil dilaku akukan kan klasif klasifikas ikasii kelompo kelompok k hidrolo hidrologiny ginya a (Hydrological Soil Group) berdasarkan Tabel 3.5.

Tabel 3.5 Nilai  Curve Number  No

Deskripsi

 

1

Hutan

2 3 4

Padang rumput Kawasan industry dan perparkiran kedap air Kawasan perumahan   Laha Lahan n te terb rbuk uka a

5

6 Lahan pertanian tertutup tanaman 7 Lahan pertanian 8 Badan air Sumber : Ragan & Jackson, 1980

Kelompok Kelompok Hidrologi tanah A B C D 77 70 55 25 78 72 58 35 77 70 55 25 36 60 73 78 90 93 94 94 60 74 83 87 72 82 88 90 77 86 91 94 52 68 79 84 64 75 83 87 98 98 98 98

3)   Aliran Dasar (Base Flow)

a)

Kons Konsta tant nta a Reses Resesii

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

3-5

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

Konstanta Konsta nta resesi resesi dihitun dihitung g pada pada hidrogr hidrograf af yang memilik memilikii kejadi kejadian an banjir. banjir. Setela Setelah h terjadi ter jadinya nya puncak puncak banjir banjir,, hidrogr hidrograf af akan akan mengal mengalami ami resesi resesi yang dapat dapat dihitung dihitung konstantanya dan nilai konstanta tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.6. Persamaan kurva resesi menurut Barnes (1940, dalam Schulz, 1976) adalah sebagai berikut:

௧ =  ଴ ି௞௧   ..................................................................................................... (xii) Keterangan : Q t   = debit aliran pada waktu ke-t, Q 0   = debit aliran pada waktu (t-n), e-k = konstanta resesi yang dapat disimbolkan dengan Kr, Kr   = konstanta resesi, dan t = waktu. Hasil   ploting   dalam skala semi-log menunjukkan bahwa persamaan tersebut linier sehingga dapat diubah menjadi seperti berikut:

   ିଵ ௧ = (௧ି௧బ) ln(బ೟ ) ........................................................................................ (xiii) ‫ܭ‬௥ =

  ିଵ ln(೟ ) ........................................................................................... (xiv) బ (௧ି௧ బ )

Schulz (1976) mengungkapkan bahwa selama kejadian resesi terdapat tiga komponen utama, yaitu   streamflow   (Krs),   interflow   (Kri), dan   baseflow   (Kb). Persamaan dari ketiga resesi tersebut adalah sebagai berikut:

‫ܭ‬௥ = ‫ܭ‬௥௦ + ‫ܭ‬௥௜ + ‫ܭ‬௕   ........................................................................................ (xv) Tabel 3.6 Tabel Konstanta Resei Komponen aliran

Nilai konstanta resesi  

Overlandflow 

0,05 – 0,5

Interflow 

 

0,5 – 0,85

Baseflow 

 

0,80 – 0,98

Sumber : USACE, 2000

Metode ini membutuhkan tiga input data, yaitu  initial discharge, recession constant, dan   ratio to peak . Nilai awal ketiga parameter sebelum dilakukan kalibrasi adalah sebagai berikut: a.   initial discharge = 0 m 3/s b.   recession constant  =  = 0.9 c.   ratio to peak  peak  =  = 0.25 Nilai diatas sama semua untuk semua sub-DAS. Setelah dilakukan kalibrasi Nilai-n Nilai-nilai ilai tersebut berubah untuk setiap sub-DAS. b)

Re Reser servoi voirr Lini Linier er Metode reservoir linier adalah metode memodelkan memodelkan baseflow  dengan   dengan menggunakan reservo rese rvoir ir linier linier pada pada saat saat setelah setelah kej kejadi adian an hujan. hujan. Inf Infltr ltrasi asi dihitun dihitung g dengan dengan cara cara metode kehilangan yang terkoneksi sebagai aliran masuk ke dalam reservoir linier. Metode ini digunakan dengan satu atau dua lapisan. Pada saat digunakan dengan

Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

3-6

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

metode perhitungan kelembaban tanah, infiltrasi terhubung dengan keluaran lateral dari lapisan air tanah. Nilai   Baseflow   pada awal dari simulasi harus terspesifikasi dengan jelas. Ada dua metode met ode yang dapat dapat diguna digunakan kan dalam dalam menentu menentukan kan baseflow aw awal al yaitu yaitu debi debitt awal awal dan dan debit awal per-area. Metode yang pertama mengartikan  baseflow  awal   awal sebagai debit de deng ngan an un unit it vo volu lume me di diba bagi gi de deng ngan an wakt waktu. u. Se Seda dang ngka kan n meto metode de ya yang ng ke kedu dua a mengartikan dengan volume dibagi luas dan waktu. Koefisien penyimpanan air tanah adalah nilai di  reservoir  linier   linier pada setiap lapisan yang bernilai konstan. Jumlah dari reservoir air tanah dapat digunakan agar proses routing yang dijalankan melewati beberapa sekuensial reservoir . 4) Defisit Defisit dan dan Konstan Konstan (Deficit and Constant) Metode defisit dan konstan adalah metode dalam menentukan nilai  loss  selain SMA di atas yang yan g digu diguna naka kan n dala dalam m ka kaji jian an ini. ini. Metod Metode e ini ini mengg mengguna unaka kan n sa satu tu la lapi pisa san n ta tana nah h untuk untuk mengump men gumpulk ulkan an peruba perubahan han yang terus terus menerus menerus dalam dalam konten konten lengas lengas tanah. tanah. Metode Metode ini digunakan harus mengkombinasikan dengan metode kanopi yang akan mengekstraksi air dari dalam tanah dalam rangka menghitung evapotranspirasi potensial yang dihitung dalam model meteorologi. Deficit awal (Initial deficit)  dalam metode ini merupakan kondisi awal dari metode tersebut yang merupak merupakan an jumlah jumlah ke kebutu butuhan han air untuk untuk mengis mengisii lapisa lapisan n tanah tanah hingga hingga mencap mencapai ai ka kapa pasi sita tass maks maksim imum um.. Ni Nila laii de defi fici citt maks maksim imum um (max maximum imum defici deficit) t)   bertuj bertujuan uan untuk untuk mene me nentu ntuka kan n ju jumla mlah h air air yang yang dapat dapat dita ditaha han n ol oleh eh la lapi pisa san n ta tana nah h ya yang ng dite ditentu ntuka kan n ol oleh eh kedala ked alaman man.. Batas Batas atas atas dari keting ketinggia gian n lap lapisa isan n tanah tanah yang aktif aktif dikali dikalikan kan dengan dengan porosit porositas as dari dari tanah. Nilai laju konstan (constant rate)  mengartikan nilai laju perkolasi ketika lapisan tanah enuh.

3. 3.3 3 Metod Metode e Wflow Wflow 1) Inf Infil iltr tras asii Ji Jika ka permu permuka kaan an tanah tanah (s (sua uatu tu bagi bagian an permu permuka kaan an)) yang yang tela telah h je jenu nuh, h, dima dimana na huja hujan n yan yang g ja jatu tuh h pada permukaan tanah yang jenuh tersebut, maka akan menambah komponen aliran permukaan. permuka an. Pertama kapasitas kapasitas infiltrasi infiltrasi tanah pada kasus tanah yang membe membeku. ku. Kapasitas Kapasitas tampung tamp ungan an yang tersis tersisa a pada zona tampunga tampungan n tak jenuh di tentukan tentukan dahulu. dahulu. Air yang terinfiltrasi terbagi dalam dua bagian, yaitu sebagian jatuh pada daerah yang padat/kedap dan sebagian jatuh pada daerah yang tidak padat/tidak kedap. Bagian air yang terinfiltrasi kedala ked alam m daerah daerah yang tidak tidak padat/ padat/tid tidak ak ked kedap ap dihitu dihitung ng sebaga sebagaii minimum minimum kapasi kapasitas tas tampungan yang tersisa, laju infiltrasi maksimum tanah dan air pada daerah yang tidak pada padat/ t/ti tida dak k ke keda dap. p. Up Upda date te ni nila laii ka kapa pasi sita tass ta tamp mpun unga gan n ters tersis isa a adal adalah ah sete setela lah h menambahkan air yang terinflitrasi ke zona tampungan tidak jenuh, juga dengan cara yang sama memperhitungkan tambahan air dari daerah yang padat/kedap. 2)

Inter Interse seps psii huja hujan n Model analisis intersepsi curah hujan adalah berdasarkan pada model numerik Rutter. Simplifikasi Simpli fikasi awal yang diijinkan pada model dapat diaplikasik diaplikasikan an pada basis analisis analisis harian, meskipun pendekatan event hujan badai badai akan memberikan memberikan hasil hasil nilai yang lebih baik dalam situ si tuas asii dima dimana na lebi lebih h dari dari sa satu tu event huja hujan n badai badai dalan dalan sehari sehari.. Sejuml Sejumlah ah air yang dibutuh dibutuhkan kan untuk memenuhi kejenuhan kawasan tanaman (tutupan lahan) ditentukan berdasarkan : ʹ 

=

 ି  ೢ

ቂ1

 −

 ೢ (1  − ‫ ݌‬− ‫ି) ݌‬ଵቃ   ..................................................................... (xvi) ௧ 

Keterangan : Pusat Litbang Sumber Daya Air 

 

 

3-7

Model Rainfall-Runoff di Bendung Ciliman

= intensitas curah hujan rata-rata pada kawasan tanaman (tutupan lahan) yang jenuh evaporasi rata-rata dari kawasan tanaman tanaman (tutupan lahan) lahan) yang basah yang memiliki memiliki ‫ܧ‬௪ = evaporasi parameter vegetasi tampungan zona jenuh ( ),  dan ௧ . Model menggun Model menggunaka akan n runtut runtut series series ekspres ekspresii untuk untuk menghitu menghitung ng kehila kehilanga ngan n air akibat akibat intersepsi pada berbagai  event   badai badai berbeda-beda. berbeda-beda. Anali Analisis sis yang terintegrasi terintegrasi dari total evap evapor oras asii dan dan curah curah huja hujan n pada pada ko kondi ndisi si ka kawa wasa san n ta tana nama man n (tutu (tutupa pan n la laha han) n) ya yang ng  jenuh/lembab dihitung tiap-tiap   event    badai badai untuk untuk menentu menentukan kan nil nilai ai rata-ra rata-rata ta ‫ܧ‬௪ (evaporasi (evapo rasi rata-rata dari kawasan tanaman / tutupan tutupan lahan yang basah ) dan  (intensitas curah hujan rata-rata pada kawasan tanaman / tutupan lahan yang jenuh/ basah sekali). Total evaporasi dari kawasan kawasan tanaman/tutupa tanaman/tutupan n lahan (kehilangan (kehilangan air total dari intersepsi) intersepsi) adalah dihitung sebagai jumlah dari semua komponen pada  Error! Reference source not   found.. Tabel 2.2 Formula Komponen Akibat Kehilangan Air Intersepsi Menurut Pemodelan Gash Uraian komponen kehilangan air akibat intersepsi Untuk  badai kecil ( ௚