LAPORAN PRAKTIKUMHIDROLOGI SUNGAI(GEL 0209)

OlehNama:Rusma Prima RokhmaningtyasNIM:12/330873/GE/07280Kelompok:Rabu, 13.00-15.00Asisten:1. Febriyan Rachmawati, S.Si2. Desy Wahyuning Tyas, S.Si

LABORATORIUM HIDROLOGI DAN KUALITAS AIRFAKULTAS GEOGRAFIUNIVERSITAS GADJAH MADAYOGYAKARTA2014STUDI PERBANDINGAN ANTARA HIDROGRAF SCS-CN (SOIL CONSERVATION SERVICE-CURVE NUMBER) DAN METODE RASIONAL(Studi Kasus di Sub-DAS Belik, DAS Kali Belik, Yogyakarta)

, , , , Jurusan Geografi Lingkungan, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur, Yogyakarta, IndonesiaEmail:ahmedpriyos@yahoo.co.id

ABSTRAKDebit puncak merupakan sebuah infromasi penting dalam kaitannya dengan banjir, baik sebagai pendugaan maupun untuk pencegahan serta penanggulangan banjir pada suatu Daerah Aliran Sungai.metode yang dapat digunakan untuk mengukur debit puncak tersebut adalah dengan model rasional dan model SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number. penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya debit puncak pada daerah kajian yaitu sub-DAS Belik serta membandingkan hasil dari perhitungan dua metode tersebut. Kedua metode tersebut baik metode rasional maupun SCS-CN cocok digunakan pada daerah kajian yang mempunyai distribusi dan curah hyjan yang seragam. Metode rasional dipengaruhi oleh faktor koefisien run off, intensitas curah hujan, dan luas DAS. Sedangkan metode SCS-CN dipengaruhi oleh parameter penggunaan lahan, tekstur tanah, dan tingkat kelembaban tanah saat terjadi hujan. Kata kunci: Debit puncak, model rasional, model SCS-CN

PENDAHULUANDaerah Aliran Sungai (DAS) adalah daerah yang dibatasi oleh punggung-punggung gunung/pegunungan dimana air hujan yang jatuh di daerah tersebut akan mengalir menuju sungai utama pada suatu titik/stasiun yang ditinjau. DAS ditentukan dengan menggunakan peta topografi yang dilengkapi dengan garis-garis kontur (Triatmodjo, 2008). Daerah Aliran Sungai (DAS) berfungsi sebagai pemasok air dengan kualitas dan kuantitas yang baik. Debit aliran adalah satuan pendekatan nilai-nilai hidrologis yang ada di lapangan. potensi sumberdaya suatu Daerah Aliran Sungai dapat ditentukan dari pengukuran debit aliran , sehingga pengukuran debit aliran penting dilakukan untuk monitoring dan evaluasi neraca air suatu kawasan melalui potensi sumberdaya tersebut.

Debit puncak disebut juga debit kritis salah satu oenyebab terjadinya banjir. Terjadinya debit puncak yaitu ketika seluruh aliran permukaan pada Daerah Aliran Sungai mencapai titik outlet (Asdak, 1002). Faktor utama yang berpengaruh terhadap debit puncak yaitu karakteristik hujan dan karakteristik Daerah Aliran Sungai. Karakteristik hujan meliputi lama, jumlah, intensitas, dan distribusi hujan. Sedangkan karakteristik Daerah Aliran Sungai meliputi ukuran, bentuk, topografi, jenis tanah, geologi, dan penggunaan lahan (Pramono et al, 2009). Hujan merupakan input penting dalam komponen siklus hidrologi. Hal ini dikarenakan limpasan permukaan, interflow (aliran antara) dan groundwater (airtanah) dipengaruhi oleh jumlah kedalaman hujan (Sri Harto, 1993). Karakteristik hujan juga akan dipengaruhi oleh intensitas hujan, durasi dan frekuensi hujan. Oleh karena itu, hujan dan debit aliran merupakan suatu komponen yang saling berpengaruh.

Debit puncak dikaji sebagai rangkaian dari pengendalian banjir dan perancangan bangunan pengendali debit banjir. Pengukuran debit puncak aliran dapat dilakukan dengan berbagai metode seperti metode Rasional dan model SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number) (Rahim, 2006).

Daerah kajian adalah Daerah Aliran Sungai (DAS) Belik. Daerah Aliran Sungai (DAS) Belik terletak pada daerah administrasi Kota Yogyakarta, Kabupaten Sleman dan Kabupaten Bantul. Titik pengamatan berada pada koordinat 49M X: 432759 Y:9135196. Titik ini termasuk pada bagian tengah menuju ke hilir aliran Sungai Belik. Jika dilihat secara umum, titik pengamatan berada pada kawasan permukiman padat tengah kota. perkotaan merupakan pusat kegiatan manusia yang mengalami perkembangan infrastruktur yang pesat sehingga alih fungsi lahan pun terjadi. Alih fungsi lahan akan berpengaruh terhadap retensi dan penurunan resapan air.Tujuan dari penelitian ini adalah:1. Mengetahui debit puncak saluran Kali Belik dengan menggunakan model rasional dan model SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number).2. Mengetahui pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap debit puncak sub-DAS Kali Belik.Daerah Aliran Sungai yang kecil dapat diperkirakan debit puncaknya dengan menggunakan metode rasional. Kecilnya Daerah Aliran Sungai dipengaruhi oleh distribusi hujan yang dianggap seragam dalam satu ruang dan waktu, selain itu durasi hujan melebihi waktu konsentrasi. Rumus dari metode rasional yaitu: (Triadmodjo, 2008)Qp = 0,278 x C x I x Adengan Qp merupakan debit puncak untuk suatu hujan tertentu dalam m3 detik-1; C merupakan koefisien pengaliran atau run off; I merupakan intensitas curah hujan; dan A merupakan luas Daerah Aliran Sungai dalam hektar.Koefisien pengaliran (C) adalh nisbah antara laju puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor utama yang berpengaruh adalah laju infiltrasi tanah, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan. nilai C umumnya sudah diklasifikasikan berdasarkan penelitian terdahulu yang telah ada (Arsyad, 2010). Intensitas hujan (I) adalah banyaknya curah hujan per satuan waktu. intensitas hujan berbeda-beda bergantung pada lamanya hujan. hubungan antara intensitas hujan dan debit puncak berbanding lurus (Sosrodarsono, dkk, 2006). Persamaan untuk menghitung intensitas hujan yaitu:

I = (R/24) x)

dengan R merupakan hujan harian dalam mm dan Tc merupakan waktu konsentrasi dalam jam.

Metode SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number) digunakan untuk menentukan debit puncak pada suatu Daerah Aliran Sungai yang mempunyai curah hujan seragam. persamaan untuk menentukan debit puncak dengan metode ini yaitu:Qp = 0.0021 x Q x A/Tpdengan Qp merupakan laju puncak aliran permukaan dalam ; Q merupakan volume aliran permukaan dalam mm; A merupakan luas Daerah Aliran Sungai dalam hektar; dan Tp merupakan waktu puncak dalam jam. Waktu untuk menuju mencapai laju puncak diperoleh berdasarkan persamaan berikut:Tp = D/2 + O,6Tcdengan D merupakan lamanya hujan dalam jam dan Tc merupakan waktu konsentrasi dalam jam.Model SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number) menggunakan parameter kelompok hidrologi tanah dan kondisi kelembaban tanah. Berikut merupakan nilai CN (Curve Number) beberapa penggunaan lahan untuk menentukan kelompok hidrologi tanah:Tabel 1. Nilai CN pada Beberapa Penggunaan Lahan Menurut HSG

Klasifikasi penggunaan lahan dalam model SCS-CN akan mempengaruhi besarnya aliran permukaan. Hal ini tentu juga akan berpengaruh terhadap tingkat infiltrasi tanah. Kalsifikasi kompleks penutup lahan terdiri dari tiga faktor yaitu penggunaan tanah, perlakuan, atau tindakan yang diberikan serta keadaan hidrologi.Selain itu juga digunakan parameter kelembaban tanah dengan menggunakan Tabel Penentuan Antecedent Moisture Condition (AMC) berikut ini:Tabel 2. Penentuan Antecedent Moisture Condition (AMC)AMC Jumlah curah hujan pada 5 hari sebelumnyaKelembaban

AMC I Kurang dari 35 mm Kering

AMC II 35 52,5 mm Normal

AMC III Lebih dari 52,5 mm Basah

Sumber : McCuen (1989)Kandungan airtanah sebelumnya mempengaruhi volume dan laju aliran permukaan. mengingat pentingnya pengaruh faktor ini maka SCS menyusun tiga kondisi kandungan airtanah seperti pada tabel 2. Kondisi kandungan airtanah tersebut yang disebut sebagai Antecedent Moisture Condition (AMC). Tabel 2 menunjukkan batas besar curah hujan dan keadaan tanah untuk ketiga kondisi (McCuen, 1982 dalam Arsyad, 2010).METODOLOGI PENELITIANPenelitian dilakukan pada saluran DAS Belik bagian tengah menuju hilir di satu titik pengukuran yaitu di Jl. Pramuka, Kecamatan Umbulharjo, Kota Yogyakarta. Metode penelitian terdiri dari tahap pra survei, survei, dan pengolahan data.Tahap Pra SurveiTahap pra survei dilakukan sebelum pengukuran langsung di lapangan dan analisis data. Tahap ini meliputi penyediaan data sekunder yang terdiri dari citra dan data jaringan drainase Belik, interpretasi peta RBI dan citra Google Sattelite untuk membatasi wilayah kajian, serta delineasi daerah aliran Kali Belik melalui data jaringan drainase Belik menggunakan software ArcGIS 10.1Tahap SurveiTahap survei ini menghasilkan:a. Data primer yang didapat dari pengukuran langsung di lapangan. Pengukuran yang dilakukan adalah debit saluran metode slope area method. Pengukuran ini meliputi luas penampang saluran, kedalaman saluran, kemiringan saluran, perimeter, kecepatan aliran, dan kondisi dasar saluran berdasarkan kekasaran Manning.b. Data sekunder yang didapat dari acara praktikum sebelumnya yang terdiri dari curah hujan, data tekstur tanah, dan data penggunaan lahan daerah sekitar drainase Belik.

Tahap Pengolahan DataData primer dan sekunder diolah dan dianalisis sesuai dengan tujuan pengamatan. Pengolahan data ini juga menggunakan metode perhitungan. Hasil analisis dan pengolahan data disajikan dalam bentuk tabel, grafik, dan gambar.Perhitungan dilakukan dengan menggunakan dua metode yaitu metode SCS-CN dan metode rasional. Kedua metode tersebut dibandingkan sehingga menghasilkan debit limpasan, karena kedua parameter dari metode ini umumnya sama.Data curah hujan harian maksimum tahunan diambil dari Stasiun Klimatologi Adisutjipto yang paling dekat dengan lokasi penelitian. Data yang dipakai berjumlah sepuluh data dengan 10 tahun pengamatan (1991-2000). Berikut ini adalah rekapitulasi data curah hujan, dapat dilihat pada tabel berikut:Tabel 3. Data Curah Hujan Harian Maksimum TahunanTAHUNCHmax tahunan (mm)

1991127,2

1992110

199368,4

1994125,6

1995121

1996112

199781

1998106

199991

2000691

Metode SCS-CNPerhitungan debit limpasan metode SCS-CN menggunakan nilai CN (Curve number) yang tergantung dengan tipe tanah dan penggunaan lahan daerah penelitian. Penggunaan lahan yang ada di sekiktar titik pengamatan adalah pemukiman, kelas hidrologi tanahnya adalah D, dan tekstur tanahnya berupa lempung pasiran, sehingga nilai CN adalah 84. Nilai Tlag adalah 64,7 jam, dan nilai tp adalah 65,2 jam dengan luas daerah kajian yaitu 0,0296 km2 sehingga nilai Qp adalah 0,00094. Bangkitan hidrograf limpasan langsung DAS Belik metode SCS-CN dengan periode ulang dapat dilihat pada lampiran 2.(PERSAMAAN Tlag, Tr, tp, Qp)Tlag = (jam) ...(1)Tr ditentukan yaitu 1 jam, artinya hujan efektif yang digunakan pada mononobe adalah jam-jaman.tp = + Tlag ....(2)Qp = ....(3)Metode RasionalTata guna lahan daerah pengamatan SubDAS Belik diperhatikan dalam metode rasional, seperti pada tabel di bawah ini:Tabel 4. Data Tata Guna Lahan SubDAS Belik Jl. PramukaNoKondisi SungaiLuasNilai C

1Permukiman0,0230,65

2Aspal0,000680,8

Sesuai dengan data dari tabel 2 maka koefisien pengaliran (Ck) adalah 0,52. Debit limpasan dihitung dengan data tambahan Intensitas curah hujan (I) periode ulang tertentu.Ck= ...(4)

Tabel 5. Intensitas curah hujan periode ulang tahunanPeriode UlangI

224,35866

542,52697

1052,02878

2059,87487

T = (0,01947 x (Panjang subDAS0,77) x (Kemiringan-0,385)) ...(5a) (mm/jam) .....(5b)Qp = 0,278 x Ck x I x Luas DAS ...(6)Tabel 6. Debit Puncak Metode Rasional dan SCS-CNPUQp RasionalQp SCS CN

20,100,15

50,180,27

100,220,33

200,260,38

HASIL DAN PEMBAHASANSalah satu tujuan pengelolaan DAS adalah untuk mengoptimalkan kondisi hidrologi. Kondisi sistem air dapat diidentifikasi dari sungai alam sebagai output DAS. Banjir yang terjadi di suatu DAS adalah salah satu contoh diperlukannya manajemen DAS, dalam kasus ini banjir sering sekali terjadi pada daerah pengamatan yang dilakukan yakni berlokasi di kali Belik. Kali Belik yang berada di Kota Yogyakarta, merupakan sungai kecil yang berhulu di sebelah utara kampus UGM melewati sebelah timur kampung Sagan, Klitren, Danukusuman kemudian masuk ke sungai Gajah Wong. Daerah tangkapan hujannya mulai dari daerah Karangwuni, sekitar kampus UGM dan UNY sampai dengan daerah Umbulharjo. Daerah tangkapan hujan tersebut sekitar 90% merupakan daerah terbangun. Kondisi ini akibat perkembangan yang pesat di daerah perkotaan memberikan berbagai konsekuensi dari sisi hidrologi. Perubahan lahan terbangun seperti pemukiman, bangunan-bangunan yang lain, jalan dan lain-lain. Perubahan penggunaan lahan ini akan mengubah fungsi lahan sebagai satu kesatuan proses hidrologi, yakni lahan-lahan yang awalnya menyerap air menjadi kedap air. Air hujan yang jatuh di permukaan lahan, seharusnya sebagian bear masuk ke dalam tanah sebagai sumber air tanah. Namun, adanya kegiatan pembutan prasarana fisik untuk memenuhi fasilitas perkotaan, sebagian hujan yang jatuh di permukaan lahan menjadi aliran permukaan. Peningkatan aliran permukaan tidak didukung oleh fasilitas saluran buangan air hujan menuju ke sistem sungai. Akibatnya, saluran buangan tidak dapat menampung, dan akhirnya meluap di jalan-jalan utama perkotaan.Daerah kajian pengamatan yang dilakukan di kawasan Jl Pramuka-Giwangan disinyalir sebagai daerah hulunya kali Belik berkoordinat 49 m 432759 dan 9135190. Daerah kajian seluas 0,0296 km2 memiliki relief yang datar karna keberadaannya di daerah perkotaan dengan kemiringan drainase 2o. Keadaan kali Belik saat dijumpai di tempat kejadian hanya memiliki tinggi kedalaman air sebesar 7 cm dengan material dasar yang ada berupa pasiran dan kerikil. Dijumpai beberapa sampah dan vegetasi rerumputan sebagai faktor parameter penghalang saat mengetahui kecepatan airnya yaitu sebesar 38 detik, sehingga kecepatan air sebesar 0,177 m/sBerdasarkan pendekatan perhitungan banjir metode sederhana yaitu menggunakan metode SCSCN dan rasional. Hasil perhitungan debit yang didapat tidak begitu jauh berbeda yakni pada kala ulang 2 tahun untuk metode rasional didapat besar debit sebesar 0.10, pada kala ulang 5 tahun sebesar 0.18, pada kala ulang 10 tahun sebesar 0.22 dan kala ulang 20 tahun sebesar 0.26 m/dt. Sedangkan untuk metode SCS CN didapat debit pada kala ulang 2 tahun sebesar 0.15, pada kala ulang 5 tahun sebesar 0.27, pada kala ulang 10 tahun 0.33 dan pada kala ulang 20 tahun sebesar 0.38 m/dt. Artinya menandakan bahwa hasil debit yang didapat baik untuk tahun 2 sampai 20 tahun pada daerah hulu kali Belik tidak begitu beresiko terhadap terjadinya luapan banjir dan mampu menampung air hujan apabila dilihat dari nilai debitnya yang kecil. Tetapi sangat besar kemampuan kali belik bisa terjadi banjir didaerah hulu apabila besar hujan yang turun dalam durasi hujan tertentu karena semakin besar hujan akan semakin besar debit aliran yang terjadi. Mungkin lebih tepatnya sering terjadi genangan air hujan di jalan-jalan akibat luapan air pada kali Belik yang mengalir diselokan-selokan. Umumnya genangan air hujan di jalan-jalan tersebut, tidak membutuhkan waktu yang lama. Walaupun tidak lama menggenangi jalan, namun tetap mengganggu pemakai jalan. Air hujan yang tidak tertampung pada saluran buangan, menggenangi jalan dan mengalir menuju sistem sungai. Lahan di sekitar sungai akibat perkembangan kota, mengalami perubahan juga. Kebutuhan tempat tinggal dan fasilitas lainnya, sehingga daerah bantaran sungai dimanfaatkan untuk kepentingan tempat tinggal. Kondisi ini mengakibatkan kapasitas sungai menampung air semakin berkurang, akibatnya pada saat hujan terjadi banjir di sekitar bantaran sungai. Salah satu alternatif untuk mengurangi bahaya banjir Kali Belik adalah menjebak hujan dimasukkan ke dalam tanah berupa sumur resapan. Kendala yang dihadapi untuk membuat sumur resapan, pemukiman sekitar Kali Belik sangat padat. KESIMPULAN1. Debit yang didapatkan dari metode Rasional dan metode SCS CN sebesarPUQp RasionalQp SCS CN

20.100.15

50.180.27

100.220.33

200.260.38

2. Sering terjadinya banjir pada daerah sekitar kali Belik baik hulu, tengah, dan hilir tidak menutup kemungkinan terjadinya banjir karena kondisi Perubahan penggunaan lahan yang mengubah fungsi lahan sebagai satu kesatuan proses hidrologi, yakni lahan-lahan yang awalnya menyerap air menjadi kedap air.3. Salah satu alternatif untuk mengurangi bahaya banjir Kali Belik adalah menjebak hujan dimasukkan ke dalam tanah berupa sumur resapan. Kendala yang dihadapi untuk membuat sumur resapan yaitu pemukiman sekitar Kali Belik sangat padat merupakan sebuah tantangan bagi Pemerintah Kota Yogyakarta untuk mengatasi banjir yang terjadi.DAFTAR PUSTAKAArsyad, S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Bogor: IPB Press. Mc. Cuen, R. H. 1989. Hydrologic Analysis and Design. New York: Prince Hall.Pramono, I. B., Wahyuningrum, N., Wuryanta, A., 2009. Penerapan Metode Rational Untuk Estimasi Debit Puncak Pada Beberapa Luas Sub DAS. Jurnal Penelitian Hutan dan Konservasi Alam Volume (VII No. 2: 161-176,2010). Rahim, S. E., 2006. Pengendalian Erosi Tanah: Dalam Rangka Pelestarian Lingkungan Hidup. Jakarta: PT. Bumi Aksara.Sosrodarsono, S., Takeda, K., 2006. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta: PT. Pradnya Paramitha.Sri Harto. 1993. Analisis Hidrologi. Jakarta: PT.Gramedia Pustaka Utama. Triatmodjo, B. 2008. Hidrologi Terapan. Yogyakarta : Beta Offset

.

Lampiran 1Tabel Debit Rancangant/tpq/qpXY251020

00000000

0,10,0156,520,000010,002310,004040,004940,00569

0,20,07513,040,000070,011570,020190,024700,02843

0,30,1619,560,000150,024670,043080,052700,06065

0,40,2826,080,000260,043180,075390,092230,10614

0,50,4332,600,000410,066310,115770,141640,16300

0,60,639,120,000570,092530,161540,197640,22744

0,70,7745,640,000730,118740,207310,253630,29188

0,80,8952,160,000840,137250,239620,293160,33737

0,90,9758,680,000920,149590,261160,319510,36769

1165,200,000940,154210,269240,329390,37907

1,10,9871,720,000930,151130,263850,322800,37148

1,20,9278,230,000870,141880,247700,303040,34874

1,30,8484,750,000790,129540,226160,276690,31841

1,40,7591,270,000710,115660,201930,247040,28430

1,50,6697,790,000620,101780,177700,217400,25018

1,60,56104,310,000530,086360,150770,184460,21228

1,80,42117,350,000400,064770,113080,138340,15921

20,32130,390,000300,049350,086160,105410,12130

2,20,24143,430,000230,037010,064620,079050,09098

2,40,18156,470,000170,027760,048460,059290,06823

2,60,13169,510,000120,020050,035000,042820,04928

2,80,098182,550,000090,015110,026390,032280,03715

30,075195,590,000070,011570,020190,024700,02843

3,50,036228,180,000030,005550,009690,011860,01365

40,018260,780,000020,002780,004850,005930,00682

4,50,009293,380,000010,001390,002420,002960,00341

50,004325,980,000000,000620,001080,001320,00152

Lampiran 2

Lampiran 3