Analisis Penelusuran Debit Banjir Pada Daerah Aliran Sungai (Das) Percut Dengan Hss Dan Muskingum

ANALISIS PENELUSURAN DEBIT BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS)
PERCUT DENGAN HSS DAN MUSKINGUM

PROPOSAL TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
pendidikan sarjana teknik sipil

Rizky Utama
09 0404 019

Dosen Pembimbing

Ir. Makmur Ginting, M.Sc
NIP. 19551201 198103 1 005

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014

ABSTRAK
Banjir merupakan salah satu peristiwa alam yang seringkali terjadi. Banjir dapat terjadi
karena curah hujan yang tinggi, intensitas, atau kerusakan akibat penggunaan lahan yang salah.
Sungai Percut merupakan salah satu dari beberapa sungai yang ada di kota Medan yang
termasuk daerah rawan banjir pada saat musim penghujan dating, salah menyebabkan perubahan
tata guna lahan di sekitar aliran sungai precut.
Banjir yang akan terjadi dapat dicegah maupun diantisipasi dengan cara normalisasi
sungai atau dengan membangun struktur pengendali banjir dan lain sebagainya. Namun, selain
dapat dicegah banjir juga dapat diprediksi menggunakan teknik penelusuran secara hidrologis
meliputi keseimbangan aliran masuk (inflow), aliran keluar (outflow) dan volume penyimpanan
(storage) dengan melakukan proses penelusuran banjir Metode Muskingum dimana perhitungan
debit banjir menggunakan hidrograf satuan HSS Nakayasu.
Berdasarkan hasil perhitungan didapat debit masuk (inflow) maksimum yang terbesar
adalah 1029,795 m3/s, sementara debit keluar (outflow) maksimum yang terbesar adalah 843,006
m3/s dengan storage yang dihasilkan dari analisis pada waktu t = 2 jam adalah sebesar 2268,290
m3/detik.
Hasil analisis metode Muskingum tersebut adalah untuk mengetahui berapa debit keluar
yang akan terjadi setelah ditelusuri sepanjang sungai dimulai dari Hulu sampai dengan hilir yang
dimana nantinya debit keluar tersebut dapat dijadikan prakiraan debit banjir yang kemungkinan
akan terjadi dalam jangka waktu tertentu yang dapat dijadikan dasar untuk mengantisipasi banjir

jangka pendek sesuai dengan tujuan dilakukannya analisa ini.
Kata kunci: Banjir, Muskingum, HSS Nakayasu

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat karunia-Nya, serta
dukungan dari berbagai pihak, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Sholawat dan Salam tidak lupa pula saya curahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, yang telah
membawa kita menuju alam yang terang benderang akan ilmu pengetahuan seperti saat ini.
Tugas Akhir ini berjudul “ANALISIS PENELUSURAN DEBIT BANJIR PADA

DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) PERCUT DENGAN HSS DAN MUSKINGUM”
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat menempuh jenjang pendidikan Strata Satu (S-1) pada
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, tentunya tidak dapat terlepas dari segala
hambatan dan rintangan, namun berkat bantuan moril maupun materil dari berbagai pihak serta
dukungan dan saran dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Untuk tidak berlebihan kiranya dalam kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Makmur Ginting,M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan begitu banyak
ilmu yang tak ternilai harganya serta masukan-masukan, tenaga, pikiran yang dapat membimbing
saya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.

4. Bapak/Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang
telah memberikan banyak sekali ilmu yang bermanfaat selama saya menempuh pendidikan
di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak/Ibu Staf TU Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang
telah

memberikan

bantuan

dalam

proses administrasi selama saya menempuh pendidikan di

Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
7. Teristimewa di hati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ibu Fauziah, Ba.
dan Bapak Ir. Masri yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasihat kepada saya.
Terima kasih yang tak terhingga atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang, dan doa yang tiada
batas untuk saya. Adikku Kharisma Putra yang banyak membantu dan mendukung saya selama ini
terima kasih atas doanya.
7. Teman mahasiswa seperjuangan 2009, terutama buat Yusuf Aulia Lubis, Muhammad Nur Irsyad,
Khibran Samudra, Hafiz Maulana Lida, Muhammad Rizky Tamba, Muhammad Fakhru Rozi,
Muhammad Fandhu al addiat, Bawar Aboma, Teuku Diputra Kerliansyah, Bambang Kennedy,
Gustara Iqbal, Muhammad Reza, Aulia Rahman Hutasuhut, Fatahur Rahman, Irwan Sakti Lubis,
Perkasa Damanik, Willy BJS, Muhammad Taufik, Ryan Pramana, Muhammad Junaidi, Posma
Nikholas, Hans Fredrik, Sandy Prawira Sinaga, makasih ya dan buat stambuk 2009 yang tidak bisa di
ketik satu-satu.
8.

Abang dan Kakak mahasiswa stambuk 2006, 2007, 2008 yang telah banyak membantu
memberikan informasi maupun memberikan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Adik-adik mahasiswa stambuk 2010, 2011, 2012 yang telah banyak membantu memberikan
dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga saya
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah pengetahuan dan wawasan saya di
masa depan.
Akhirnya saya berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi saya dan rekan-rekan
serta adik-adik di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Medan,

2015

Rizky Utama
(09 0404 019)

DAFTAR ISI

ABSTRAK .................................................................................................

i

KATA PENGANTAR ...............................................................................

ii

DAFTAR ISI ..............................................................................................

v

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................

viii

DAFTAR GRAFIK ...................................................................................

ix

DAFTAR TABEL ......................................................................................

xi

BAB I

PENDAHULUAN ...................................................................

1

1.1

Latar Belakang ..........................................................................

1

1.2

Identifikasi Masalah ..................................................................

4

1.3

Pembatasan Masalah .................................................................

4

1.4

Tujuan Penelitian .......................................................................

5

1.5

Sistematika Penulisan ...............................................................

5

TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................

7

2.1

Umum .......................................................................................

7

2.2

Hubungan Antara Curah Hujan dan Limpasan ..........................

8

BAB II

2.2.1 ................................................................................. Curah Hujan Pada
Suatu Daerah .................................................................

9

2.2.2 ................................................................................. Komponen Limpasan
........................................................................................ 10

2.3

Cara Menghitung Debit Banjir Rencana ...................................

10

2.3.1 ................................................................................. Cara Rasional
........................................................................................ 10
2.3.2 ................................................................................. Cara Empiris
........................................................................................ 12
2.3.3 ................................................................................. Hidrograf Satuan dan

2.4

Analisi Distribusi Hujan ...............................................

13

Hujan Periode Ulang dan Uji Kecocokan .................................

16

2.4.1 ................................................................................. Uji Chi-Kuadrat
........................................................................................ 17
2.4.2 ................................................................................. Uji Smirnov

2.5

Kolmogorof ...................................................................

18

Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) ...............................................

19

2.5.1 ................................................................................. HSS Nakayasu
........................................................................................ 20
2.5.2 ................................................................................. HSS Snyder .....
........................................................................................ 23
2.5.3 ................................................................................. HSS SCS
........................................................................................ 24
2.5.4 ................................................................................. HSS Gama 1
........................................................................................ 25
2.6

Penelusuran Banjir (flood routing) ...........................................

28

2.6.1 ................................................................................. Metode Muskingum
........................................................................................ 29
2.6.2 ................................................................................. Penentuan Konstanta
Penelusuran ...................................................................

32

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ............................................

36

3.1

Metodologi dan Tahapan Penelitian .........................................

36

3.1.1 ................................................................................. Rancangan Penelitian
........................................................................................ 37
3.1.2 ................................................................................. Pelaksanaan Penelitian
........................................................................................ 38
3.1.3 ................................................................................. Prosedur Penelitian
........................................................................................ 38
3.2

Tempat dan Waktu ....................................................................

40

3.3

Deskripsi dan Kondisi DAS Percut ...........................................

43

3.3.1 ................................................................................. Letak Geografis dan
Luas Watershed Sei Percut ...........................................

43

3.3.2 ................................................................................. Kondisi Topografi
Watershed Sei Percut ....................................................

44

3.3.3 ................................................................................. Kondisi Tata Guna

3.4

Lahan .............................................................................

45

Kondisi Hidrologi Sei Percut ....................................................

48

3.4.1 ................................................................................. Keadaan Iklim
........................................................................................ 48

3.4.2 ................................................................................. Curah Hujan
........................................................................................ 49
BAB IV

ANALISIS DAN PERHITUNGAN .......................................

54

4.1 Analisa Distribusi Frekuensi .....................................................

55

4.2 Uji Distribusi Probabilitas .........................................................

72

4.2.1 ................................................................................. Metode Chi-Kuadrat
( ) ................................................................................

72

4.3 Intensitas Hujan Rencana Metode Log Pearson Type III .........

75

4.4 Menghitung Debit Puncak Metode Nakayasu ..........................

75

4.5 Perhitungan Inflow-Outflow DAS Percut dengan Metode
Muskingum ..............................................................................

112

KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................

125

5.1 Kesimpulan ...............................................................................

125

5.2 Saran .........................................................................................

126

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................

xiv

BAB V

LAMPIRAN ...............................................................................................

DAFTAR GAMBAR

HAL
Gambar 2.1.

Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu

21

Gambar 2.2.

Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis SCS

25

Gambar 2.3.

Penentuan nilai WF

26

Gambar 2.4.

Penentuan RUA (Relative Upstream Area)

27

Gambar 2.5.

Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Gama I

28

Gambar 2.6.

Hubungan antara inflow (I) dan outflow (D)

32

Gambar 2.7.

Hubungan antara air memasuki dan meninggalkan
storage

33

Gambar 2.8.

Hubungan antara akumulasi storage dengan waktu

33

Gambar 2.9

Nilai storage x = 0,1 sampai x = 0,3

34

Gambar 3.1

Diagram Alir Metode Penelitian

39

Gambar 3.2.

Banjir Sungai Percut

41

Gambar 3.3.

Banjir Di Pemukiman Sei Percut

41

Gambar 3.4.

Banjir Di Pemukiman Waraga Sei Percut Kab. Deli
Serdang

42

Gambar 3.5.

Kondisi Sungai Percut

42

Gambar 3.6.

Lokasi DAS percut medan

44

Gambar 3.7.

Peta penggunaan Lahan DAS Percut

47

DAFTAR GRAFIK

HAL
Grafik 4.1

Periode Ulang 2 Tahun

84

Grafik 4.2

Periode Ulang 5 Tahun

88

Grafik 4.3

Periode Ulang 10 Tahun

92

Grafik 4.4

Periode Ulang 20 Tahun

96

Grafik 4.5

Periode Ulang 25 Tahun

100

Grafik 4.6

Periode Ulang 50 Tahun

104

Grafik 4.7

Periode Ulang 100 Tahun

108

Grafik 4.8

Hidrograf Nakayasu Berbagai Kala Ulang

109

Grafik 4.9.

Hydrograf Inflow-Outflow T = 2 Tahun

112

Grafik 4.10.

Hydrograf Storage T = 2 Tahun

113

Grafik 4.11.

Hydrograf Inflow-Outflow T = 5 Tahun

113

Grafik 4.12.

Hydrograf Storage T = 5 Tahun

113

Grafik 4.13.

Hydrograf Inflow-Outflow T = 10 Tahun

114

Grafik 4.14.

Hydrograf Storage T = 10 Tahun

114

Grafik 4.15.

Hydrograf Inflow-Outflow T = 20 Tahun

115

Grafik 4.16.

Hydrograf Storage T = 20 Tahun

115

Grafik 4.17.

Hydrograf Inflow-Outflow T = 50 Tahun

115

Grafik 4.18.

Hydrograf Storage T = 50 Tahun

116

Grafik 4.19.

Hydrograf Inflow-Outflow T = 100 Tahun

116

Grafik 4.20.

Hydrograf Storage T = 100 Tahun

116

Grafik 4.21.

Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0
sampai x = 0.5 T = 2 Tahun

Grafik 4.22.

Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0
sampai x = 0.5 T = 5 Tahun

Grafik 4.23.

122

Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0
sampai x = 0.5 T = 50 Tahun

Grafik 4.26.

121

Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0
sampai x = 0.5 T = 20 Tahun

Grafik 4.25.

118

Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0
sampai x = 0.5 T = 10 Tahun

Grafik 4.24.

117

123

Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0
sampai x = 0.5 T = 100 Tahun

124

DAFTAR TABEL

HAL
Tabel 2.1

Persyaratan parameter statistik suatu distribusi

14

Tabel 3.1

Data Kondisi DAS Percut

45

Tabel 3.2

Data Penggunaan Lahan Pada DAS Percut

46

Tabel 3.3

Data curah hujan harian Sampali kab. Deli serdang

51

Tabel 3.4

Data curah hujan harian Polonia. Kota Medan

52

Tabel 3.5.

Data curah hujan harian Tanjung Morawa Kab.
Deli Serdang

Tabel 4.1

53

Data curah hujan harian Sampali Kab. Deli Serdang
dalam millimeter

55

Tabel 4.2

Data Harian curah Hujan Stasiun Polonia Dalam Milimeter 56

Tabel 4.3

Data Harian curah Hujan Stasiun Tj. Morawa Dalam
Milimeter

57

Tabel 4.4

Data Tahun 2004

58

Tabel 4.5

Data Tahun 2005

59

Tabel 4.6

Data Tahun 2006

60

Tabel 4.7

Data Tahun 2007

61

Tabel 4.8

Data Tahun 2008

62

Tabel 4.9

Data Tahun 2009

63

Tabel 4.10

Data Tahun 2010

64

Tabel 4.11

Data Tahun 2011

65

Tabel 4.12

Data Tahun 2012

66

Tabel 4.13

Data Tahun 2013

67

Tabel 4.14

Curah Hujan Harian Stasiun I, II, dan III

68

Tabel 4.15

Perhitungan Curah Hujan

69

Tabel 4.16

Persyaratan Distribusi

71

Tabel 4.17

Pengurutan Curah Hujan

72

Tabel 4.18

Distribusi Log Pearson Type III Pada Berbagai Periode

74

Tabel 4.19

Perhitungan nilai

Tabel 4.20

Perhitungan Intensitas Hujan Rencana Metode Log Pearson

untuk distribusi Log Pearson Type III 74

Type III

75

Tabel 4.21

Tabel Koefesien Pengaliran DAS Percut (Cw DAS)

76

Tabel 4.22

Input Unit Hidrograf sub DAS Sei Percut

77

Tabel 4.23

Distribusi Curah Hujan Rencana (Log Pearson Type III)

78

Tabel 4.24

HSS Nakayasu Debit Unit Hidrograf

78

Tabel 4.25

Hidrograf Nakayasu T = 2 tahun

81

Tabel 4.26

Hidrograf Nakayasu T = 5 tahun

85

Tabel 4.27

Hidrograf Nakayasu T = 10 tahun

89

Tabel 4.28

Hidrograf Nakayasu T = 20 tahun

93

Tabel 4.29

Hidrograf Nakayasu T = 25 tahun

97

Tabel 4.30

Hidrograf Nakayasu T = 50 tahun

101

Tabel 4.31

Hidrograf Nakayasu T = 100 tahun

105

Tabel 4.32

Debit Banjir Rencana Metode Nakayashu

111

ABSTRAK
Banjir merupakan salah satu peristiwa alam yang seringkali terjadi. Banjir dapat terjadi
karena curah hujan yang tinggi, intensitas, atau kerusakan akibat penggunaan lahan yang salah.
Sungai Percut merupakan salah satu dari beberapa sungai yang ada di kota Medan yang
termasuk daerah rawan banjir pada saat musim penghujan dating, salah menyebabkan perubahan
tata guna lahan di sekitar aliran sungai precut.
Banjir yang akan terjadi dapat dicegah maupun diantisipasi dengan cara normalisasi
sungai atau dengan membangun struktur pengendali banjir dan lain sebagainya. Namun, selain
dapat dicegah banjir juga dapat diprediksi menggunakan teknik penelusuran secara hidrologis
meliputi keseimbangan aliran masuk (inflow), aliran keluar (outflow) dan volume penyimpanan
(storage) dengan melakukan proses penelusuran banjir Metode Muskingum dimana perhitungan
debit banjir menggunakan hidrograf satuan HSS Nakayasu.
Berdasarkan hasil perhitungan didapat debit masuk (inflow) maksimum yang terbesar
adalah 1029,795 m3/s, sementara debit keluar (outflow) maksimum yang terbesar adalah 843,006
m3/s dengan storage yang dihasilkan dari analisis pada waktu t = 2 jam adalah sebesar 2268,290
m3/detik.
Hasil analisis metode Muskingum tersebut adalah untuk mengetahui berapa debit keluar
yang akan terjadi setelah ditelusuri sepanjang sungai dimulai dari Hulu sampai dengan hilir yang
dimana nantinya debit keluar tersebut dapat dijadikan prakiraan debit banjir yang kemungkinan
akan terjadi dalam jangka waktu tertentu yang dapat dijadikan dasar untuk mengantisipasi banjir
jangka pendek sesuai dengan tujuan dilakukannya analisa ini.
Kata kunci: Banjir, Muskingum, HSS Nakayasu

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Banjir merupakan salah satu peristiwa alam yang seringkali terjadi. Banjir dapat terjadi
karena curah hujan yang tinggi, intensitas, atau kerusakan akibat penggunaan lahan yang salah.
Selain itu banjir juga dapat disebabkan oleh kenaikan suhu bumi, perubahan iklim, gangguan
pengaliran air hujan di dalam sungai, pengurangan luas permukaan tanah yang menyerap air
karena banyak berdirinya bangunan dan terjadinya kerusakan hutan, meluapnya sungai-sungai
utama yang melalui daerah pemukiman dan perkotaan, akibat intensitas curah hujan yang tinggi
di daerah hulu sungai yang juga sering disebut sebagai banjir bandang.
Bencana banjir ini banyak dirasakan masyarakat baik di kota maupun di desa, keadaan ini
diperburuk lagi dengan adanya proses konversi lahan atau perubahan tata guna lahan yang
berlangsung cepat sampai ke pedesaan, proses pendangkalan sungai-sungai dan danau yang
berlangsung terus karena proses erosi akibat penggundulan hutan sehingga tidak dapat
menampung lagi luapan air hujan. Sementara tanah tidak mampu lagi menyerap air secara
maksimal maka terjadilah banjir dimana-mana.
Kejadian banjir dan kekeringan di suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) sebenarnya memiliki
fenomena yang tidak sederhana. Suatu DAS terdiri dari berbagai unsur penyusun utama yang di
satu pihak bertindak sebagai objek atau sasaran fisik alamiah, seperti sumber daya alam tanah,
vegetasi dan air, dan di lain pihak adalah subjek atau pelaku pendayagunaan unsur tersebut, yaitu
manusia. Diantara unsur-unsur itu terjadi proses hubungan timbal balik dan saling
mempengaruhi, yang pada akhirnya akan menghasilkan suatu kondisi hidrologis dari wilayah
DAS tersebut.

Banjir yang akan terjadi dapat dicegah maupun diantisipasi dengan cara normalisasi sungai
atau dengan membangun struktur pengendali banjir dan lain sebagaina. Namun, selain dapat
dicegah banjir juga dapat diprediksi debit outflownya dengan melakukan proses penelusuran
banjir (food routing). Dengan melakukan penelusuran banjir, kita dapat memprediksi waktu dan
debit banjir jangka pendek yang akan terjadi daerah hilir sungai dengan menggunakan data aliran
masuk dari daerah hulu sungai sehingga kita dapat melakukan antisipasi dini sebelum terjadinya
banjir.
Sungai Percut merupakan salah satu dari beberapa sungai yang ada di kota Medan yang
termasuk dalam kategori kritis. Daerah aliran sungai ini merupakan daerah rawan banjir pada
saat musim penghujan dating, banyak hal yang menyebabkan daerah ini rawan banjir salah
satunya perubahan tata guna lahan di sekitar aliran sungai precut. Untuk mengatasi hal tersebut
dibutuhkan langkah-langkah penanggulangan yang tepat, antara lain dengan penelusuran debit
banjir.
Peranan penelusuran banjir (flood routing) yang merupakan bagian analisis hidrologi
menjadi cukup tinggi. Penelusuran banjir dapat disebut sebagai suatu prosedur untuk
memperkirakan/meramalkan waktu dan besaran banjir yang akan terjadi di suatu titik
berdasarkan pada data yang diketahui. Penelusuran banjir (flood routing) adalah merupakan
prakiraan hidrograf di suatu titik pada suatu aliran atau bagian sungai yang didasarkan atas
pengamatan hidrograf di titik lain.
Hidrograf banjir dapat ditelusuri lewat palung sungai dengan tujuan mengetahui hidrograf
banjir suatu lokasi yang tidak mempunyai pengamatan muka air, dan peramalan banjir jangka
pendek.

Penelusuran banjir bertujuan salah satunya adalah peringatan dini banjir, salah satu metode
yang terkenal dikembangkan oleh Muskingum. Untuk menghormati penemunya, metode tersebut
dinamai Muskingum. Metode ini telah diterapkan secara intensif pada beberapa sungai di
Inggris. Menurut Saihul (2006) Muskingum termasuk metode yang cukup akurat, tingkat
kesalahan prediksinya rata-rata sebesar 14 persen dan kesalahan prediksi waktu debit puncak
rata-rata 0,16 jam. Metode Muskingum tidak didasarkan atas hukum-hukum dasar hidrolika.
Metode ini hanya meninjau hukum kontinuitas dan tampungan. Metode Muskingum
menggunakan data debit masuk dan debit keluar yang diukur pada waktu yang bersamaan.
DAS Percut merupakan sungai yang memiliki potensi sumber daya air yang cukup baik
dengan luas 41,252.20 Ha, dengan panjang sungai sekitar 70 Km dan luas basin 276,8 Km2.
DAS Percut terdiri dari beberapa Sub DAS yang dimana memiliki kondisi fisiografi di
bagian hulu berupa perkebunan, pertanian lahan kering, persawahan, pemukiman, serta di bagian
hilir berupa perkebunan, pertanian lahan kering dan pemukiman. Sungai Percut selain
memberikan banyak manfaat, seringkali juga mendatangkan bencana, yaitu banjir yang terjadi
pada saat musim hujan .
Berdasarkan uraian tersebut maka perlu dilakukan penelitian mengenai analisis hidrograf
aliran dengan Metode Muskingum pada DAS Percut di Kabupaten Deli Serdang, Provinsi
Sumatera Utara.
1.2. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sungai Percut adalah sungai yang debitnya termasuk ekstrem karena kecil di musim
kemarau dan besar di musimpenghujan, sehingga mempengaruhi pemukiman dan sarana
transportasi sungai.
2. Karakteristik hidrograf bagian hulu dan hilir daerah sungai Percut belum ada.
1.3. Pembatasan Masalah
Analisis banjir pada dasarnya memiliki cakupan yang luas, terlebih pada DAS Percut,
Kabupaten Deli Serdang. Karena itu, pada studi ini analisis yang akan dilakukan pembatasan
yakni:
1. Luas DAS Percut yang ditinjau adalah 514 km2, dengan panjang sungai sekitar 70 Km.
2. Analisis hidrograf aliran menggunakan pendekatan Hidrograf Satuan Sintetis (HSS)
Nakayasu dan penelusuran banjir jangka pendek dengan Metode Muskingum
3. Dampak land use terhadap koefisien runoff tidak di ikut sertakan dalam analisis ini.
4. Data curah hujan yang digunakan adalah data dari BMKG dan dianggap sudah valid
sehingga tidak lagi dilakukan pengukuran ulang, data hujan yang digunkakan adalah data
10 tahun terakhir.

1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk memprediksi penelusuran debit banjir DAS Percut dengan
Hidrograf Satuan Sintetis serta melakukan routing sungai (river routing) dengan metode
Muskingum dan juga untuk mengestimasi parameter muskingum routing k dan x.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk memahami lebih jelas laporan penelitian ini, dilakukan dengan pengelompokkan
materi menjadi beberapa sub bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan
Pada bab ini berisi tentang Latar Belakang, Identifikasi Masalah, Pembatasan Masalah,
Maksud dan Tujuan Penelitian, Metode Penelitian dan Sistematika Penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi tinjauan pustaka bagi teori-teori yang mendasari, relevan dan terkait
dengan subyek permasalahan yang dihadapi dalam penyusunan Laporan Penelitian.
Bab III Metodologi Penelitian
Pada bab ini menjelaskan tentang analisis terhadap masalah yang sedang diteliti, yaitu
berupa aliran data dan informasi terkait, dan berisi penjelasan tentang Lokasi Penelitian,
Deskripsi dan Kondisi Daerah Study, Keadaan Iklim, Kondisi Tanah dan Penggunaan Lahan.

Bab IV Analisis Perhitungan Dan Pembahasan Masalah
Pada bab ini menjelaskan tentang analisis terhadap masalah yang sedang diteliti, yaitu
berupa aliran data dan informasi terkait.
Bab V Penutup
Berisi kesimpulan dan saran untuk keperluan penerapan maupun pengembangan
selanjutnya.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Daerah aliran sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan
dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan
mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di
darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih
terpengaruh aktivitas daratan (UU No. 7 Tahun 2004 tentang sumber daya air)
Banjir adalah peristiwa yang terjadi ketika aliran air yang berlebihan merendam daratan
yang diakibatkan oleh volume air di suatu badan air seperti sungai atau danau yang meluap atau
menjebol bendungan sehingga air keluar dari batasan alaminya.
Penelusuran banjir adalah merupakan prakiraan hidrograf di suatu titik pada suatu aliran
atau bagian sungai yang didasarkan atas pengamatan hidrograf di titik lain.
Tujuan penelusuran banjir adalah untuk:
a) Prakiraan banjir jangka pendek
b) Perhitungan hidrograf satuan untuk berbagai titik sepanjang sungai dari hidrograf satuan
di suatu titik di sungai tersebut.
c) Prakiraan terhadap kelakuan sungai setelah terjadi perubahan dalam palung sungai
(misalnya karena adanya pembangunan bendungan atau pembuatan tanggul).

d) Derivasi hdrograf sintetik.(C.D Soemarto, 1995).

2.2 Hubungan Antara Curah Hujan dan Limpasan
Karena data curah hujan biasanya tersedia lebih banyak daripada data debit, maka dicari
korealasi antara aliran sungai dan hujan untuk diterapkan dalam periode tersedia data curah
hujan. Hubungan antara curah hujan dan limpasan dapat dikembangkan secara teoritis, jika
segala sesuatu mengenai karakteristik fisik system di daearah pengaliran, kondisi mulanya,
proses fisik, dan sebagainya, ingin diketahui. Hal ini tidak mungkin dilaksanakan. Sebagai
penggantinya kita mencari hubungan tersebut secara empiris dengan menggunakan metode
statistic.
Salah satu masalah dalam hidrologi adalah bagaimana caranya menurunkan aliran sungai
di dalam suatu daerah pengaliran sungai dari curah hujan yang diketahui. Menurut DOOGE : A
system is anything consisting of parts connected together (structure, device, scheme, procedure)
and interrelating in a given time reference an input, effect or response in the field of matter,
energy or information.
Daerah pengaliran sungai adalah suatu system yang mengubah curah hujan (atau input)
ke dalam debit (atau output, response atau sambutan) di pelepasannya (outlet). Pengaruh yang di
akibatkan curah hujan juga tergantung pada kondisi mula system, misalnya tingkat kebasahan
daerah pengaliran pada permulaan hujan yang ditentukan oleh keadaan iklim sebelumnya. Curah
hujan ditentukan oleh intensitas, lama waktu, distribusi dan sebagainya.

Curah hujan yang jatuh di atas daerah aliran sungai (watershed), mengalir lewat berbagai
rute. Sebagian hujan total menjadi limpasan langsung, yang terdiri dari limpasan permukaan dan
interflow (aliran yang masuk ke dalam lapisan tipis di bawah permukaan tanah dengan
permeabilitas rendah, dan akan keluar lagi di tempat yang lebih rendah dan berubah menjadi
limpasan permukaan). Aliran limpasan langsung termasuk proses cepat, sedangkan aliran air
tanah termasuk proses lambat. (C.D Soemarto, 1995).
2.2.1 Curah Hujan Pada Suatu Daerah
Kedalaman hujan rata-rata pada daerah tertentu, ditinjau atas dasar satu kali hujan
musiman atau tahunan, dibutuhkan dalam jenis masalah hidrologi. Metode yang paling
sederhana ialah dengan merata-ratakan jumlah yang terukur dalam daerah itu secara aritmetik.
a) Metode Thiessen berusaha untuk mengimbangi tidak meratanya distribusi alat ukur
dengan menyediakan suatu factor pembobot bagi masing-masing stasiun. Stasiunstasiunya di plot pada suatu peta, dan garis-garis yang menghubungkan digambar.
Garis-garis bagi tegak lurus dari garis penghubung ini membentuk poligon-poligon di
sekitar masing-masing stasiun.
b) Metode titik-grid merata-ratakan hujan yang diperkirakan di semua titik yang
berhimpitan di atasnya. Pendekatan ini mempunyai keunggulan tertentu disbanding
dengan metode thiessen, tetapi hanya praktis bila dibantu computer.
c) Metode isohiet lokasi stasiun dan besarannya di plot pada suatu peta yang cocok, dan
kontur untuk hujan yang sama kemudian digambar. Hujan rata-rata suatu daerah
dihitung dengan mengalikan hujan rata-rata antara isohyet yang berdekatan dengan
luas antara isohyet, menjumlahkan hasilnya, dan membaginya dengan luas total.
(K.Linsley, Jr, Dkk.1989).

2.2.2 Komponen Limpasan
Aliran permukaan atau Limpasan permukaan, adalah air yang dalam
perjalanannya menuju alur pengairan berada di atas permukaan tanah. Kata alur yang
dipakai menunjuk pada setiap lekukan yang dapat membuat sejumlah kecil air dalam
aliran turbulen selama hujan berlangsung dan tak lama setelah itu. Jarak yang harus
ditempuh oleh air sebagai aliran permukaan relative pendek, jarang lebih dari ratusan
kaki.
Pembagian suatu hidrograf menjadi limpasan langsung dan limpasan air tanah
sebagai dasar bagi analisis selanjutnya yang dikenal sebagai hydrograph analysis. Untuk
penerapan konsep hidrograf satuan, metode pemisahannya harus sedemikian rupa
sehingga dasar waktu limpasan langsungnya tetap relative konstan dari hujan yang satu
ke hujan berikutnya. Biasanya hal ini diberikan dengan mengakhiri limpasan
langsungnya pada waktu yang ditetapkan setelah puncak hidrograf. (K.Linsley, Jr,
Dkk.1989).
2.3. Cara Menghitung Debit Banjir Rencana
2.3.1 Cara Rasional
Cara ini adalah cara tertua dalam menghitung debit banjir dari curah hujan. Cara tersebut
didasarkan atas rumus:

Q = i.A

Dengan:
Q

: debit

i

: intensitas hujan yang merata di seluruh daerah pengaliran daerah yang turun menerus

A

: luas daerah pengaliran

Rumus tersebut didasarkan atas:
•

Tidak ada kehilangan-kehilangan (semua curah hujna menjadi limpasan permukaan)

•

Lama waktu hujan sedemikian rupa sehingga debit keseimbangan dicapai dengan
memperhatikan adanya kehilangan-kehilangan maka rumus diubah menjadi:
Q = c.i.A

Dengan c < 1, tetapi berapa seharusnya c sulit ditentukan.
Di daerah perkotaan yang tidak begitu luas, kehilangan-kehilangan tersebut di atas
relative kecil. Karena kecilnya waktu konsentrasinya, maka debit keseimbangannya yang
seringkali dapat dicapai. Dengan alasan bahwa cara ini masih rasional maka cara ini sering
digunakan untuk menghitung banjir di daerah perkotaan. Untuk menghitung banjir di daerah
pengaliran yang besar, rumus tersebut telah ketinggalan jaman.
Cara rasional yang diubah atau dinamakan cara time area merupakan salah satu unsur
konseptual model masa kini. Cara ini menganggap adanya aliran permukaan yang merata. Waktu
Tc (waktu konsentrasi), yang diperlukan oleh efek hujan untuk menempuh jarak dari bagian yang

terjauh daerah pengaliran guna mencapai pelepasannya, dibagi dalam beberapa waktu interval
yang sama. (C.D Soemarto, 1995).

2.3.2 Cara Empiris
Jika tidak terdapat data hidrologi yang cukup, maka perkiraan debit banjir dihitung
dengan rumus empiris yang banyak dikemukakan. Hampir semua rumus jenis ini adalah yang
menyatakan korelasi dengan satu atau dua variable yang sangat berhubungan dengan debit
banjir. Karakteristik yang tidak diketahui dari debit banjir diperkirakan dengan rumus jenis ini
adalah frekuensi rata-rata. Mengingat ada kira-kira 15-20 variabel yang mempengaruhi debit
banjir pada suatu frekuensi tertentu, maka perkiraan debit banjir yang hanya mengkorelasikannya
dengan satu atau dua variable sudah tentu tidak mungkin diperoleh hasil yang dapat dipercaya.
Rumus-rumus debit banjir itu mempunyai bentuk sebagai berikut:
Q = K.AnAtau:

Dimana:
Q

: debit banjir maksimum.

K

: koefesien mengenai karakteristik curah hujan dan daerah aliran.

n

: tetapan yang kurang dari 1.

a,b,c

: tetapan-tetapan

Faktor daerah aliran adalah factor yang paling penting yang mempengaruhi debit banjir.
Faktor daerah pengaliran ini dapat dengan mudah diperkirakan. Jadi rumus-rumus debit banjir itu
mempunyai bentuk yang langsung berhubungan dengan daerah pengaliran. Tetapi mengingat
interval variasi koeffisien dan eksponen dalam rumus itu sangat besar, maka adalah sangat sulit
untuk memperoleh hasil yang memuaskan. (Sosrodarsono, 2003).
2.3.3. Hidrograf Satuan Dan Analisis Distribusi Hujan
Dalam tahun 1932, Dr. L.K. Sherman menyarankan cara hidrograf satuan yakni sebuah
cara untuk memperoleh hidrograf limpasan permukaan dari curah hujan lebih. Cara hidrograf
satuan ini beserta cara grafik distribusi yang dikemukakan oleh Dr. M. M. Bernard adalah cara
yang sangat berguna dan terbaik untuk perhitungan debit banjir.
Hidrograf satuan adalah hidrograf limpasan permukaan yang diakibatkan oleh curah
hujan jangka waktu yang relative singkat dengan intensitas tinggi yang disebut hujan satuan.
Grafik distribusi adalah gambar yang absisnya menunjukka perubahan waktu seperti pada
hidrograf satuan dan ordinatnya menunjukkan persentasi debit rata-rata dalam satuan waktu
berurutan sembarang terhadap debit total. Di samping persentasi tersebut di atas, maka pada
ordinat dicantumkan juga satuan limpasan permukaan per km2 yang dinyatakan dengan m3/detik.
(Sosrodarsono, 2003).
Dalam analisis Frekuensi data hujan atau data debit guna memperoleh nilai hujan
rencana, dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat jenis distribusi yang paling
banyak digunakan dalam bidang hidrologi adalah : Normal, Log Normal, Log Pearson III,

Gumbel. Penentuan jenis distribusi yang sesuai dengan data dilakukan dengan mencocokkan
parameter data tersebut dengan syarat masing-masing jenis distribusi.
Persyaratan parameter statistik suatu distribusi dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel 2.1 Persyaratan parameter statistik suatu distribusi
No

Distribusi

Persyaratan
Cs = 1,14

1

Gumbel
Ck = 5,4
Cs ≈ 0

2

Normal

Ck ≈ 3
Cs = Cv3 + 3Cv

3

Log Normal
Ck = Cv8 + 6Cv6 + 15Cv4 + 16Cv2 + 3

4

Log Pearson III

Selain dari nilai di atas

Sumber: I Made Kamiana (2010)

1. Distribusi Normal
Perhitungan hujan rencana berdasarkan Distribusi Normal, jika data yang digunakan
adalah sampel maka perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:
XT =

+ KT x S

dengan
XT

: Hujan rencana dengan periode ulang T tahun
: nilai rata-rata dari data hujan (X) mm
: Standar deviasi dari data hujan (X) mm

T

: Faktor Frekuensi, nilainya bergantung dari T (Tabel Variabel

Reduksi Gauss)

2. Distribusi Log Normal
Perhitungan hujan rencana berdasarkan Distribusi Log Normal, jika data yang digunakan
adalah sampel maka perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:
Log XT = Log

+

Tx

S

dengan
Log XT

: nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T

Log

: nilai rata-rata dari log X =
n

S

: deviasi standar dari Log X =

T

: faktor frekuensi, nilainya bergantung pada T

3. Distribusi Log Pearson III
Perhitungan hujan rencana berdasarkan Distribusi Log Pearson III, jika data yang
digunakan adalah sampel maka perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:
Log XT = Log

+

Tx

S

dengan
Log XT

: nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T

Log

: nilai rata-rata dari log X =
n

S

: deviasi standar dari Log X =

: variabel standar, besarnya bergantung koefisien kepencengan (G)

T

4. Distribusi Gumbel
Perhitungan hujan rencana berdasarkan Distribusi Gumbel, jika data yang digunakan
adalah sampel maka perhitungan dilakukan dengan rumus berikut:
XT =

+ (K x S)

Dengan:
XT

: hujan rencana atau debit dengan periode ulang T

X

: nilai rata-rata dari hujan (X)

S

: standar deviasi dari data hujan (X)

K

: faktor frekuensi Gumbel: K =

YTr

: reduced variate = -Ln – Ln
variate (Yt)

Sn

: reduced standard deviasi

dapat juga dilihat pada Tabel nilai reduced

Yn

: reduced mean

2.4. Hujan Periode Ulang Dan Uji Kecocokan
Periode ulang adalah waktu hipotetik dimana suatu kejadian dengan nilai tertentu, debit
rencana misalnya, akan disamai atau dilampaui 1 kali dalam jangka waktu hipotetik tersebut. Hal
ini tidak berarti bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur setiap periode ulang
tersebut.
Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of fittest test)
distribusi frekuensi saampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat
menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi tersebut.
Pengujian parameter yang sering dipakai adalah:
1) Chi-kuadrat
2) Smirnov-Kolmogorov
2.4.1 Uji Chi-Kuadrat
Uji chi-kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi yang telah
dipilih dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang dianalisis. Parameter Xh2 merupakan
variabel acak. Pengujian ini menggunakan parameter X2, yang dapat dihitung dengan rumus
berikut
Xh2

=

Dengan
Xh2

: parameter chi-kuadrat terhitung

G

: jumlah sub kelompok

Oi

: jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok i

Ei

: jumlah nilai teoritis pada sub kelompok i

Prosedur ujia chi-kuadrat adalah sebagai berikut:
1) Urutkan data pengamatan (dari besar ke kecil atau sebaliknya)
2) Kelompokkan data menjadi sub-grup yang masing-masing beranggotakan minimal 4
data pengamatan,
3) Jumlahkan data pengamatan sebesar Oi tiap-tiap sub-grup,
4) Jumlahkan data dari persamaan distribusi yang digunakan sebesar Ei,
5) Pada tiap sub-grup hitung nilai
(Oi - Ei)2 dan

6) Jumlahkan seluruh sub-grup nilai

untuk menetukan nilai chi-kuadrat

hitung,
7) Tentukan derajat kebebasan dk = G - R – 1
Interpretasi hasil uji adalah sebagai berikut:
1) Apabila peluang lebih dari 5%, maka persamaan distribusi yang digunakan dapat
diterima,

2) Apabila peluang kurang dari 1%, maka persamaan distribusi yang digunakan tidak
dapat diterima,
3) Apabila peluang berada di antara 1 - 5%, maka tidak mungkin mengambil keputusan,
seperti perlu data tambahan.
2.4.2 Uji Smirnov-Kolmogorov
Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov sering disebut juga uji kecocokan non parametrik,
karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Prosedur pelaksanaannya
adalah sebagai berikut:
1) Urutkan data (dari besar ke kecil atau sebaliknya) dan tentukan besarnya peluang dari
masing-masing data tersebut
X1 = P(X1)
X2 = P(X2)
X3 = P(X3), dan seterusnya
2) Urutkan nilai masing-masing peluang teoritis dari hasil penggambaran data
(persamaan distribusina)
X1 = P’(X1)
X2 = P’(X2)
X3 = P’(X3), dan seterusnya
3) Dari kedua nilai peluang tersebut, tentukan selisih terbesarnya antar peluang
pengamatan dengan peluang teoritis.
D = maksimum (P(Xn) – P’(Xn)
4) Berdasarkan tabel nilai kritis (Smirnov-Kolmogorov) tentukan harga Dcr.

2.5. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS)
Untuk membuat hidrograf banjir pada sungai-sungai yang tidak ada atau sedikit sekali
dilakukan observasi hidrograf banjirnya, maka perlu dicari karakteristik atau parameter daerah
pengaliran tersebut terlebih dahulu, misalnya waktu untuk mencapai puncak hidrograf (time to
peak magnitude), lebar dasar, luas, kemiringan, panjang alur terpanjang (length of the longest
channel), koefisien limpasan (runoff coefficient) dan sebagainya. Biasanya kita gunakan
hidrograf-hidrograf sintetik yang telah dikembangkan negara-negara lain, yang parameterparameternya harus disesuaikan terlebih dahulu dengan karakteristik daerah pengaliran yang
ditinjau.
Hidrograf satuan sintetis (HSS) adalah hasil dari penurunan hidrograf satuan yang
berdasarkan pada data-data dari sungai pada DAS yang sama atau DAS terdekat yang
mempunyai karakteristik sama.
Hidrograf

Satuan

Sintetis

ini

dikembangkan

berdasarkan

pemikiran

bahwa

pengalihragaman hujan menjadi aliran baik akibat pengaruh translasi maupun tampungan,
dipengaruhi oleh sistem daerah pengalirannya. Hidrograf Satuan Sintetis merupakan suatu cara
untuk memperkirakan penggunaan konsep hidrograf satuan dalam suatu perencanaan yang tidak
tersedia pengukuran-pengukuran langsung mengenai hidrograf banjir.
Ada beberapa jenis hidrograf satuan sintetis yang telah dikembangkan oleh para pakar
antara lain HSS Nakayasu, HSS Snyder, HSS SCS, HSS Gamma I dan lain-lain.
2.5.1. HSS Nakayasu

Nakayasu dari Jepang, telah menyelidiki hidrograf satuan pada beberapa sungai di Jepang.
Ada beberapa parameter yang diperlukan dalam analisa menggunakan Hidrograf Satuan Sintetik
Nakayasu antara lain:
1. Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak hidrograf (Time to Peak Magitude)
2. Tenggang waktu dari titik berat hujan sampai titik berat hidrograf (Time Lag)
3. Tenggang waktu hidrograf (Time Base of Hydrograph)
4. Luas daerah pengaliran (Catchment Area)
5. Panjang alur sungai utama terpanjang (Length of The Longest Channel)
6. Koefisien pengaliran (Run off Coefficient)
Nakayasu membuat rumus hidrograf satuan sintetis dari hasil penyelidikannya. Rumus yang
dihasilkan oleh Nakayasu adalah:
Qp =

(2-1)

dengan
Qp

: Qmaks, merupakan debit puncak banjir (m3/dtk)

C : koefisien aliran (= 1) A = luas DAS (sampai ke outlet) (km2)
Ro : hujan satuan (mm)
Tp

: tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)

T0,3

: waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi
30 % dari debit puncak (jam)

Gambar 2.1. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu (Suripin, 2004)
a) Pada Kurva Naik (Rising Limb)
0 ≤ t < Tp
Qp = Qmaks =

2,4

(2-2)

dimana
Qt = Unsur aliran sebelum mencapai debit puncak (m³/det)
t

= Waktu (jam)

b) Pada Kurva Turun (Decreasing Limb)
∗

Tp ≤ t ≤ ( Tp + T0,3 )

∗

Qt = Qmaks * 0,3^

∗

(Tp + T0,3) ≤ t < (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)

Qt = Qmaks * 0,3^
∗

t ≥ (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)

(2-3)

(2-4)

Qt = Qmaks * 0,3^

(2-5)

Unsur-unsur waktu untuk perhitungan debit pada persamaan hidrograf satuan sintetik
Nakayasu adalah :
Tp = tr . 0,8 tg 

(2-6)

T0,3 = α tg

(2-7)

dimana
Tp
tg

: tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)
: waktu konsentrasi hujan (jam)

T0,3 : waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi
30% dari debit puncak (jam)
Α

: parameter hidrograf

Tr

: 0,5 x tg sampai 1 x tg

tg = 0,058 0,4.L untuk L ≥ 15 km
tg = 0,21. L 0,7 untuk L ≤ 15 km
tr = 0,5 , tg s/d tg
T0,3= α x tg
dimana tr : Waktu curah hujan
tg : Waktu konsentrasi (jam)

L : Panjang sungai utama (km)
Untuk :
α = 2,0 : Daerah pengaliran biasa
α = 1,5 : Bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang cepat.
Α = 3,0 : Bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang lambat.

2.5.2. HSS Snyder
Dalam permulaan tahun 1938, F. F. Snyder dari Amerika Serikat, telah mengembangkan
rumus empiris dengan koefisien-koefisien empiris yang menghubungkan unsur-unsur hidrograf
satuan dengan karakteristik daerah pengaliran.
Unsur-unsur hidrograf tersebut dihubungkan dengan:
A

: Luas daerah pengaliran (km²)

L

: panjang aliran utama (km)

LC

: jarak antara titik berat daerah pengaliran dengan pelepasan (outlet) yang diukur
sepanjang aliran utama.
Dengan unsur-unsur tersebut Snyder membuat rumus-rumusnya sebagai berikut :

Τp = Ct (L.Lc)0,3

(2-8)

tr =

(2-9)

Qp = 2,78

(2-10)

Tb =

(2-11)
Koefisien-koefisien Ct dan CP harus ditentukan secara empiris, karena besarnya berubah-

ubah antara daerah yang satu dengan daerah yang lain. Besarnya Ct = 0,75 – 3,00 sedangkan CP
= 0,90 – 1,40.
Menentukan grafik hubungan antara Qp dan t (UH) berdasarkan persamaan Alexseyev
sebagai berikut:
Q = Y.Qp

(2-12)

2.5.3. HSS SCS
Hidrograf tak berdimensi SCS (Soil Conservation Services) adalah hidrograf satuan
sintetis, di mana debit dinyatakan sebagai q terhadap debit puncak qp dan waktu (t) terhadap
waktu naik dari hidrograf satuan Tp. Jika debit puncak dan waktu kelambatan dari suatu durasi
hujan efektif diketahui, maka hidrograf satuan dapat diestimasi dari hidrograf satuan sintetis tak
berdimensi untuk suatu DAS. Harga qp dan Tp dapat diperkirakan dari model sederhana
hidrograf satuan segitiga.
Rumus dari HSS SCS adalah:
Lag time (tp) = 0,6 Tc

(2-13)

Waktu naik (Tp) = ½ tr + tp

(2-14)

Qp =

(2-15)

Tb = 2,67.Tp

(2-16)

Gambar 2.2. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis SCS (Suripin, 2004)

2.5.4. HSS Gama I
Hidrograf Satuan Sintetik Gama I dikembangkan atas riset Dr. Sri Harto di 30 daerah
pengaliran sungai di Pulau Jawa pada akhir dekade 1980-an yang mengkombinasikan antara
Metode Strahler dan pendekatan Kraijenhorr van der Leur.
Parameter yang diperlukan dalam analisa menggunakan HSS Gamma I antara lain:
1. Luas DAS (A)
2. Panjang alur sungai utama (L)
3. Panjang alur sungai ke titik berat DAS (Lc)
4. Kelandaian / slope sungai (S)
5. Kerapatan jaringan kuras / Drainage Density (D)
Hidrograf Satuan Sintetik Gama I dibentuk oleh 3 (tiga) buah komponen dasar, yaitu :

a) Waktu Naik (TR)
Persamaannya adalah :

TR = 0,43

dimana TR

3

+ 1,0665 . SIM + 1,2775

(2-17)

= Waktu Naik (jam)

L

= Panjang sungai utama (km)

SIM

= Symmetri Factor merupakan parameter bentu DAS = WF x RUA

WF

= WU/WL

Gambar 2.3. Penentuan nilai WF
b) Debit Puncak (QP)
Persamaannya adalah :
Qp = 0,13836 . A0,5886. TR0,4008. JN0,2381

(2-18)

Dimana:
JN

: Jumlah pertemuan sungai yaitu jumlah segmen (ruas) sungai- sungai orde I
dikurangi satu

QP

: Debit Puncak (m³/det)

TR

: Waktu naik (jam)

A

: Luas DAS (km²)

c) Waktu Dasar (TB)
Persamaannya adalah :
TB = 27,4132. TR-,0,1457. S-0,0986. SN0,7344. RUA0,2574

(2-19)

dimana :
TB : Waktu dasar (jam)
S

: Kemiringan DAS

SN : Source Frequency = Perbandingan antara jumlah segmen sungai
tingkat I dengan jumlah segmen semua sungai (semua tingkat).
RUA = Relative Upstream Area = Perbandingan luas DAS sebelah hulu dan luas DAS

Gambar 2.4. Penentuan RUA (Relative Upstream Area)
Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Gama I

Gambar 2.5. Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Gama I
2.6. Penelusuran Banjir (Flood Routing)
Penelusuran banjir adalah merupakan peramalan hidrograf disuatu titik pada suatu aliran
atau bagian sungai yang didasarkan atas pengamatan hidrograf dititik lain.

Tujuan penelusuran banjir adalah untuk:
a) Prakiraan banjir jangka pendek
b) Perhitungan hidrograf satuan untuk berbagai titik sepanjang sungai dari hidrograf satuan
di suatu titik di sungai
c) Prakiraan terhadap kelakuan sungai setelah terjadi perubahan dalam palung sungai
d) Derivasi hidrograf sintetik
Menurut Fiedler (1999) penelusuran banjir dapat dilakukan dengan beberapa cara,
diantaranya yaitu:
1. Modified Plus, yaitu Metode yang biasanya digunakan pada penelusuran lewat waduk.
2. Kinematik Wave, yaitu Metode yang merupakan bentuk dasar penelusuran secara
hidraulika.
3. Muskingum, yaitu Metode yang merupakan metode yang tidak didasarkan atas hukumhukum dasar hidraulika, yang ditinjau disini hanyalah hukum kontinuitas, sedangkan
persamaan keduanya didapat secara empiris.
4. Muskingum-Cunge, yaitu Metoda yang perumusannya diperoleh dari persamaan
kontinuitas yang meliputi difusi bentuk dari persamaan momentum.
5. Dynamic, yaitu Metode yang merupakan solusi dari persamaan Saint Venant. Di
Indonesia pemakaian Metode Muskingum pemah dilakukan oleh Saihul Anwar pada
stasiun Kamun, Eretan dan Warungpeti stasiun Monjot.
2.6.1. Metode Muskingum
Untuk penelusuran banjir lewat palung sungai sering digunakan metode muskingum.
Metode muskingum menerapkan beberapa kondisi yang berlaku sebagai berikut:

1. Tidak ada anak sungai yang masuk kedalam bagian memanjang palung sungai yang
ditinjau.
2. Penambahan atau kehilangan air oleh curah hujan, aliran masuk atau ke