Abstract

Synthetic unit hydrograph methods are popular and play an important role in many water resources design especially in the analysis of flood discharge of ungagged watersheds. These methods are simple, requiring only watershed characteristics such as area and river length and in some cases it may also include land use characteristics. Therefore, these methods serve as useful tools to simulate runoff from ungagged watersheds and watersheds undergoing land use change. To develop a synthetic unit hydrograph, several techniques are available. Several most popular unit hydrographs methods such as Nakayasu, Snyder-Alexeyev, SCS, and GAMA-1 are popular and commonly used in Indonesia for computing both peak discharge rate and the shape of flood hydrograph. This paper presents a simple approach for determining a consistent dimensionless unit hydrograph based on mass conservation principles. The unit hydrographs are synthesized by using either a simple single function (ITB-1) or using two simple functions (ITB-2) combined with an automatic adjustable peak rate factors based on the ratio between catchment area and area of unit hydrograph computed numerically using a simple tabulation procedure.

Keywords: Synthetic Unit hydrograph (SUH), ITB-1 SUH and ITB-2 SUH, flood hidrograf, hydrology.

1. Pendahuluan

Dalam perencanaan di bidang sumber daya air, seringkali diperlukan data debit banjir rencana yang realistis. Banjir rencana dengan periode ulang tertentu dapat dihitung dan data debit banjir atau data hujan. Apabila data debit banjir tersedia cukup panjang (>20 tahun), debit banjir dapat langsung dihitung dengan metode analisis probabilitas. Sedang apabila data yang tersedia hanya berupa data hujan dan karakteristik DAS, salah satu metoda yang disarankan adalah menghitung debit banjir dari data hujan maksimum harian rencana dengan superposisi hidrograf satuan (Subramanya, 1984; Harto, 1993; Ramírez, 2000).

Konsep hidrograf satuan, yang banyak digunakan untuk melakukan transformasi dari hujan menjadi debit aliran. Konsep ini diperkenalkan pada tahun 1932 oleh Sherman (Subramanya, 1984). Data yang diperlukan untuk menurunkan hidrograf satuan terukur di DAS yang ditinjau adalah data hujan otomatis dan pencatatan debit di titik pengamatan tertentu. Namun jika data hujan yang diperlukan untuk menyusun hidrograf satuan terukur tidak tersedia digunakan analisis hidrograf banjir sintetis.

Metoda hidrograf satuan sintetis yang saat ini umum digunakan di Indonesia antara lain adalah metoda Snyder-SCS, Snyder-Alexeyev, Nakayasu, GAMA-1, HSS-αβγ dan Limantara. Selain itu Program HEC-HMS (pengembangan dari program HEC-1) juga sangat umum digunakan. Metoda Snyder-SCS, Snyder-Alexeyev, Nakayasu dikembangkan diluar negeri, sedang metoda perhitungan hidrograf satuan sintetis yang pertama dikembangkan di Indonesia adalah metoda HSS Gama-1 yang dikembangkan di Universitas Gajah Mada (Harto, 1993). Selanjutnya dikembangkan metode HSS αβγ di Institut Teknologi 10 November (Lasidi et.al, 2003) dan HSS Limantara di Universitas Brawijaya (Lily, 2008).

Makalah ini membahas suatu prosedur umum perhitungan hidrograf satuan sintetis (HSS) untuk perhitungan hidrograf banjir. Prosedur yang diusulkan ini bersifat umum karena pada prinsipnya dapat digunakan untuk membentuk berbagai bentuk dasar hidrograf satuan sintetis.

Prosedur umum ini dikembangkan berdasarkan pengalaman penulis utama saat melakukan evaluasi terhadap hidrograf banjir rencana saat pengujian model fisik pelimpah bendungan Citepus dan bendungan Sadawarna dilakukan di Laboratorium Uji Model Fisik Hidrolika, FTSL ITB Tahun 2009 (Natakusumah, 2009) serta pengalamannya ketika mengajar kuliah Hidrologi di Jurusan Teknik Sipil ITB. Rangkuman penting dari pengalaman-pengalaman tersebut adalah sebagai berikut:

• 1. Akibat adanya kesalahan dalam berbagai tahapan perhitungan menyebabkan hasil perhitungan hidrograf banjir dimana yang tidak memenuhi prinsip konservasi masa, yaitu volume hidrograf banjir yang berbeda dengan volume hujan effektif. Kesalahan seperti ini seringkali tidak terdeteksi karena bentuk hidrograf yang dihasilkan sepintas terlihat wajar dan tidak menunjukan kesalahan dalam volume hidrograf.
• 2. Hidrograf banjir rencana yang dihasilkan oleh HSS dengan input data dan bentuk dasar HSS yang relatif sederhana, seringkali tidak terlalu berbeda jauh dengan HSS dengan input data dan bentuk dasar HSS yang relatif rumit. HSS dengan input data yang rumit sulit diterapkan pada daerah dengan data terbatas.
• 3. Dalam kuliah hidrologi selalu diajarkan prinsip konservasi massa yang berakibat volume hujan efektif satu satuan yang jatuh merata diseluruh DAS (VDAS) harus sama volume hidrograf satuan sintetis (VHS) dengan waktu puncak Tp. Namun dalam praktek cukup sulit untuk menunjukan bagaimana prinsip ini diterapkan dalam berbagai rumus perhitungan hidrograf banjir dengan cara hidrograf satuan sintetis.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut di atas, telah dikembangkan suatu prosedur umum penentuan hidrograf satuan sintetis (HSS) dengan input data relatif sederhana dan memenuhi hukum konservasi massa. Konsep awal prosedur umum tersebut pertama kali di publikasikan tahun 2009 dalam Seminar Nasional Teknik Sumber Daya Air di Bandung (Natakusumah, 2009).

Selanjutnya melalui program riset peningkatan kapasitas ITB 2010, prosedur umum tersebut telah diperbaiki dan hasilnya telah dipresentasikan dalam dua seminar nasional dan satu seminar internasional (Natakusumah et.al, 2010) untuk mendapat masukan dari peserta seminar. Makalah ini berisi rangkuman beberapa hasil penting yang telah dipresentasikan dalam seminar-seminar tersebut.

Mengingat makalah ini berisi hasil penelitian yang dibiayai dana riset peningkatan kapasitas ITB 2010, maka untuk memudahkan pembahasan selanjutnya, maka prosedur umum yang diusulkan diberi nama "Prosedur Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetis dengan Cara ITB". Salah contoh penerapan prosedur umum yang diusulkan ini adalah dalam pengembangan Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) yang selanjutnya diberi nama HSS ITB-1 dan HSS ITB-2.

2. Landasan Teori

Hidrograf aliran menggambarkan suatu distribusi waktu dari aliran (dalam hal ini debit) di sungai dalam suatu DAS pada suatu lokasi tertentu. Hidrograf aliran suatu DAS merupakan bagian penting yang diperlukan dalam berbagai perecanaan bidang Sumber Daya Air. Terdapat hubungan erat antara hidrograf dengan karakteristik suatu DAS, dimana hidrograf banjir dapat menunjukkan respon DAS terhadap masukan hujan tersebut.

2.1 Definisi dan asumsi

Menurut definisi hidrograf satuan sintetis adalah hidrograf limpasan langsung (tanpa aliran dasar) yang tercatat di ujung hilir DAS yang ditimbulkan oleh hujan efektif sebesar satu satuan (1 mm, 1 cm, atau 1 inchi) yang terjadi secara merata di seluruh DAS dengan intensitas tetap dalam suatu satuan waktu (misal 1 jam) tertentu (Subramanya, 1984; Ramírez, 2000, Triatmojo, 2008). Beberapa asumsi dalam penggunaan hidrograf satuan adalah sebagai berikut.

• 1. Hujan efektif mempunyai intensitas konstan selama durasi hujan efektif. Untuk memenuhi anggapan ini maka hujan deras untuk analisis adalah hujan dengan durasi singkat.
• 2. Hujan efektif terdistribusi secara merata pada seluruh DAS. Dengan anggapan ini maka hidrograf satuan tidak berlaku untuk DAS yang sangat luas, karena sulit untuk mendapatkan hujan merata di seluruh DAS.

2.2 Konsep hidrograf satuan

Karakteristik bentuk hidrograf yang merupakan dasar dari konsep hidrograf satuan ditunjukan pada Gambar 1

Prinsip penting dalam penggunaan hidrograf satuan dapat sebagai berikut

• a. Lumped response: Hidrograf menggambarkan semua kombinasi dari karakteristik fisik DAS yang meliputi (bentuk, ukuran, kemiringan, sifat tanah) dan karakteristik hujan.
• b. Time Invariant: Hidrograf yang dihasilkan oleh hujan dengan durasi dan pola yang serupa memberikan bentuk dan waktu dasar yang serupa pula.
• c. Linear Response: Repons limpasan langsung dipermukaan (direct runoff) terhadap hujan effektif bersifat linear, sehingga dapat dilakukan superposisi hidrograf.

3. Cara Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetis dengan Cara ITB

Untuk menganalisis hidrograf satuan sintetis pada suatu DAS dengan cara ITB perlu diketahui beberapa komponen penting pembentuk hidrograf satuan sintetis berikut 1) Tinggi dan Durasi Hujan Satuan. 2) Time Lag (TL), Waktu Puncak (Tp) dan Waktu Dasar (Tb), 3) Bentuk Hidrograf Satuan dan 4) Debit Puncak Hidrograf Satuan

Gambar 1. Prinsip hidrograf satuan (Triatmojo, 2008)

3.1 Tinggi dan durasi hujan satuan

Tinggi hujan satuan yang umum digunakan adalah 1 inchi atau 1 mm. Durasi hujan satuan umumnya diambil Tr=1 jam, namun dapat dipilih durasi lain asalkan dinyatakan dalam satuan jam (misal 0.5 jam, 10 menit = 1/6 jam). Jika durasi data hujan semula dinyatakan dalam 1 jam, jika diinginkan melakukan perhitungan dalam interval 0.5 jam, maka tinggi hujan setiap jam harus dibagi 2 dan didistribusikan dalam interval 0.5 jam.

3.2 Waktu puncak (Tp) dan waktu dasar (Tb)

Dari karakteristik fisik DAS dapat dihitung dua elemen -elemen penting yang akan menentukan bentuk dari hidrograf satuan itu yaitu 1) Time Lag \((T_L)\), 2) Waktu puncak (Tp) dan waktu dasar (Tb). Selain parameter fisik terdapat pula parameter non-fisik yang digunakan untuk proses kalibrasi.

Saat ini ada banyak sekali rumus time lag yang telah dikembangkan oleh para peneliti baik di dalam maupun di luar negeri. Beberapa software seperti misalnya Program HEC-HMS (Hydrology Modeling System) membebaskan pengguna memilih rumusan time lag yang akan digunakan.

Prosedur umum ini juga direncanakan cukup fleksibel dalam mengadopsi rumusan time lag yang akan digunakan. Fleksibilitas seperti ini perlu diberikan karena sudah banyak hasil penelitian tentang time lag yang masih berjalan bahkan telah dipublikasikan.

Namun sejauh ini hasilnya tidak ada yang menunjukan bahwa satu rumusan time lag sangat jauh lebih baik (superior) dibanding rumusan time lag yang lainya. Karena itu semua rumus time lag seharusnya dapat digunakan sesuai dengan batasan yang dibuat oleh penyusunnya. Beberapa runus time lag yang dapat digunakan antara dapat dilihat pada Tabel 1.

3.2.1 Time Lag (T_L)

Rumus standard untuk Time lag yang digunakan adalah penyederhanaan dari rumus Snyder sebagai berikut:

\[T_L = Ct \ 0.81225 \ L^{0.6}\] (1)

dimana \(T_L\) = time lag (jam); Ct = koefisien waktu (untuk proses kalibrasi); L = panjang sungai (km).

Koefisien Ct diperlukan dalam proses kalibrasi harga Tp. Harga standar koefisien Ct adalah 1.0, jika Tp perhitungan lebih kecil dari Tp pengamatan, harga diambil Ct > 1.0 agar harga Tp membesar. Jika Tp perhitungan lebih besar dari Tp pengamatan, harga diambil Ct < 1.0 agar harga Tp akan mengecil. Proses ini diulang agar Tp perhitungan mendekati Tp pengamatan.

3.2.2 Waktu Puncak (Tp)

Waktu puncak Tp didefiniskan sebagai berikut

\[Tp = T_L + 0.50 \text{ Tr}\] (2)

Tabel 1. Berbagai rumusan time lag dan waktu puncak

Rumusan waktu puncak yang lain dapat dilihar pada Tabel 1.

3.2.3 Waktu Dasar (Tb)

Untuk DAS kecil (A < 2 km²), menurut SCS harga Tb dihitung dengan

\[Tb = \frac{8}{3}Tp \tag{3}\]

Untuk DAS berukuran sedang dan besar harga secara teoritis Tb dapat berharga tak berhingga (sama dengan cara Nakayasu), namun prakteknya Tb dapat dibatasi sampai lengkung turun mendekati nol, atau dapat juga menggunakan harga berikut

\[Tb = (10 \text{ s/d } 20)*Tp\] (4)

3.3 Bentuk dasar hidrograf satuan

Prosedur umum yang diusulkan dapat mengadopsi berbagai bentuk dasar HSS yang akan digunakan. Beberapa bentuk HSS yang dapat digunakan antara lain adalah SCS Triangular, SCS Cuvilinear, USGS Nationwide SUH, Delmarvara, Fungsi Gamma dan lain-lain.

Selain itu kami telah mengembangkan dua bentuk dasar HSS yang dapat digunakan yaitu bentuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 sebagai berikut:

HSS ITB-1 memiliki persamaan lengkung naik dan lengkung turun seluruhnya yang dinyatakan dengan satu persamaan yang sama yaitu

\[q(t) = \exp\left\{2 - t - \frac{1}{t}\right\}^{\alpha C_p}\]

b. HSS ITB-2 memiliki persamaan lengkung naik dan lengkung turun yang dinyatakan dengan dua persamaan yang berbeda yaitu

1. Lengkung naik \((0 \le t \le 1)\):

\[q(t) = t^{\alpha} \tag{6}\]

2. Lengkung turun (\(t > 1 \text{ s/d } \infty\)):

\[q(t) = \exp\left\{1 - t^{\beta C_p}\right\} \tag{7}\]

dimana t = T/Tp dan q = Q/Qp masing-masing adalah waktu dan debit yang telah dinormalkan sehingga t=T/ Tp berharga antara 0 dan 1, sedang q = Q/Qp. berharga antara 0 dan ∞ (atau antara 0 dan 10 jika harga Tb/ Tp=10).

3.3.1 Koefisien \(\alpha\), \(\beta\) dan Cp

Jika sangat diperlukan harga koefisien α dan β dapat dirubah, namun untuk lebih memudahkan, proses kalibrasi dapat dilakukan dengan merubah harga koefisien Cp. Harga standar koefisien Cp adalah 1.0, jika harga debit puncak perhitungan lebih kecil dari debit puncak pengamatan, maka harga diambil Cp > 1.0 ini akan membuat harga debit puncak membesar, sebaliknya jika debit puncak perhitungan lebih besar dari hasil pengamatan maka harga diambil Cp < 1.0 agar harga debit puncak mengecil.

3.4 Debit puncak hidrograf satuan

Sebelum membahas debit puncak hidrograf satuan, akan dijelaskan kesetaraan luas HSS dengan HSS yang telah dinormalkan. Hal ini berguna dalam menjelaskan penerapan prinsip konservasi mass dalam penurunan debit puncak hidrograf satuan.

3.4.1 Kesetaraan luas HSS dengan HSS yang telah dinormalkan

Untuk memudahkan penjelasan, tinjau suatu kurva hidrograf berbentuk segitiga yang terjadi akibat hujan efektif R=1 mm pada suatu DAS luas ADAS. seperti ditunjukan pada Gambar 2.a, Integrasi kurva di bawah kurva hidrograf sama dengan volume hidrograf satuan. Misalkan Tp adalah absis dan Qp adalah ordinat titik puncak P.

Jika seluruh harga pada absis t (waktu) dinormalkan terhadap Tp dan seluruh harga ordinat Q (debit) dinormalkan terhadap Qp, akan didapat suatu kurva hidrograf tak berdimensi (lihat Gambar 2.b). Luas bidang di bawah kurva yang telah dinormalkan dapat dihitung dari rumus luas segitiga sebagai berikut:

\[A_{HSS} = \frac{1}{2} * (4*1) = 2\] (tanpa satuan)

(2) Terrepoter NUM (con-transcero est) Gambar 2. Kesetaraan Luas HSS SCS-Segitiga dengan HSS SCS-Segitiga Tak-Berdimensi

Volume hidrograf satuan V_HSS (memiliki dimensi m³) dapat diperoleh dengan cara yang lebih mudah yaitu mengalikan A_HSS dengan Qp dan Tp, atau

\[V_{HSS} = Qp Tp A_{HSS} = (5 m^3/s)*(2s)*(2) = 20 (m^3)\]

Hasil tersebut dapat digeneralisasi untuk bentuk HSS yang lebih kompleks seperti ditunjukan pada Gambar 3.

Jika hidrograf banjir dinormalkan dengan faktor Qp dan Tp, maka volume HSS dapat dihitung dengan rumus

\[V_{HSS} = Qp Tp A_{HSS}\] (8)

Jika Tp (jam) dikonversi dalam detik, maka:

\[V_{HS} = A_{HSS} Qp Tp 3600 (m3) (9)\]

dimana \(A_{HSS}\) adalah luas HSS tak berdimensi yang dapat dihitung secara exact atau secara numerik.

Untuk hujan efektif R=1 mm pada suatu DAS luas \(A_{DAS}\) (km²), maka volume hujan efektif satu satuan R=1 mm yang jatuh merata di seluruh DAS (\(V_{DAS}\)) dapat dinyatakan sebagai berikut

\[V_{DAS} = R \times A_{DAS} = 1000 A_{DAS}\] (m3)

3.4.2 Debit puncak hidrograf satuan sintetis

Dari definisi hidrogrpf satuan sitetis dan prinsip konservasi massa, dapat disimpulkan bahwa volume hujan efektif satu satuan yang jatuh merata di seluruh DAS (\(V_{DAS}\)) harus sama volume hidrograf satuan sintetis (\(V_{HS}\)) dengan waktu puncak Tp, atau 1000 \(A_{DAS}\) = \(A_{HSS}\) Op Tp 3600 akibatnya

\[Qp = \frac{R}{3.6 \, \text{Tp}} \frac{A_{\text{DAS}}}{A_{\text{HSS}}} \qquad (m3)\]

Dimana Qp = Debit puncak hidrograf satuan (m³/s), R = Curah hujan satuan (1 mm), Tp= Waktu puncak (jam), A_DAS = Luas DAS (km²) dan A_HSS = Luas HSS tak berdimensi yang dapat dihitung secara exact atau secara numerik. Perbandingan rumusan HSS ITB, Snyder-Alexeyev, GAMA-1, Nakayasu, ditunjukan pada Tabel 2. Dari lampiran tersebut terlihat bahwa rumus debit puncak pada cara ITB bentuknya jauh lebih sederhana namun bersifat lebih umum.

Penting untuk dicatat bahwa dengan prosedure perhitungan HSS dengan cara ITB yang kami usulkan, maka jika seandainya bentuk kurva dasar hidrograf yang digunakan adalah kurva Nakayasu atau kurva Snyder, maka debit puncak dan bentuk HSS yang dihasilkan dan juga hidrograf hasil superposisi untuk distribusi hujan tertentu akan sangat mendekati hasil perhitungan yang dilakukan dengan cara Nakayasu atau cara Snyder yang asli. Oleh karena itulah kami

menamakan prosedur perhitungan dengan cara ITB ini sebagai prosedure umum (general procedure), karena rumusannya memang berlaku umum.

4. Beberapa Contoh Penggunaan

Prosedur pembuatan hidrograf satuan sintetis yang dikembangkan dalam penelitian ini, selanjutnya akan digunakan untuk menentukan bentuk hidrograf banjir untuk Lima Kasus berikut

• 1. DAS Kecil dengan Bentuk HSS Segitiga
• 2. DAS Kecil dengan HSS ITB-1 dan ITB-2
• 3. DAS Cibatarua di lokasi Bendung Cibatarua
• 4. DAS Ciliwung Hulu di Bendung Katulampa
• 5. DAS Cipunagara di lokasi Waduk Sadawarna

4.1 DAS Kecil dihitung dengan HSS Segitiga

Dalam contoh ini akan ditunjukan contoh penerapan cara perhitungan hidrograf satuan sintetis dengan cara ITB utuk suatu DAS kecil memiliki Luas DAS = 1.2 km², L=1575 m, S=0.001 (m/m). Dalam contoh ini bentuk dasar hidograf satuan yang digunakan adalah kurva hidrograf satuan SCS tak berdimensi yang dikembangkan oleh Soil conservation saervices di Amerika Serikat seperti ditunjukan pada Gambar 4. Dalam contoh ini akan dihitung debit banjir akibat distribusi hujan efektif sebesar 10 mm, 70 mm dan 30 mm yang jatuh dengan interval waktu ½ jam. Setelah hidrograf satuan sistetis diperoleh dan dilakukan superposisi untuk hujan efektif yang jatuh dan kemudian hidrograf hasil superposisi yang dihasilkan akan digambarkan. Akhirya sebagai kontrl hasil perhitungan hidrograf hasil superposisi dihitung volumenya dan dibandingkan hasilnya dengan volume hujan effektif total yang jatuh.

Cara perhitungan hidrograf satuan dilakukan dengan cara sebagai berikut

• a) Hitung Time Peak (Tp) dan Time Base (Tb)
  • 1. Hitung Time Concentration (untuk penjelasan rumus Kirpirch, (Tabel 1)

\[t_c = 0.01947 \left( \frac{L^{0.77}}{S^{0.835}} \right) = 0.01947 \left( \frac{1575^{0.77}}{0.001^{0.835}} \right)\]
= 80.58 menit = 1.34 jam

2. Time Peak (Tp) dan Time Base (Tb)

Tp = \[\frac{2}{3}\]tc = \(\frac{2}{3}\)1.34 = 0.893 jam
Tb = \(\frac{8}{3}\)tp = \(\frac{8}{3}\)0.893 = 2.382 jam

• b) Perhitungan HSS SCS Segitiga berdimensi
  • 1. Hitung Luas HSS Tak-berdimensi: Bentuk HSS SCS segitiga dihitung secara exact.

\[A_{HSS} = \frac{1}{2} (q_p t_b)\]
= \(\frac{1}{2} (1*8/3) = 4/3 \leftarrow Luas Exact\)

2, Hitung Debit Puncak HSS (Berdimensi)

\[Qp = \frac{1}{3.6 \text{ Tp}} \frac{A_{DAS}}{A_{HSS}}\]\[= \frac{1}{3.6 (0.893)} \frac{1.2}{1.333} = 0.280 \text{ m}^3/\text{s}\]

3. Absis dan Ordinat HSS (berdimensi)

Jika harga absis dan ordinat HSS SCS tak berdimensi pada Gambar 4, dikalikan dengan harga Tp dan Qp didapat HSS SCS berdimensi pada Gambar 5.

Harga ordinat HSS antara 0 dan Tp dan antara Tp dan Tb diperoleh dengan interpolasi linear, dan hasinya ditunjukan Tabel 3. Dari tabel tersebut terlihat bahwa volume hidrograf satuan adalah 1200 m³ yang jika dibagi luas DAS dan dibagi 1000 (konversi m menjadi mm) didapat tinggi limpasan (Direct Run off) yang harganya sama dengan 1 mm (vaitu tinggi hujan effektif 1 satuan)

c) Superposisi HSS SCS Segitiga

Proses superposisi HSS akibat hujan efektif sebesar 20 mm, 100 mm dan 40 mm (interval ½ jam) ditunjukan Tabel 2. Dalam tabel tersebut Rasio \(DRO/R_{Eff} = 98.11\%\), tidak sama dengan 100%. Penyebabnya adalah karena harga Tp umumnya tidak merupakan kelipapan dari Tr, akibatnya debit puncak Op tidak diperhitungkan dalam proses superposisi hidrograf.

Tabel 2a. Superposisi HSS SCS Segitiga

(a) Typical 3 UH (dimensional)

Gambar 3. Kesetaraan volume HSS generik dengan HSS yang telah dinormalkan

Gambar 4. Bentuk dasar HSS SCS segitiga

Gambar 5. SCS Segitiga HSS berdimensi

d) Gambar hidrograf banjir

Jika masing-masing hidrograf banjir penyusun dan hasil akhir superposisi hidrograf banjir pada Tabel 2 di atas digambarkan, maka didapat hasil seperti pada Gambar 6. Dari gambar tersebut terlihat bahwa, meskipun bentuk dasar hidrograf SCS-Segitiga relatif sederhana hidrograf banjir yang dihasilkan cukup baik.

4.2 DAS kecil dihitung dengan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2

Dalam contoh ini akan ditunjukan contoh penerapan cara perhitungan hidrograf satuan sintetis dengan cara ITB utuk suatu DAS kecil pada contoh sebelumnya namun dengan menggunakan bentuk dasar HSS ITB-1 dan HSS ITB-2, kemudian mengambarkan hidrograf banjir hasil superposisi yang dihasilkan dan dan selanjutnya membandingkan hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dengan hidrograf banjir hasil superposisi HSS SCS Segitiga pada contoh terdahulu.

a. Perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2

Perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dilakukan dengan Spread Sheet dan hasilnya ditunjukan pada Tabel 3 dan Tabel 4 dengan penjelasan sebagai berikut:

Bagian I, berisi Input data yang diperlukan seperti Luas DAS, Panjang Sungai L dan lain-lain.

Bagian-II, berisi hasil perhitungan T_L, Tp dan Tb (karena ukuran DAS kecil maka digunakan cara Kirpirch)

Bagian-III besisi data-data Cp, Coef \(\alpha\) dan \(\beta\), A_HSS (jumlah kolom 4 bagian IV untuk menghitug Qp), Volume Hujan (V_DAS) dan Tinggi Limpasan (DRO)

Bagian-IV terdiri dari kolom 1 sampai dengan kolom 6 untuk menghitung bentuk HSS ITB-1 atau HSS ITB-2, Luas A_HSS dan Volum V_HSS dengan penjelasan sebagai berikut:

• Kolom Pertama: berisi waktu perhitungan dengan interval Tr (jam) termasuk di dalamnya waktu puncak Tp.
• 2. Kolom Kedua: (Kolom-1 dibagi Tp) berisi absis kurva HSS tak berdimesi (t=T/Tp), termasuk waktu puncak (t = 1).
• Kolom Ketiga merupakan ordinat HSS tak berdimensi didapat dari persamaan bentuk kurva HSS ITB-1 dan HSS ITB-2.
• Kolom Keempat berisi luas segmen HSS tak berdimensi, termasuk segmen sebelum dan sesudah Op, dihitung dengan cara trapezium.

\[A_{i} = \frac{1}{2} (q_{i+1} + q_{i}) (t_{i+1} - t_{i})\] (9)

Jumlah seluruh Kolom Keempat adalah luas kurva HSS tak berdimensi.

\[A_{HSS} = \sum_{i=1}^{N} A_i \quad \text{(tanpa satuan)}\] (10)

6. Setelah A_HSS diketahui, maka debit puncak hidrograf satuan dapat dinyatakan sebagai berikut (dihitung pada Bagian-III):

\[Qp = \frac{R}{3.6 \, \text{Tp}} \frac{A_{\text{DAS}}}{A_{\text{HSS}}} \qquad (\text{m}^3/\text{sec})\] (11)

7. Kolom kelima berisi ordinat HSS berdimensi didapat dengan mengalikan ordinat kurva HSS dengan Qp (Kolom-3 x Qp), yaitu

\[Q_i = Q_p q_i \qquad (^{m3}/\text{sec}) \tag{12}\]

8. Kolom keenam berisi luas segmen HSS berdimensi, termasuk segmen sebelum dan sesudah Qp, dihitung dengan cara trapezium

\[V_{i} = \frac{3600}{2} (Q_{i} + Q_{i+1}) (T_{i+1} - T_{i})\] (m³) (13)

Jumlah seluruh Kolom Keenam adalah luas kurva HSS berdimensi

\[V_{HSS} = \sum_{i=1}^{N} V_i\] (m³) (14)

• 10. Jika \(V_{DAS}\) volume hujan efektif satu satuan yang jatuh di DAS (\(V_{DAS} = 1000\) R \(A_{DAS}\)), maka berdasarkan prinsip konservasi massa, volume hidrograf satuan harus sama dengan volume hujan efektif DAS (\(V_{HSS} = V_{DAS}\)).
• 11. Jika \(V_{\rm HSS}\) dibagi Luas DAS (\(A_{\rm DAS}*1000\)) di dapat tinggi limpasan langsung \(H_{\rm DRO}\), yang nilainya harus sama dengan 1 mm (tinggi hujan satuan)

\[H_{DRO} = \frac{V_{HSS}}{A_{DAS} * 1000} = 1\] (mm) (16)

b. Superposisi hidrograf

Dalam praktek proses superposisi hidrograf dapat dihitung dalam bentuk tabel seperti dapat mudah dijumpai dalam berbagai buku referensi. Dalam contoh kasus ini akan digunakan distribusi hujan hujan efektif dengan durasi ½ jam yang berurutan sebesar 20 mm, 100 mm dan 40 mm. Tabel superposisi hidrograf banjir yang disusun dengan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2ditunjukan pada Tabel 5 dan Tabel 6. Sebagai indikator ketelitian hasil perhitungan digunakan prinsip konservasi masa, yaitu volume hujan efektif yang jatuh dalam DAS harus sama dengan volume hidrograf banjir yang dihasilkan. Dalam tabel tersebut Rasio Limpasan/ Hujan tidak sama dengan 100%. Penyebabnya adalah karena harga Tp umumnya tidak merupakan kelipapan dari Tr., akibatnya debit puncak Op tidak diperhitungkan dalam proses superposisi hidrograf.

c. Gambarkan bentuk hidrograf banjir

Hasil akhir berupa hidrograf banjir untuk Tr = 0.5 Jam seperti ditunjukan pada Gambar 7 dan sebagai pembanding pada gambar tersebut ditunjukan pula hasil superposisi HSS SCS-Segi Tiga. Selanjutnya pada Gambar 8 ditunjukan pula bentuk hidrograf hasil superposisi HSS ITB-1, ITB-2 dan SCS-Segi Tiga, untuk interval Tr=0.125 Jam. Dari kedua gambar tersebut terlihat bahwa hidrograf hasil superposisi HSS ITB-1, ITB-2 dan SCS-Segi Tiga menunjukan kesesuaian yang baik dan untuk harga Tr=0.125 memberikan hasil yang lebih baik.

4.3 Hidrograf banjir DAS Cibatarua

Prosedur perhitungan HSS yang diusulkan selanjutnya akan digunakan untuk menentukan debit puncak dan bentuk hidrograf banjir DAS Cibatarua seperti ditunjukan pada Gambar 9. Hidrograf banjir yang dihitung dengan cara ITB akan dibandingkan dengan hasil cara Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara dan GAMA-1 dan hasil program HEC-HMS.

a. Perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2

Perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dilakukan dengan Spread Sheet dan hasilnya ditunjukan pada Tabel 9 dan Tabel 10 dengan penjelasan yang sama dengan pada contoh perhitungan DAS Kecil pada contoh terdahulu.

Dengan merujuk hasil pada Tabel 9 dan Tabel 10 tersebut, jika kolom kedua digunakan sebagai absis dan kolom ketiga sebagai ordinat didapat bentuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 tak-berdimensi untuk DAS Cibatarua seperti terlihat pada Gambar 10.

Jika kolom pertama digunakan sebagai absis dan kolom kelima sebagai ordinat didapat bentuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dan berdimensi untuk DAS Cibatarua seperti dituniukan pada Gambar 11

Sebagai perbandingan hasil pada Gambar 12 ditunjukan bentuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dibandingkan dengan HSS yang dihitung dengan cara Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara dan GAMA-1.

b. Superposisi hidrograf satuan sintetis

Dalam praktek proses superposisi hidrograf satuan menjadi hidrograf banjir dapat dihitung dalam bentuk tabel seperti yang dijumpai dalam berbagai buku referensi tentang hidrologi. Dalam contoh kasus ini akan digunakan distribusi hujan total, inflitrasi dan hujan effektif selama 6 jam seperti ditunjukan pada Tabel 8

Tabel 2b. Perbandingan rumusan hidrograf satuan sintetis Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara, GAMA-1 dan Cara ITB

Tabel 2c. Perbandingan rumusan hidrograf satuan sintetis Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara, GAMA-1 dan Cara ITB

Tabel 2d. Perbandingan rumusan hidrograf satuan sintetis Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara, GAMA-1 dan Cara ITB (lanjutan)

Gambar 6. Hidrograf hasil superposisi HSS

Tabel 3a. HSS SCS Segitiga tak berdimensi dan HSS SCS Berdimensi

Tabel 3b. Perhitungan HSS ITB-1

IV. Perhitungan HSS ITB-1 :

Tabel 4. Perhitungan HSS ITB-2

IV. Perhitungan HSS ITB-2 :

Tabel 5. Superposisi HSS ITB-1

Tabel 6. Superposisi HSS ITB-2

Gambar 7. Hasil superposisi HSS SCS-Segitiga HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (Tr = 0.5 jam)

Gambar 8. Hasil superposisi HSS SCS-Segitiga HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (Tr = 0.125 Jam)

Gambar 9. DAS Cibatarua (PT. Aztindo Rekaperdana, 2009)

Tabel 8. Distibusi Hujan Effektif DAS Cibatarua

Tabel superposisi HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 akibat hujan efektif pada Tabel 8 ditunjukan pada Tabel 9 dan Tabel 10 Indikator ketelitian hasil dinilai dari rasio tinggi limpasan dan tinggi hujan effektif. Dalam contoh ini rasio untuk hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 masing -masing 99.94% dan 99.03% (lihat resume di ujung bawah kolom 6)

Pada Gambar 13 ditunjukan perbandingan hasil hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-1 (time lag Cara Snyder) dan hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-2 (time lag Cara Nakayasu) dengan hidrograf banjir hasil superposisi HSS Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara, GAMA-1 dan program HEC-HMS.

Dari Gambar 13 terlihat bahwa hidrograf banjir hasil dengan HSS ITB-1 ternyata sangat mendekati hasil Cara Snyder-Alexeyev (Dalam kasus ini untuk HSS Snyder-Alexeyev harga Cp = 0.62), padahal cara Snyder-Alexeyev memiliki persamaan kurva tunggal yang lebih kompleks.

Pada Gambar 13 terlihat hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-2 sangat mendekati bentuk hidrograf hasil Cara Nakaysu (dalam kasus ini untuk HSS Nakayasu harga α=1.70), padahal cara Nakayasu terdiri dari empat kurva lengkung yang digabung menjadi satu (lihat Tabel 1) sedang kurva HSS ITB hanya terdiri dari dua kurva.

Hasil ini menunjukan bahwa hidrograf banjir yang didapat dari metoda dengan bentuk kurva dasar yang relatif kompleks ternyata tidak berbeda jauh dengan hidrograf banjir yang didapat dengan kurva dasar yang jauh lebih sederhana.

Selanjutnya pada Gambar 14 ditunjukan hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-1 (time lag dihitung dengan cara Nakayasu) dan hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-2 (time lag Cara Snyder) dibandingkan dengan hidrograf banjir hasil superposisi denga cara HSS Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara, GAMA-1 dan hasil program HEC-HMS.

Dari Gambar 14 terlihat bahwa hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-1 ternyata mendekati bentuk hidrograf hasil Cara Nakayasu sedang hidrograf banjir hasil superposisi HSS ITB-2 mendekati bentuk hidrograf hasil Cara Snyder.

Tabel 9. Tabel perhitungan HSS ITB-1 untuk DAS Cibatarua

IV. Perhitungan HSS ITB-1 :

Tabel 10. Tabel perhitungan HSS ITB-2 untuk DAS Cibatarua

IV. Perhitungan HSS ITB-2 :

Gambar 10. Bentuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 tak-berdimensi untuk DAS Cibatarua

Gambar 11. Bentuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 berdimensi untuk DAS Cibatarua

Gambar 12. Perbandingan bentuk HSS berdimensi DAS Cibatarua menurut cara Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Gama-1, Limantara, ITB-1 dan ITB-2

Tabel 11. Tabel Hasil Superposisi HSS ITB-1 untuk DAS Cibatarua

Tabel 12. Tabel Hasil Superposisi HSS ITB-2 untuk DAS Cibatarua

Gambar 13. Perbandingan hasil HSS ITB-1 (time lag Cara Snyder) dan HSS ITB-2 (time lag Cara Nakayasu) dengan hasil cara Snyder-Alexeyev (Cp=0.62), Nakayasu (α = 1.70), Limantara, GAMA-1 dan hasil program HEC-HMS

Gambar 14. Perbandingan hasil HSS ITB-1 (time lag Cara Nakayasu) dan HSS ITB-2 (time lag Cara Snyder) dengan hasil cara Snyder-Alexeyev (Cp=0.62), Nakayasu (α = 1.70), Limantara, GAMA-1 dan hasil program HEC-HMS

4.4 Hidrograf banjir DAS katulampa

Prosedur pembuatan hidrograf satuan sintetis yang dikembangkan dalam penelitian ini, selanjutnya akan digunakan untuk menentukan bentuk hidrograf banjir DAS Ciliwung hulu di bendung Katulampa yang mempunyai luas DAS 149.230 km2 dan Panjang sungai diperkirakan 24.460 km, kemiringan alur sungai S = 107.684 m/km. Lokasi bendung Katulampa memiliki stasiun pencatatan debit berdasarkan pengukuran muka air di AWLR Bendung Katulampa dan pencatatan hujan serentak otomatis di Stasiun Darmaga yang terukur simultan seperti ditunjukan pada Tabel 13.

a. Kalibrasi dengan merubah harga Cp dan Ct

Perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 mula-mula dihitung dengan rumus time lag menurut Snyder untuk Ct=1 dan Cp=1 dan hasilnya ditunjukan pada Gambar 15. Untuk Cara Nakayasu perhitungan dilakukan denan jarga α=2.0 sehingga debit puncak diharapkan besar. Dari Gambar 15 terlihat hidrograf yang dihasilkan berbeda cukup jauh dari hasil pengukuran.

Karena waktu puncak pengukuran lebih kecil dari perhitungan, agar hasil perhitungan mendekati hasil pengukuran, dengan cara mencoba-coba harga sampai waktu puncak perhitungan mendekati pengamatan. Jika harga Ct diturunkan menjadi 0.25 didapat hasil yang cukup dekat. Akibat perubahan ini debit puncak naik sehingga debit puncak harus diturunkan. Dengan cara coba-coba harga Cp dapat diturunkan dari 1.0 menjadi 0.95 dan hasilnya ditunjukan pada Gambar 16.

Hasil kalibrasi dengan cara sederhana seperti ini memberikan hasil superposisi hidrograf HSS-ITB-1 dan HSS ITB-2 yang lebih mendekati hasil pengukuran. Perubahan harca Ct=0.25 menunjukan bahwa rumus time lag yang digunakan mungkin tidak cocok sehingga harus diganti dengan rumus time lag lain yang lebih sesuai untuk kondisi lokasi bendung

Tabel 13. Data pencatatan simultan hujan dan debit di bendung katulampa

Sumber : Waluyo Hatmoko, Puslitbang Air, 2010

Katulampa yang berada di daerah curam,

b. Kalibrasi dengan merubah Rumus Time Lag

Untuk memperbaiki hasil, perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dilakukan dengan menggunakan rumus time lag menurut cara USGS (Hydraulic Engineering Circular No. 22, 2009), yang selain memperhitungkan panjang dan kemiringan alur sungai, juga memperhitungkan kondisi pengembangan DAS. Dalam perhitungan ini harga parameter Faktor Pengembangan DAS (FPD=8). Ini berarti kondidi DAS Bendung Katulampa tidak terlalu baik.

Proses perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 dengan time lag menggunakan rumus USGS ditunjukan pada Tabel 9 dan Tabel 10, dan hidrograf akhir setelah superposisi akhir HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 ditunjukan pada Gambar 17. Dari gambar tersebut terlihat bahwa, untuk kasus inim rumus time lag menurut USGS memberikan hasil yang lebih mendekati hasil pengkuran.

c. Perubahan kondisi pengembangan DAS

Rumus time lag menurut USGS berisi parameter yang merepresentasikan Faktor Pengembangan DAS (Basin Development Factor). DAS yan belum berkembang ditandai dengan aliran yang terhambat, resapan besar, debit puncak yang kecil dan waktu puncak yang lambat. DAS yang telah berkembang ditanda dengan aliran yang lancar, resapan kecail debit puncak yang besar dan waktu puncak yang kecil.

Dalam perhitungan sebekumnya harga FPD = 8 menunjukan kondisi pengembangan DAS existing. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh Faktor pengembangan DAS ini terhadap debit yang terjadi, dilakukan perhitungan dengan harga FPD = 0 (Belum berkembang) da FPD = 12 (berkembang penuh) dan hasilnya ditunjukan pada Gambar 18.

Seperti terlihat pada Gambar 18 untuk FPD = 0 debit puncak yang relatif kecil dan waktu puncak yang lambat, sebaliknya untuk FPD = 12, debit puncak besar dan waktu puncak yang singkat. Ini menunjukan bhahwa rumus USGS secara kualitatif mampu mensimulasikan perubahan kondisi DAS. Untuk hasil yang lebih akurat, rumus time lag menurut SCS yang didalamnya berisi curve number akan lebih baik.

Untuk mendapatka hasil yang lebih akuran tentang harga-harga FPD yang digunakan, perrlu dilakukan penelitian lanjut untuk menentukan harga-harga FPD untuk berbagai konsisi DAS. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan model overland flow (aliran permukaan) dua dimensi yang bekerja berdasarkan persamaan Saint Venant atau Persamaan Gelombang Diffusi (Diffusion Wave) yang diselesaikan secara numerik dengan metoda selisih hingga, metoda elemen hingga atau metoda volume hingga.

Gambar 15. Perbandingan hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (time lag Cara Snyder) dengan hasil cara Snyder-Alexeyev, Nakayasu, Limantara, GAMA-1 dan hasil program HEC-HMS

Gambar 16. Hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (time lag Cara Snyder) harga standar Ct = 1.0 dirubah menjadi Ct = 0.25 dan Cp dirubah dari Cp = 1.0 menjadi Cp = 0.95.

Tabel 14. Tabel perhitungan HSS ITB-1 untuk DAS Katulampa

IV. Perhitungan HSS ITB-1 :

: Jumlah seluruh Kolom-6 (VHSS) jika dibagi (ADAS /1000) harus = 1

Tabel 15. Tabel perhitungan HSS ITB-2 untuk DAS Katulampa

IV. Perhitungan HSS ITB-2:

Gambar 17. Perbandingan hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (time lag Cara USGS) dengan hidrogrpah hasil pengukuran

Gambar 18. Pengaruh perubahan Faktor Pengembangan DAS penuh terhadap hidrograf hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2, mulai dari kondisi DAS masih baik (FPD = 0), kondsi telah berkembang (FPD = 6), dan DAS telah rusak (FPD = 12)

4.5 Hidrograf banjir DAS Cipunagara di lokasi rencana Waduk Sadawarna

Dalam kasus ini akan ditunjukan perbedaan antara hidrograf banjir DAS Cipunagara di lokasi rencana Waduk Sadawana yang dibagi menjadi beberapa sub-DAS (semi distributed model) yang dihitung dengan HEC-HMS dengan hasil perhitungan DAS Waduk Sadawarna (lumped model) yang dihitung dengan cara ITB.

Data karateristik DAS ditunjukan pada Tabel 16 sedang gambar skematik DAS ditunjukan Gambar 19. Harga Time lag untuk tiap-tiap Sub-DAS dihitung dengan cara Snyder (Ct=1.2, Cp=0.59). Harga Luas DAS dan Time lag tersebut selanjutnya dimasukan kedalam program HEC-HMS.

Penelusuran banjir dari tiap-tiap Sub-DAS melalui sungai (River Routing) pada program HEC-HMS dilakukan dengan cara Muskingum-Cunge Standar untuk bentuk sungai prismatis, kemiringan talud sungai H:V=2:1, kekasaran Manning 0.033 sedang data-data sungai lainnya ditunjukan pada Tabel 17.

Distribusi hujan efektif yang digunakan ditunjukan pada Tabel 18, dimana terlihat bahwa distribusi hujan pada Tabel 18 dimulai pada jam ke 6.

Hidrograf banjir PMF hasil perhitungan HEC-HMS untuk sub-DAS Cipunagara hulu ditunjukan pada Gambar 20. Pada Gambar 21 ditunjukan debit banjir dititik J3 yaitu pertemuan antara sungai Cipunagara dan Cikarontang. Akhirnya debit banjir dilokasi titik J1, yaitu lokasi Rencana Waduk Sadawarna ditunjukan pada Gambar 22. Pembaca dapat memeriksa hasil-hasil perhitungan tersebut dengan data-data yang diberikan pada Tabel 17 sampai dengan Tabel 18.

Tabel 16. Karateristik DAS Waduk Sadawarna

Tabel 17. Karakteristik ruas sungai

Perhitungan dengan cara ITB dilakukan dengan data DAS Waduk Sadawarna dianggap hanya terdiri dari satu DAS tunggal dengan luas 331.058 km² dan panjang sungai 41.618 km. Perbandingan hasil perhitungan program HEC-HMS (semi distributed model) dan Cara ITB (lumped model) ditunjukan pada Gambar 23.

Dari Gambar 23 terlihat bahwa perhitungan banjir terdistribusi dengan Software HEC-HMS, ternyata memberikan waktu puncak banjir yang lebih awal dan debit puncak banjir yang lebih tinggi dibanding hasil perhitungan banjir DAS tunggal (lumped) dengan cara ITB. Hasil ini wajar karena karena Sub-DAS Cikaramas dan Sub-DAS Cipunagara Hilir memiliki pusat Sub-DAS yang berjarak lebih dekat ke lokasi rencana waduk Sadawarna, maka puncak banjir dari kedua Sub-DAS tersebut akan datang lebih awal dibanding banjir yang datang dari Sub-DAS Cikarontang dan Cipunagara Hulu.

Untuk melihat pengaruh perubahan harga Koefisien Ct, misalkan harga Ct dirubah menjadi 0.83. Tabel perhitungan untuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 untuk harga Ct=1.00 dan Ct=0.83, ditunjukan pada Tabel 19 dan Tabel 20. Hasil superposisi hidrograf untuk distribusi hujan pada Tabel 18 ditunjukan pada Gambar 23 dan Gambar 24. Dari hasil pada Gambar 23 dan Gambar 24 terlihat bahwa dengan merubah harga Ct dari 1.0 menjadi 0.83 mengakibatkan waktu puncak banjir terjadi lebih awal. Akibatnya pada Gambar 24 terlihat bahwa kurva hidrograf banjir hasil perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 menjadi lebih mendekati hasil perhitungan dengan software HEC-HMS.

Jika kurva hidrograf hasil superposisi HSS ITB-1, HSS ITB-2 dan HEC-HMS pada Gambar 24 dintegrasikan secara numerik terhadap waktu, akan didapat volume hidrograf banjir\ untuk masing-masing hidrograf. Jika masing-masing volume hidrograf tersebut dibagi dengan luas DAS, maka akan didapat tinggi limpasan (Direct Runoff) yang jika dihitung rasionya terhadap Tinggi Total Hujan effektif maka hasilnya harus mendekati 100% dimana rasio hasil

Tabel 18. Distribusi hujan rencana

Gambar 19. Model HEC-HMS DAS Cipunagara di lokasi Bendungan Sadawarna

Gambar 20. Hidrograf Sub-DAS Cipunagara Hulu (PMF)

Gambar 21. Hidrograf di pertemuan Cipuagara dan Cikarontang (PMF)

Gambar 22. Hidrograf di lokasi Rencana Bendungan Sadawarna (PMF)

Tabel 19. Tabel perhitungan HSS ITB-1 untuk DAS Cipunagara

IV. Perhitungan HSS ITB-1:

Tabel 20. Tabel perhitungan HSS ITB-2 untuk DAS Cipunagara

IV. Perhitungan HSS ITB-2:

Gambar 23. Perbandingan hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (Lumped, time lag Cara Standard C = 1.00, Cp = 1.00) dengan hidrograf hasil program HEC-HMS (semi-distributed, Snyder, Cp = 0.59)

Gambar 24. Perbandingan hasil HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 (Lumped, time lag Cara Standard, Ct = 0.82, Cp = 1.0) dengan hidrograf hasil program HEC-HMS (semi-distributed, Snyder, Cp = 0.59)

HSS ITB-1 = 99.98%, rasio untuk HSS ITB-2 = 99.59% dan rasio untuk hasil HEC-HMS = 99.35%.

Dari Gambar 23 terlihat bahwa perhitungan banjir terdistribusi dengan Software HEC-HMS, ternyata memberikan waktu puncak banjir yang lebih awal dan debit puncak banjir yang lebih tinggi dibanding hasil perhitungan banjir DAS tunggal (lumped) dengan cara ITB. Hasil ini wajar karena karena Sub-DAS Cikaramas dan Sub-DAS Cipunagara Hilir memiliki pusat Sub-DAS yang berjarak lebih dekat ke lokasi rencana waduk Sadawarna, maka puncak banjir dari kedua Sub-DAS tersebut akan datang lebih awal dibanding banjir yang datang dari Sub-DAS Cikarontang dan Cipunagara Hulu.

Untuk melihat pengaruh perubahan harga Koefisien Ct, misalkan harga Ct dirubah menjadi 0.83. Tabel perhitungan untuk HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 untuk harga Ct=1.00 dan Ct=0.83, ditunjukan pada Tabel 19 dan Tabel 20. Hasil superposisi hidrograf untuk distribusi hujan pada Tabel 18 ditunjukan pada Gambar 23 dan Gambar 24. Dari hasil pada Gambar 23 dan Gambar 24 terlihat bahwa dengan merubah harga Ct dari 1.0 menjadi 0.83 mengakibatkan waktu puncak banjir terjadi lebih awal. Akibatnya pada Gambar 24 terlihat bahwa kurva hidrograf banjir hasil perhitungan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 menjadi lebih mendekati hasil perhitungan dengan software HEC-HMS.

Jika kurva hidrograf hasil superposisi HSS ITB-1, HSS ITB-2 dan HEC-HMS pada Gambar 24 dintegrasikan secara numerik terhadap waktu, akan didapat volume hidrograf banjir\ untuk masing-masing hidrograf. Jika masing-masing volume hidrograf tersebut dibagi dengan luas DAS, maka akan didapat tinggi limpasan (Direct Runoff) yang jika dihitung rasionya terhadap Tinggi Total Hujan effektif maka hasilnya harus mendekati 100% dimana rasio hasil HSS ITB-1 = 99.98%, rasio untuk HSS ITB-2 = 99.59% dan rasio untuk hasil HEC-HMS = 99.35%.

5. Kesimpulan

Berdasarkan hasil-hasil yang telah diuraikan pada bengian sebelumnya, terdapat beberapa kesimpulan dan saran sebagai berikut :

• 1. Perhitungan banjir dengan HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 memerlukan data DAS minimal dan bentuk kurva hidrograf satuan yang relatif sederhana, namun hasilnya cukup akurat yang tercermin dari rasio tinggi limpasan terhadap tinggi hujan mendekati 100 persen.
• 2. Prosedure perhitungan telah dilengkapi dengan koefisien Ct dan Cp yang diperlukan untuk proses kalibrasi terhadap hasil hidrograf lain hasil pengukuran atau hasil perhitungan dengan cara

• lain. Ct dimaksudkan untuk merubah harga Tp dan Cp dimasukkan untuk merubah harga Qp
• 3. Untuk selanjutnya prosedur perhitungan ini perlu dituangkan dalam bentuk program komputer (FORTRAN, Pascal, C++, Delphi dan lain-lain), agar dapat digunakan untuk menghitung hidrograf banjir dengan input hujan dalam bentuk time series yang sangat panjang yang proses super posisinya sangat sulit, jika dilakukan dengan menggunakan program Spread Sheet (Microsoft Excell).
• 4. HSS ITB-1 dan HSS ITB-2 diharapkan dapat melengkapi hidrograf satuan sintetis (HSS) yang sudah ada dan dapat digunakan untuk menghitung debit banjir rencana yang diperlukan berbagai kegiatan perencanaan sumber daya air di Indonesia.

6. Ucapan Terima Kasih

Kami mengucapkan terima kasih kepada Lembaga Penelitian, Institut Teknologi Bandung atas dukungan dana untuk penelitian "Prosedur Umum Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) untuk Perhitungan Hidrograf Banjir Rencana. Studi Kasus Pengembangan HSS ITB-1 Dan HSS ITB-2". yang diberikan melalui Program Riset Peningkatan Kapasitas ITB 2010.