UJI KEANDALAN INPUT DATA HUJAN HARIAN DAN HUJAN JAM-JAMAN MENGGUNAKAN MODEL HEC-HMS DI DAS SAMPEAN

Oleh:

*Nur Azizah Affandy*Prof. Dr. Ir. NADJADJI ANWAR, Msc

SEMINAR HASIL

(

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

PENDAHULUAN

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB VDaftarPustaka

PENDAHULUAN Banjir yang terjadi pada suatu wilayah DAS, disebabkan berkurangnya luas daerah

resapan air akibat perubahan tata guna lahan yang tidak terencana dan terpola mengakibatkan bertambahnya volume debit banjir rancangan yang terjadi pada DAS tersebut.

Pemodelan hujan-debit merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan.

Kemampuan pengukuran hujan-debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi sumberdaya air di suatu wilayah DAS.

Suatu wilayah DAS dibagi menjadi sub–sub DAS untuk mendapatkan informasi dan hasil running yang lebih terperinci.

Dalam studi ini membahas suatu analisa model hubungan hujan dan debit dari data curah hujan harian pada DAS Sampean Baru dengan membagi DAS menjadi 10 sub DAS dengan luas total 718, 896 km2 dengan outlet AWLR Kloposawit dan menguji keandalan model tersebut.

Dalam studi ini menggunakan model HEC-HMS karena dalam HEC-HMS terdapat fasilitas kalibrasi, kemampuan simulasi model dengan data terdistribusi, model aliran kontinyu dan kemampuan GIS.

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB VDaftarPustaka

DASAR TEORISalah satu model transformasi hujan menjadi aliran khususnya untukaliran rendah (lowflow) adalah model HEC-HMS. Model ini merupakan model hidrologi numerik yang dikembangkan oleh Hydrologic Engineering Centre (HEC) dari US Army Corps Of Engineers. Program HEC-HMS merupakan program komputer untuk menghitungtransformasi hujan dan proses routing pada suatu sistem DAS. Model ini dapat digunakan untuk menghitung volume runof, direct runoff, baseflow dan channel flow. program HEC-HMS ini merupakan program komputer untukmenghitung pengalihragaman hujan dan proses routing pada suatusistem DAS

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB VDaftarPustaka

DASAR TEORI Fasilitas komputasi dan model yang terdapat dalam HEC-HMS

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB VDaftarPustaka

DASAR TEORI Metode Perhitungan Volume Limpasan dengan HEC HMS: 1. The initial and constant-rate loss model,2. The deficit and constant-rate loss model,3. The SCS curve number (CN) loss model (composite or

gridded), dan4. The Green and Ampt loss model. Limpasan SCS Curve Number (CN)

Metode perhitungan dari Soil Conservation Service (SCS) curve number (CN) beranggapan bahwa hujan yang menghasilkan limpasan merupakan fungsi dari hujankumulatif, tata guna lahan, jenis tanah serta kelembaban.

Metode Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetis Dalam pemodelan menggunakan HEC-HMS

ini, disediakan beberapa pilihan metode yang dapatdigunakan untuk perhitungan hidrograf satuan.

Metode-metode yang ada antara lain adalah (HEC-HMS Technical Reference Manual, 2000:56) :

1. Hidrograf satuan sintetis Snyder2. Hidrograf satuan SCS (Soil Conservation Service)3. Hidrograf satuan Clark4. Hidrograf satuan Clark modifikasi5. Hidrograf satuan Kinematic Wave

BAB I BAB II BAB III BAB IVDaftarPustaka

BAB V

DASAR TEORI

Hidrograf Satuan SCSModel SCS Unit Hidrograf adalah suatu Unit Hidrograf yang tidakberdimensi, yang dicapai puncak tunggal Unit Hidrograf.

SCS menyatakan bahwa puncak Unit Hidrograf dan waktu puncakUnit Hidrograf terkait oleh:

di mana: A = daerah aliran air; dan C = konversi tetap (208 di SI dan 484 di dalam sistem kaki). Waktu puncak (juga yang dikenalsebagai waktu kenaikan) terkait kepada jangka waktu unit darikelebihan hujan, seperti :

di mana t = jangka waktu kelebihan hujan dan tlag = perbedaanwaktu antara pusat massa dari kelebihan curah hujan dan puncakdari Unit Hidrograf.

DASAR TEORI

Metode Perhitungan Baseflow HEC-HMS menyediakan tiga macam metode didalam

penentuan baseflow yaitu :1. Metode konstan bulanan2. Metode penurunan eksponensial (exponential recession

model)3. Metode volume tampungan linear (linear-reservoir

volume accounting model) Dalam perhitungannya, penulis menggunakan metode

konstan bulanan didalam penentuan besaran baseflow. Hal ini karena ketiadaan data sekunder yang dapat digunakanjika ingin akan menggunakan metode yang lainnya.

DASAR TEORI

Nilai Parameter Untuk Kalibrasi Model HEC-HMSDASAR TEORI

Uji Keandalan Model1. Root Mean Square Errors (RMSE)

RMSE bertujuan untuk mempresentasikan rata-rata kuadrat simpangan(selisih) antara nilai keluaran model terhadap nilai pengukuran atau target. Nilai Root Mean Square Errors (RMSE) mensyaratkan mendekati satu (1).

2. NashMetode kalibrasi dengan menggunakan Nash ini adalah denganmembandingkan kuadrat selisih debit hasil simulasi dan debit hasilpengamatan dengan kuadrat selisih debit pengamatan dan rata-rata debitpengamatan. Metode Nash mensyaratkan pemodelan dikatakan valid jikanilainya mendekati nol (0).

Dimana : Qobs = debit hasil pengamatan dilapangan (m3/dt)Qsim = debit hasil simulasi (m3/dt)

= rata-rata debit hasil pengamatan dilapangan (m3/dt)

DASAR TEORI

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

METODOLOGI Dalam penyusunan studi ini diperlukan data- data

yang mendukung baik itu data primer maupun data sekunder.

Pada tahap analisa akan dilakukan proses memasukkan parameter-parameter yang diperlukan dalam model HEC-HMS dari berbagai data yang telah ada. Setelah semua parameter dimasukkan dalam model, maka langkah selanjutnya proses simulasi model yang hasilnya diharapkan akan sesuai dengan kenyataan dilapangan.

Pada tahap kesimpulan dan saran diberikan ulasan mengenai hasil simulasi yang merupakan pokok dari studi. Dari hasil simulasi akan diketahui sejauh mana keandalan dari model HEC-HMStersebut dan diberikan kesimpulan mengenai hasil simulasi serta saran untuk pengembangan studi selanjutnya.

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASILLokasi Studi Sungai Sampean adalah salah satu sungai yang

berada di daerah kabupaten Bondowoso, denganoulet pada DAS Sampean Baru yang memiliki luaswilayah 718.896 km2 yang secara geografis beradapada koordinat antara 113°60′10″ - 113°12′26″ BT dan 7°70′10″ - 8°00′41″ LS. Kabupaten Bondowosomemiliki suhu udara yang cukup sejuk berkisar 15,40 0C - 25,10 0C,

Batas -batas sebagai berikut :• Sebelah Utara : Kabupaten Situbondo• Sebelah Selatan : Kabupaten Jember• Sebelah Timur : Kabupaten Situbondo dan

Kabupaten Banyuwangi• Sebelah Barat : Kabupaten Situbondo dan

Kabupaten Probolinggo

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASILAnalisa Hidrologi

Data Curah hujan

Di lokasi studi terdapat 33 stasiun hujanmanual dan tiga stasiun ARR

Dalam penelitian ini diambil tiga stasiunpenakar hujan ARR mewakili 10 subdas yaituStasiun Sentral, Stasiun Maesan dan StasiunTlogo dengan outlet pada Stasiun AWLRKloposawit.

Data hujan yang digunakan data curah hujanharian dengan periode pengamatan tahun2003 sampai dengan tahun 2007.

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASIL

CurahHujanHarianMaksimum

KoefisienThiessenDAS SampeanBaru

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASIL

,

Pemodelan dengan HEC-HMS1. Penentuan Batas DAS dan Pembuatan DEM AVSWAT 2000

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASIL2. Input Data HEC-HMS

a. Basin Model Attributes

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASILb. Input Data Meteorologic Model

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASILc. Parameterisasi Basin Model

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASIL

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASIL3. Hasil Pemodelan HEC-HMS

• Pemodelan Tahun 2003

0

50

100

150

200

1/…

1/…

1/…

2/…

2/…

3/…

3/…

4/…

4/…

5/…

5/…

6/…

6/…

7/…

7/…

7/…

8/…

8/…

9/…

9/…

10…

10…

11…

11…

12…

12…

12…D

ebit

(m3/

dt)

Tanggal

Grafik Debit Model HEC-HMS 2003

Hasil analisa grafik menunjukkan pemodelan debit banjir yang terjadi pada tahun 2003 denganPeakFlow = 101.4 m3/dt yang terjadi pada tanggal 28 Februari 2003. Sedangkan PeakDischargedilapangan 242.78 m3/dt terjadi pada tanggal 27 Februari 2003. Grafik warna hitam adalah debitAWLR, Grafik warna biru putus-putus adalah aliran dari reach 5, Grafik warna biru titik-titik adalahaliran dari Subbasin 10 sedangkan grafik warna biru lurus menunjukkan debit hasil pemodelanmenggunakan HEC-HMS. Hasil analisa pola debit banjir tahun 2003 bahwa Pola pemodelan denganpola di lapangan alurnya belum sama sehingga terjadi simpangan yang tinggi. Pada rentang Bulan Mei-Juni dan November- Desember terjadi kenaikan alur yang signifikan.

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

ANALISA HASIL• Pemodelan Tahun 2004

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1/1/

04

2/1/

04

3/1/

04

4/1/

04

5/1/

04

6/1/

04

7/1/

04

8/1/

04

9/1/

04

10/1

/…

11/1

/…

12/1

/…

Deb

it (m

3/dt

)

Tanggal

Grafik Debit HEC-HMS tahun 2004

Hasil analisa grafik menunjukkan pemodelan debit banjir yang terjadi pada tahun 2004dengan PeakFlow = 40.3 m3/dt yang terjadi pada tanggal 27 Desember 2004. SedangkanPeakDischarge dilapangan 40.44 m3/dt terjadi pada tanggal 23 Januari 2004. Hasil analisapola debit banjir tahun 2004 terjadi perbedaan rentang waktu debit puncak antarapemodelan dan debit di lapangan.Hal ini dapat terjadi disebabkan karena ketidakakuratan dari data debit AWLR. Karena

Keakuratan debit sangat mempengaruhi pemodelan.

0

50

100

150

200

1/1/

…

2/1/

…

3/1/

…

4/1/

…

5/1/

…

6/1/

…

7/1/

…

8/1/

…

9/1/

…

10/…

11/…

12/…

Deb

it(m

3/dt

)

Tanggal

Grafik Debit Model HEC-HMS tahun 2005

• Pemodelan Tahun 2005

Hasil analisa grafik menunjukkan pemodelan debit banjir yang terjadi pada tahun 2005 dengan PeakFlow = 28.7 m3/dt yang terjadi pada tanggal 30 Desember 2005. Sedangkan PeakDischarge dilapangan 21.85 m3/dt terjadi pada tanggal 15 Februari2005. Hasil analisa pola debit banjir tahun 2005 terjadi perbedaan rentang waktu debit puncak antara pemodelan dan debit di lapangan. Hal ini dapat terjadi bisa disebabkankarena terlalu sedikitnya stasiun hujan yang dipakai, semakin banyak stasiun hujan yang mempengaruhi akan semakin mendekati kondisi di lapangan dan adanya ketidakakuratandari data debit AWLR. juga dapat mempengaruhi pemodelan.

020406080

100120140160180200

1/1/

06

2/1/

06

3/1/

06

4/1/

06

5/1/

06

6/1/

06

7/1/

06

8/1/

06

9/1/

06

10/1

/06

11/1

/06

12/1

/06

Deb

it(m

3/dt

)

Tanggal

Grafik Debit Model HEC-HMS 2006

• Pemodelan Tahun 2006

Hasil analisa grafik menunjukkan pemodelan debit banjir yang terjadi pada tahun 2006dengan PeakFlow = 26.2 m3/dt yang terjadi pada tanggal 01 April 2006. SedangkanPeakDischarge dilapangan 24.14 m3/dt terjadi pada tanggal 31Maret 2006. Hasilanalisa pola debit banjir tahun 2006 hampir mendekati kondisi dilapangan, sehingga

pada tahun 2006 simpangan yang terjadi kecil.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1/1/

97

2/1/

97

3/1/

97

4/1/

97

5/1/

97

6/1/

97

7/1/

97

8/1/

97

9/1/

97

10/1

/97

11/1

/97

12/1

/97

Deb

it(m

3/dt

)

Tanggal

Grafik Debit Model HEC-HMS 2007

• Pemodelan Tahun 2007

Hasil analisa grafik menunjukkan pemodelan debit banjir yang terjadi pada tahun 2007dengan PeakFlow = 20.1 m3/dt yang terjadi pada tanggal 25 Desember 2007 .Sedangkan PeakDischarge dilapangan 22.78 m3/dt terjadi pada tanggal 07 Maret 2007.Hasil analisa pola debit banjir tahun 2007 hampir sama pada tahun 2004 simpangan yang

terjadi tinggi.

TahunMetode Kalibrasi

RMSE Nash2003 20.09 0.32004 6.630 -0.32005 3.794 -0.62006 4.473 -0.22007 4.149 -0.8

Sumber : hasil analisa data

Kriteria penampilan model atau Kalibrasi dilakukanuntuk menganalisa hasil pemodelan terhadap kondisi dilapangan.

Metode Kalibrasi pada penelitian ini menggunakandua Metode yaitu RMSE dan Nash

Hasil Kalibrasi Hujan Harian Pemodelan DAS Sampean

-5

0

5

10

15

20

25

Tahun 2003 Tahun 2004 Tahun 2005 Tahun 2006 Tahun 2007

Tahun

Diagram Batang RMSE dan Nash

RMSE

Nash

Diagram Batang RMSE dan Nash

menunjukkan nilai RMSE pada tahun 2003 sampai tahun 2007, dimananilai RMSE terkecil 3.794 pada tahun 2005 ini menunjukkan bahwa hasildebit simulasi tahun 2005 paling mendekati kondisi sebenarnyadilapangan. Sedangkan nilai Nash terkecil -0.2 pada tahun 2006, bahwadebit hasil simulasi pada tahun 2006 yang paling valid.

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

KESIMPULAN Hasil dari pemodelan tahun 2003-2007 ini, didapatkan

besarnya debit puncak (peak flow) adalah sebesar 101.4 m3/det yang diakibatkan hujan yang terjadi pada tanggal 28 Februari 2003 sedangkan debit puncak dilapangan sebesar 242.78 m3/det yang diakibatkan hujan yang terjadi pada tanggal 27 Februari 2003. Sedangkan Analisa Kalibrasi dengan metode RMSE pada tahun 2005 memberikan nilai RMSE terkecil 3.7 sedangkan dengan metode Nash tahun 2006 memberikan nilai terkecil -0.2 dengan parameter karakteristik DAS Sampean baru yang berpengaruh adalah : Nilai CN, Initial Loss, Imperviousness, Time lag dan Muskingum Routing nilai K dan nilai X.

BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI

SARANDari hasil pemodelan maka penulis menyarankan

dalam pemodelan dengan menggunakan HEC-HMS yang perlu diperhatikan :

Proses pembuatan peta digital harus diusahakan seteliti mungkin, karena semakin teliti maka akan semakin bagus hasil analisa program.

Pada penggunaan pemodelan HEC-HMS, diperlukan ketelitian pada penggunaan parameter-parameter koefisien lahan serta pengaruh masing-masing stasiun hujan pada sub-sub DAS daerah studi agar mendapatkan hasil yang lebih akurat.

Slide Number 1Slide Number 2PENDAHULUANPENDAHULUANDASAR TEORIDASAR TEORIDASAR TEORIDASAR TEORIDASAR TEORIDASAR TEORIDASAR TEORIDASAR TEORIMETODOLOGIANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILANALISA HASILSlide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28KESIMPULANSARANSlide Number 31