TRANSFORMASI HUJAN-DEBIT BERDASARKAN ANALISIS TANK MODEL DAN GR2M DI DAS DENGKENG.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam perencanaan pengembangan sumber daya air seringkali diperlukan data
debit yang banyak dan valid. Namun pada kenyataannya ketersediaan data debit di
lapangan sangat terbatas sedangkan data yang tersedia di lapangan hanya data curah
hujan. Sehingga untuk mendapatkan data debit lebih sering dilakukan dengan
mengolah data curah hujan yang tersedia menjadi data debit (Fenny Hapsari A,
2000).
Cara mengolah data hujan menjadi data debit tersebut sering dilakukan dengan
pemodelan hidrologi. Menurut Hilda Julia (2014) dalam Yosephina P S (2015)
pemodelan adalah suatu cara penyederhanaan untuk menerangkan proses alami ke
dalam gambar atau bahasa matematika sehingga lebih mudah dipahami. Model
yang sudah pernah digunakan untuk transformasi hujan – debit di Indonesia
diantaranya adalah Metode Mock, NRECA, Rainrun, Tank Model, dan GR2M.
Model GR2M (Global Rainfall-Runoff Model) merupakan salah satu metode yang
tidak mempertimbangkan DAS basah maupun DAS kering. Selain itu, model
GR2M memiliki kelebihan yaitu penggunaan sedikit data dan memiliki kalibrasi
dan validasi yang cukup mudah dibanding dengan metode Mock dan NRECA
namun dapat menghasilkan debit Flow Duration Curve yang cukup andal sehingga
dikenal di kalangan hidrologi (Yosephina P S, 2015).
Tank Model merupakan metode yang dikembangkan oleh Dr. M. Sugawara dari
Jepang. Tank Model adalah model non - linear sederhana yang akan mengubah
curah hujan menjadi debit untuk peramalan debit harian atau debit banjir. Tank
Model tidak hanya diaplikasikan di Jepang, tetapi juga di Asia, Afrika,Eropa dan
Amerika dan memberikan hasil yang baik (World Meteorological Organization,
2000) .
1
2
Tank Model mendiskripsikan daerah tangkapan air hujan dapat digantikan dengan
rangkaian tangki untuk mewakili struktur tanah pada daerah tersebut. Rangkaian
ini dibedakan menjadi dua jenis rangkaian, yaitu tangki seri, tangki paralel, dan
tangki gabungan. Jumlah tangki pada rangkaian seri ditentukan berdasarkan jumlah
aquifer yang terdapat pada Daerah Aliran Sungai (DAS). Namun pada
kenyataannya data mengenai kondisi geologis DAS lebih sulit didapatkan.
Berdasarkan penelitian sebelumnya yaitu oleh Fenny Hapsari A, 2000, “Simulasi
Jumlah Tangki dan Susunannya dalam Analisis Run-off dengan Metode Tank
Model DAS Bendo” yang menganalisis Tank Model rangkaian seri dan paralel
memberikan kesimpulan bahwa rangkaian tangki yang memberikan hasil paling
mendekati lapangan adalah rangkaian seri dengan 4 tangki.
Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui susunan Tank Model yang terbaik bila tidak diketahui kondisi tanahnya
dan mengetahui metode yang lebih baik antara Tank Model dan GR2M untuk
transformasi hujan-debit di DAS Dengkeng. Susunan Tank Model yang terbaik
diperoleh dengan cara melakukan simulasi jumlah tangki Tank Model. Pengujian
simulasi dilakukan dengan uji korelasi antara hasil transformasi hujan-debit Tank
Model dengan debit lapangan. Metode yang lebih baik antara Tank Model dan
GR2M untuk transformasi hujan-debit diperoleh dengan uji korelasi debit hasil
transformasi sususan terbaik Tank Model dan GR2M dengan debit lapangan.
Dianggap terbaik apabila memiliki koefisien korelasi paling mendekati 1.
Lokasi penelitian ini berada di DAS Dengkeng yang merupakan bagian dari
wilayah DAS Bengawan Solo. Secara astronomis letak DAS Dengkeng berada
diantara 7° 44’ 1,72” LS – 110° 45’ 25,85” BT. Luas DAS Dengkeng sebesar 443,9
km² yang mengalir dari Kabupaten Klaten dan Sukoharjo hingga ke Bengawan
Solo. Pemilihan lokasi ini didasarkan atas pertimbangan DAS tersebut memiliki
data hujan, data klimatologi dan data debit lapangan.
3
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini
1. Berapa susunan terbaik Tank Model untuk transformasi hujan-debit di DAS
Dengkeng ?
2. Apa metode transformasi hujan-debit yang lebih baik antara Tank Model dan
GR2M di DAS Dengkeng ?
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Penelitian dilakukan di DAS Dengkeng.
2. Data hujan yang digunakan adalah data hujan Stasiun Hujan Deles, Stasiun
Hujan Gantiwarno dan Stasiun Hujan Weru pada tahun 2005 - 2014.
3. Data klimatologi yang digunakan adalah data hasil pengamatan stasiun
klimatologi Waduk Cengklik tahun 2005 - 2014.
4. Data debit lapangan yang digunakan adalah data hasil pengamatan pos duga air
Jarum tahun 2005 - 2014.
5. Penelitian menganalisis transformasi hujan – debit Tank Model dan GR2M.
6. Susunan Tank Model dibatasi pada rangkaian seri dengan jumlah tangki 1-5.
7. Pemilihan susunan terbaik Tank Model dilakukan dengan uji korelasi antara
debit hasil Tank Model dengan debit lapangan.
8. Pemilihan metode transformasi hujan-debit yang lebih baik antara Tank Model
dan GR2M dilakukan dengan uji korelasi antara debit hasil Tank Model dan
GR2M dengan debit lapangan.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui susunan terbaik Tank Model untuk transformasi hujan-debit di
DAS Dengkeng.
2. Mengetahui metode transformasi hujan-debit yang lebih baik antara Tank
Model dan GR2M di DAS Dengkeng.
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Manfaat Teoritis
Sebagai tambahan informasi dalam ilmu pengetahuan, khususnya yang terkait
dengan hidrologi berupa transformasi hujan-debit dengan GR2M dan Tank
Model.
2. Manfaat Praktis
Hasil penelitian ini dapat digunakan secara langsung pada daerah lain dengan
kondisi yang hampir sama.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam perencanaan pengembangan sumber daya air seringkali diperlukan data
debit yang banyak dan valid. Namun pada kenyataannya ketersediaan data debit di
lapangan sangat terbatas sedangkan data yang tersedia di lapangan hanya data curah
hujan. Sehingga untuk mendapatkan data debit lebih sering dilakukan dengan
mengolah data curah hujan yang tersedia menjadi data debit (Fenny Hapsari A,
2000).
Cara mengolah data hujan menjadi data debit tersebut sering dilakukan dengan
pemodelan hidrologi. Menurut Hilda Julia (2014) dalam Yosephina P S (2015)
pemodelan adalah suatu cara penyederhanaan untuk menerangkan proses alami ke
dalam gambar atau bahasa matematika sehingga lebih mudah dipahami. Model
yang sudah pernah digunakan untuk transformasi hujan – debit di Indonesia
diantaranya adalah Metode Mock, NRECA, Rainrun, Tank Model, dan GR2M.
Model GR2M (Global Rainfall-Runoff Model) merupakan salah satu metode yang
tidak mempertimbangkan DAS basah maupun DAS kering. Selain itu, model
GR2M memiliki kelebihan yaitu penggunaan sedikit data dan memiliki kalibrasi
dan validasi yang cukup mudah dibanding dengan metode Mock dan NRECA
namun dapat menghasilkan debit Flow Duration Curve yang cukup andal sehingga
dikenal di kalangan hidrologi (Yosephina P S, 2015).
Tank Model merupakan metode yang dikembangkan oleh Dr. M. Sugawara dari
Jepang. Tank Model adalah model non - linear sederhana yang akan mengubah
curah hujan menjadi debit untuk peramalan debit harian atau debit banjir. Tank
Model tidak hanya diaplikasikan di Jepang, tetapi juga di Asia, Afrika,Eropa dan
Amerika dan memberikan hasil yang baik (World Meteorological Organization,
2000) .
1
2
Tank Model mendiskripsikan daerah tangkapan air hujan dapat digantikan dengan
rangkaian tangki untuk mewakili struktur tanah pada daerah tersebut. Rangkaian
ini dibedakan menjadi dua jenis rangkaian, yaitu tangki seri, tangki paralel, dan
tangki gabungan. Jumlah tangki pada rangkaian seri ditentukan berdasarkan jumlah
aquifer yang terdapat pada Daerah Aliran Sungai (DAS). Namun pada
kenyataannya data mengenai kondisi geologis DAS lebih sulit didapatkan.
Berdasarkan penelitian sebelumnya yaitu oleh Fenny Hapsari A, 2000, “Simulasi
Jumlah Tangki dan Susunannya dalam Analisis Run-off dengan Metode Tank
Model DAS Bendo” yang menganalisis Tank Model rangkaian seri dan paralel
memberikan kesimpulan bahwa rangkaian tangki yang memberikan hasil paling
mendekati lapangan adalah rangkaian seri dengan 4 tangki.
Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui susunan Tank Model yang terbaik bila tidak diketahui kondisi tanahnya
dan mengetahui metode yang lebih baik antara Tank Model dan GR2M untuk
transformasi hujan-debit di DAS Dengkeng. Susunan Tank Model yang terbaik
diperoleh dengan cara melakukan simulasi jumlah tangki Tank Model. Pengujian
simulasi dilakukan dengan uji korelasi antara hasil transformasi hujan-debit Tank
Model dengan debit lapangan. Metode yang lebih baik antara Tank Model dan
GR2M untuk transformasi hujan-debit diperoleh dengan uji korelasi debit hasil
transformasi sususan terbaik Tank Model dan GR2M dengan debit lapangan.
Dianggap terbaik apabila memiliki koefisien korelasi paling mendekati 1.
Lokasi penelitian ini berada di DAS Dengkeng yang merupakan bagian dari
wilayah DAS Bengawan Solo. Secara astronomis letak DAS Dengkeng berada
diantara 7° 44’ 1,72” LS – 110° 45’ 25,85” BT. Luas DAS Dengkeng sebesar 443,9
km² yang mengalir dari Kabupaten Klaten dan Sukoharjo hingga ke Bengawan
Solo. Pemilihan lokasi ini didasarkan atas pertimbangan DAS tersebut memiliki
data hujan, data klimatologi dan data debit lapangan.
3
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini
1. Berapa susunan terbaik Tank Model untuk transformasi hujan-debit di DAS
Dengkeng ?
2. Apa metode transformasi hujan-debit yang lebih baik antara Tank Model dan
GR2M di DAS Dengkeng ?
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Penelitian dilakukan di DAS Dengkeng.
2. Data hujan yang digunakan adalah data hujan Stasiun Hujan Deles, Stasiun
Hujan Gantiwarno dan Stasiun Hujan Weru pada tahun 2005 - 2014.
3. Data klimatologi yang digunakan adalah data hasil pengamatan stasiun
klimatologi Waduk Cengklik tahun 2005 - 2014.
4. Data debit lapangan yang digunakan adalah data hasil pengamatan pos duga air
Jarum tahun 2005 - 2014.
5. Penelitian menganalisis transformasi hujan – debit Tank Model dan GR2M.
6. Susunan Tank Model dibatasi pada rangkaian seri dengan jumlah tangki 1-5.
7. Pemilihan susunan terbaik Tank Model dilakukan dengan uji korelasi antara
debit hasil Tank Model dengan debit lapangan.
8. Pemilihan metode transformasi hujan-debit yang lebih baik antara Tank Model
dan GR2M dilakukan dengan uji korelasi antara debit hasil Tank Model dan
GR2M dengan debit lapangan.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui susunan terbaik Tank Model untuk transformasi hujan-debit di
DAS Dengkeng.
2. Mengetahui metode transformasi hujan-debit yang lebih baik antara Tank
Model dan GR2M di DAS Dengkeng.
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Manfaat Teoritis
Sebagai tambahan informasi dalam ilmu pengetahuan, khususnya yang terkait
dengan hidrologi berupa transformasi hujan-debit dengan GR2M dan Tank
Model.
2. Manfaat Praktis
Hasil penelitian ini dapat digunakan secara langsung pada daerah lain dengan
kondisi yang hampir sama.