debit metode rasional

Download Debit Metode Rasional

Post on 10-Jul-2015

127 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

METODE RASIONALOleh: Muh. Ansar, SP., M.Si.

PENDAHULUANLatar Belakang Luas hutan yang ideal untuk menunjang keseimbangan ekosistem seperti tercantum dalam Undang-Undang (UU) Nomor 41 Tahun 1999 tentang Kehutanan adalah minimal harus 30 persen dari luas wilayah. Dengan luasan tersebut diharapkan sebagian curah hujan yang turun pada musim hujan dapat disimpan dalam lapisan tanah, dan dialirkan sebagai aliran dasar (base flow) pada musim kemarau. Fluktuasi debit sungai pada sebagian besar daerah aliran sungai (DAS) di Indonesia cenderung meningkat, yaitu relatif besar pada musim hujan (seringkali menyebabkan banjir) dan relatif kecil pada musim kemarau (seringkali menyebabkan kekeringan). neraca air sepanjang tahun. Perubahan tata guna lahan daerah aliran sungai (DAS) memberikan pengaruh cukup dominan terhadap debit banjir. Fenomena tersebut juga terjadi di Sub DAS Kertek yang merupakan bagian wilayah DAS hulu yang berada di Kabupaten Wonosobo Provinsi Jawa Tengah. Kawasan Sub DAS Kertek merupakan daerah tangkapan air hujan (catchments area) bagi sungai Kertek yang mempunyai peranan strategis sebagai penyumbang aliran air (aliran bawah dan aliran permukaan). sehingga keberadaannya sebagai kawasan resapan air menjadi sangat diperhatikan. Namun saat ini kondisi Sub DAS Kertek yang berada di kawasan hulu telah mengalami perubahan tata guna lahan dari kawasan non terbangun (hutan) menjadi kawasan terbangun (pertanian dan pemukiman). Hal ini berakibat air hujan yang jatuh di kawasan Sub DAS Kertek tidak banyak lagi yang dapat meresap kedalam tanah melainkan lebih banyak melimpas (run-off) sehingga meningkatkan debit banjir di sungai Kertek terutama di hilir sungai. Perubahan tata guna lahan pada kawasan konservasi menjadi kawasan terbangun dapat menimbulkan banjir, tanah longsor dan kekeringan. Banjir adalah aliran/genangan air yang Kondisi ini memberikan gambaran tentang telah terjadinya kerusakan DAS yang berdampak terhadap permasalahan surplus/defisit

1

menimbulkan kerugian ekonomi atau bahkan menyebabkan kehilangan jiwa (Asdak 2004). Aliran/genangan air ini dapat terjadi karena adanya luapan-luapan pada daerah di kanan atau kiri sungai akibat alur sungai tidak memiliki kapasitas yang cukup bagi debit aliran yang lewat (Sudjarwadi 1987). Hal tersebut terjadi karena pada musim penghujan air hujan yang jatuh pada daerah tangkapan air (catchments area) tidak banyak yang dapat meresap ke dalam tanah melainkan lebih banyak melimpas sebagai debit air sungai. Jika debit sungai ini terlalu besar dan melebihi kapasitas tampang sungai, maka akan meyebabkan banjir. Nilai rasio debit sungai maksimum (terjadi pada musim hujan) dan debit minimum (terjadi pada musim kemarau) menunjukkan efektifitas suatu daerah aliran sungai dalam menyimpan surplus air pada musim hujan yang kemudian dapat dialirkan pada musim kemarau. Indikator ini juga dapat ditunjukkan oleh hidrograf satuan (unit hydrograph) sungai yang bersangkutan. Semakin curam hidrograf satuan suatu sungai menunjukkan bahwa debit limpasan semakin besar sedangkan aliran dasar (base-flow) semakin kecil. Debit limpasan menyebabkan banjir pada musim hujan, sedangkan aliran dasar menghasilkan debit aliran sungai pada musim kemarau. Peningkatan debit banjir juga dapat berdampak pada kegagalan bangunan pengendali banjir, seperti waduk, bendung, tanggul, dan saluran drainase. Hal ini disebabkan karena bangunan pengendali banjir tidak mampu menahan beban gaya akibat debit banjir yang telah mengalami peningkatan akibat perubahan tata guna lahan. Tujuan Tujuan tulisan ini adalah untuk mengkaji salah satu metode prediksi debit aliran permukaan, yaitu metode rasional yang diterapkan untuk memprediksi aliran permukaan yang terjadi pada Sub DAS Kertek, Kabupaten Wonosobo, Provinsi Jawa Tengah.

2

METODOLOGIMetode Rasional Menurut Wanielista (1990) metode Rasional adalah salah satu dari metode tertua dan awalnya digunakan hanya untuk memperkirakan debit puncak (peak discharge). Ide yang melatarbelakangi metode Rasional adalah jika curah hujan dengan intensitas I terjadi secara terus menerus, maka laju limpasan langsung akan bertambah sampai mencapai waktu konsentrasi (Tc). Waktu konsentrasi Tc tercapai ketika seluruh bagian DAS telah memberikan kontribusi aliran di outlet. Laju masukan pada sistem (IA) adalah hasil dari curah hujan dengan intensitas I pada DAS dengan luas A. Nilai perbandingan antara laju masukan dengan laju debit puncak (Qp) yang terjadi pada saat Tc dinyatakan sebagai run off coefficient (C) dengan (0 C 1) (Chow 1988). Hal di atas diekspresikan dalam formula Rasional sebagai berikut ini (Chow, 1988) : Q = 0,277 C I A (1) Keterangan : Q C I A : debit puncak (m3/dtk) : koefisien run off, tergantung pada karakteristik DAS (tak berdimensi) : intensitas curah hujan, untuk durasi hujan (D) sama dengan waktu konsentrasi (Tc) (mm/jam) : luas DAS (km2)

Konstanta 0,277 adalah faktor konversi debit puncak ke satuan (m3/dtk) (Seyhan, 1990). Beberapa asumsi dasar untuk menggunakan formula Rasional adalah sebagai berikut (Wanielista 1990) : a. b. c. d. Curah hujan terjadi dengan intensitas yang tetap dalam satu jangka waktu tertentu, setidaknya sama dengan waktu konsentrasi. Limpasan langsung mencapai maksimum ketika durasi hujan dengan intensitas yang tetap, sama dengan waktu konsentrasi. Koefisien run off dianggap tetap selama durasi hujan. Luas DAS tidak berubah selama durasi hujan.

3

Koefisien Limpasan (runoff coeffisien) (C) Dalam penghitungan debit banjir menggunakan Metode Rasional diperlukan data koefisien limpasan (runoff coeffisien). Koefisien limpasan adalah rasio jumlah limpasan terhadap jumlah curah hujan, dimana nilainya tergantung pada tekstur tanah, kemiringan lahan, dan jenis penutupan lahan. Pada daerah aliran sungai (DAS) berhutan dengan tekstur tanah liat berpasir, nilai koefisien limpasan berkisar antara 0,10 0,30. Pada lahan pertanian dengan tekstur tanah yang sama, nilai koefisien limpasan adalah 0,30 0,50. Dalam tulisan ini data koefisien limpasan disesuaikan dengan kondisi lapangan seperti pada Lampiran Tabel 1, 2, dan 3. Intensitas hujan (I) Perhitungan debit banjir dengan metode rasional memerlukan data intensitas curah hujan. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu di mana air tersebut terkonsentrasi (Loebis 1992). Intensitas curah hujan dinotasikan dengan huruf I dengan satuan mm/jam. Durasi adalah lamanya suatu kejadian hujan. Intensitas hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak sangat luas. Hujan yang meliputi daerah luas, jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan ditumpahkan dari langit. Sri Harto (1993) menyebutkan bahwa analisis IDF memerlukan analisis frekuensi dengan menggunakan seri data yang diperoleh dari rekaman data hujan. Jika tidak tersedia waktu untuk mengamati besarnya intensitas hujan atau disebabkan oleh karena alatnya tidak ada, dapat ditempuh cara-cara empiris dengan mempergunakan rumus-rumus eksperimental seperti rumus Talbot, Mononobe, Sherman dan Ishigura (Suyono dan Takeda 1993). Intensitas hujan adalah volume rata-rata curah hujan yang terjadi selamasatu unit waktu (mm/jam). Intensitas hujan juga bisa diekspresikan sebagai

4

intensitas sesaat atau intensitas rata-rata selama kejadian hujan. Intensitas rata-rata curah hujan secara umum dirumuskan sebagai berikut :i= P Td

(2)

Keterangan : i = intensitas hujan (mm/jam) P = jumlah hujan (mm) Td = lama hujan (jam) Pada tulisan ini digunakan data hujan dari alat pencatat hujan otomatis yang terpasang pada alat pencatat tinggi muka air (Automatic Water Level Recorder (AWLR)) yang terpasang di outlet DAS Kertek. Waktu konsentrasi (Tc) dapat dihitung berdasarkan persamaan Kirpich, 1940 dalam Chow, et. al, 1988 sebagai berikut. Tc = 3,97*L0.77*S-0.385 ... (3) Keterangan : Tc L S = waktu konsentrasi (jam); = panjang sungai (km); = landai sungai (m/m). Luas DAS (A) Wilayah Sub DAS Kertek ditentukan berdasarkan batas-batas tangkapan hujan dalam peta topografi skala 1 : 50.000. Batas dari DAS ditentukan dengan melihat garis batas DAS dan berdasarkan garis ketinggian dan arah aliran air. Luas DAS dihitung melalui analisis SIG (sistem informasi geografis) dengan menggunakan software ArcView GIS 3.3.

5

ANALISIS DATAAnalisis Koefisien Limpasan (runoff coeffisien) Penggunaan lahan di Sub DAS Kertek disajikan pada Tabel 1. Sementara itu peta kenampakan relief dan penggunaan lahan Sub DAS Kertek disajikan pada Gambar 1 dan 2. Tabel 1. Penggunaan Lahan Di DAS Kertek No. 1. 2. 3. Penggunaan Lahan Tembakau/Jagung Teh Jalan Total Perhitungan koefisien aliran Luas m2 308.000 47.500 6.200 361.700 permukaan dilakukan % 85,2 13,1 1,7 100,0 dengan

memperhitungkan proporsi luas penggunaan lahan, kelerengan dan periode ulang serat jenis tanah. Diperkirakan untuk wilayah Sub DAS Kertek, kelerengan untuk pertanian dibagi menjadi dua bagian yaitu curam dan sedang dan jenis tanah di lokasi tersebut adalah liat dan lempung berdebu. Perhitungan koefisien aliran permukaan adalah sebagai berikut : C DAS = (%wilayah L. curam x ((C pertanian + C jenis tanah)/2)) + (%wilayah L. sedang x ((C pertanian + C jenis tanah)/2)) + (%wilayah jalan x C jalan)

Untuk T = 2 tahun C DAS = (50% x ((0.39+0.70)/2)) + (48.3% x ((0.35+0.60)/2)) + (1.7% x 0.73) = 0.51 Untuk T = 5 tahun C DAS = (50% x ((0.42+0.70)/2)) + (48.3% x ((0.38+0.60)/2)) + (1.7% x 0.77) = 0.53

6

Gambar 1. Kenampakan Relief Sub DAS Kertek

Gambar 2. Peta Penggunaan Lahan Di Sub DAS Kertek

7

Analisis Curah Hujan Jumlah hujan di Sub DAS Kertek berkisar antara 2000 - 3000 mm pertahun, dengan bulan - bulan