Jurnal Teknobiologi, 1(2) 2010: 70 - 83 ISSN: 208-5428 KEANDALAN ANALISA METODE MOCK (STUDI KASUS: WADUK PLTA KOTO PANJANG)
Trimaijon Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru ABSTRAK Metode Mock dikembangkan berdasarkan atas daur hidrologi yang memperhitungkan volume air masuk berupa hujan, volume air keluar berupa infiltrasi, perkolasi dan evapotranspirasi, volume air yang melimpas dan yang disimpan dalam tanah. Pada prinsipnya, Metode Mock digunakan untuk menganalisa besarnya debit pada suatu daerah aliran sungai untuk durasi tertentu, misalnya debit tahunan, musiman, bulanan, tengah-bulanan atau sepuluh-harian. Data yang digunakan untuk memperkirakan debit ini adalah berupa data curah hujan, data klimatologi, luas dan penggunaan lahan dari cathment area. Penelitian ini disusun setelah melalui serangkaian kegiatan penelitian tentang Pemodelan Perhitungan Ketersediaan air dengan metode Mock. Penelitian ini pada dasarnya hanya pemodelan numerik saja, sedangkan data yang digunakan adalah data sekunder yang diambil di waduk PLTA Koto Panjang dengan Daerah pengaliran Sungai stasiun Pasar Kampar. Hasil dari simulasi tersebut sendiri mempunyai grafik dengan kecenderungan yang hampir sama antara debit terukur dan debit analisa, hanya besarannya yang berbeda. Hal tersebut dapat dilihat dari tingkat kesalahnnya yang berkisar antara 10 sampai dengan 30%, kecuali pada tahun 1994.
Keywords: Mock, Stasiun Pasar Kampar, Ketersediaan Air PENDAHULUAN
domestik,
Dalam pengoperasian sistem tata air
irigasi, dan listrik tenaga air diperlukan
untuk
suatu analisa hidrologi yang membahas
keperluan
penyediaan
air
171
perkotaan
dan
industri,
tentang ketersediaan air. Ketersediaan
infiltrasi, perkolasi dan evapotranspirasi,
air dalam pengertiaan sumber daya air
volume air yang melimpas dan yang
pada dasarnya berasal dari air hujan, air
disimpan dalam tanah. Pada prinsipnya,
permukaan
Metode
dan
air
tanah.
Untuk
Mock
digunakan
untuk
menganalisa ketersediaan air permukaan
menganalisa besarnya debit pada suatu
yang akan digunakan sebagai acuan
daerah
adalah data rekaman debit aliran sungai.
tertentu,
Akan tetapi, dalam analisa ini sering
musiman, bulanan, tengah-bulanan atau
ditemukan data curah hujan yang cukup
sepuluh-harian. Data yang digunakan
panjang dan data rekaman debit aliran
untuk memperkirakan debit ini adalah
sungai yang terbatas sehingga untuk
berupa
dapat menganalisa ketersediaan air,
klimatologi, luas dan penggunaan lahan
maka data curah hujan tersebut dapat
dari cathment area .
dibangkitkan
dengan
aliran
sungai untuk
misalnya
data
debit
curah
durasi tahunan,
hujan,
data
menggunakan
metode pendekatan modelling hujan-
TINJAUAN PUSTAKA
aliran. Menurut Bappenas (2007) salah
Waduk PLTA Koto Panjang. Waduk
satu
modelling
PLTA Koto Panjang terletak di bagian
hujan-aliran yang sering digunakan di
hulu Sungai Kampar Kanan, Kabupaten
Indonesia adalah Metode Mock karena
Kampar, Propinsi Riau dengan luas
penerapanya mudah dan data yang
daerah tangkapan air (catchment area)
digunakan relatif lebih sedikit. Metode
sebesar 3.337 Km2 dan memiliki 12
Mock hanya merupakan pendekatan
stasiun
secara
diantaranya yaitu: Pangkalan Koto Baru,
metode
teori
pendekatan
untuk
menghitung
hingga
tahun
Batu
apabila pada daerah yang ditinjau tidak
Galugur, Muara Paiti, Muara Mahat,
ada dokumentasi data debit
Tanjung,
sungai. Metode
Gunung
1986,
ketersediaan air, hal ini akan dilakukan
aliran
Bersurat,
pada
Tanjung
Balit,
Malintang,
Padang
Gelugur, Koto Tinggi, Lubuk Sikaping Mock
dikembangkan
dan Suliki.
berdasarkan atas daur hidrologi yang
Sebagian besar daerah di sekitar
memperhitungkan volume air masuk
waduk merupakan daerah perbukitan
berupa hujan, volume air keluar berupa
yang berada di sepanjang kaki Bukit 172
Barisan
yang
berbatasan
propinsi
Sumatera
Barat
dengan
ketinggian antara 200–300 meter dari
dengan
permukaan laut (Kampar, BPI, 2008).
kemiringan 0–40% atau berada pada
Gambar 1. Peta DPS Sungai Kampar Kanan, 1986 (Sumber : PT. Yodya Karya (1988)
Siklus Hidrologi
bumi dan mengalir melalui sungai
Siklus hidrologi dapat diartikan
ataupun saluran. Aliran ini disebut
sebagai sebuah bentuk gerakan air laut
dengan aliran/limpasan permukaan. Jika
ke udara, yang kemudian jatuh ke
tanah yang dialiri memiliki rongga tanah
permukaan tanah sebagai hujan atau
yang cukup, maka air akan meresap ke
bentuk
dan
dalam tanah melalui peristiwa yang
akhirnya mengalir ke laut kembali
disebut infiltrasi. Sebagian air yang
(Soemarto, 1999).
mengalir akan kembali ke atmosfer
presipitasi
Presipitasi
yang
yang
lain
jatuh
di
melalui penguapan dan transpirasi oleh
permukaan bumi dalam bentuk es/salju
tanaman. Presipitasi.
akan tertahan sementara di permukaan
Presipitasi
adalah
bumi sebelum es/salju tersebut mencair.
uap yang mengkondensasi dan jatuh ke
Sedangkan presipitasi yang jatuh dalam
tanah dalam rangkaian proses hidrologi.
bentuk hujan akan jatuh di permukaan
Jumlah presipitasi selalu dinyatakan
173
dengan dalamnya
presipitasi dalam
Jika Eto dikalikan dengan jumlah
satuan mm.
hari dalam satu bulan, maka diperoleh
Presipitasi terbagi atas curah
nilai Evapotranspirasi potensial bulanan
hujan terpusat (point rainfall) dan curah
(Etob) dalam satuan mm per bulan. F.J.
hujan daerah (areal rainfall). Adapun
Mock mengklasifikasikan menjadi tiga
besarnya curah hujan rata-rata pada
daerah dengan masing-masing nilai
penilitian
singkapan
ini
dihitung
dengan
lahan
(exposed
surface)
menggunakan metode Poligon Thiessen
sebagai berikut: jika nilai (m) adalah 0%
dengan persamaan:
maka diklasifikasikan daerah hutan lebat,
n
P xL i
Prata
......................(1)
n i
adalah
40%
pertanian (Suyono, 89 dalam Baskoro,
i 1
n
dengan
sampai 50% termasuk di daerah ladang
L dengan:
sampai
merupakan daerah tererosi, dan 30
i
i 1
10%
jumlah
2004).
stasiun
Menurut
pencatat curah hujan, Pi adalah curah
Mock
besarnya
hujan pada stasiun ke-i, dinyatakan
evapotranspirasi terbatas (dalam satuan
dalam satuan mm, dan Li adalah Luas
mm per bulan) dapat dihitung dengan
stasiun ke-i, dinyatakan dalam satuan
persamaan berikut:
km2 Evapotranspirasi Evapotranspirasi
Et
= Etob − E.............................(10)
potensial
adalah evapotranspirasi yang mungkin terjadi pada kondisi air yang tersedia
E Eto b x
berlebihan. F.J. Mock menggunakan rumus empiris dari Penman Modifikasi
E .................................(11) Etob
E m (18 n) .........................(12) Etob 20
karena rumus ini memperhitungkan data klimatologi, yaitu temperatur, radiasi
dengan: E adalah evaporasi (mm/bulan).
matahari, kelembaban dan kecepatan angin sehingga hasilnya relatif lebih akurat. 174
Metode mock sudah pernah
Menurut
Mock
besarnya
diteliti untuk daerah-daerah lain, salah
infiltrasi (dalam satuan mm per bulan)
satunya DPS Banjaran. Menurut Suroso
adalah:
(2006), ketelitian Model hasil kalibrasi
i = WS x if ....................................... (14)
tahun 2003 dan verikasi tahun 2004 mempunyai
hasil
rata-rata
dengan if adalah koefisien infiltrasi
nilai
koefisien korelasi berkisar antara 0,7
Koefisien
sampai dengan 0,8. Sedangkan nilai
kondisi
rata-rata untuk kesalahan relatifnya
tanah, vegetasi, suhu tanah dan lain-lain.
adalah
tersebut
Infiltrasi akan terus terjadi sampai
untuk
mencapaii zona tampungan air tanah
menentukan ketersediaan air pada tahun
(groundwater storage, disingkat GS)
2005 dengan menggunakan Metode
sehingga groundwater storage akan
Mock.
dipengaruhi oleh:
44%.
didapatlah
Dari
nilai
nilai prediksi
Water Surplus Water
didefinisikan
tanah,
oleh
struktur
adalah proporsi dari air tanah bulan lalu yang masih ada bulan sekarang
evapotranspirasi terbatas dan dinyatakan
yang harganya diasumsikan < 1.
dalam satuan mm per bulan. Adapun
Pada bulan hujan harga K cenderung
persamaan dari water surplus adalah:
lebih besar . b. Groundwater
= P – Et...............................(13)
bulan
yang diasumsikan sebagai konstanta
dalam satuan mm
awal dalam satuan mm per bulan.
Limpasan Total Air hujan yang telah mengalami
METODE PENELITIAN
evapotranspirasi dan disimpan dalam
Lokasi peneltian: Kota Pekanbaru.
tanah lembab selanjutnya melimpas di (surface
storage
sebelumnya (GSom) dengan nilai dengan P adalah presipitasi, dinyatakan
permukaan
permukaan
ditentukan
a. Konstanta resesi aliran bulanan (K) surplus
sebagai air hujan yang telah mengalami
WS
infiltrasi
run
off)
Waktu Penelitian: bulan juni sampai
dan
dengan Oktober tahun 2009.
mengalami perkolasi.
Prosedur Penelitian
175
Prosedur penelitian yang dilakukan
Hasil dari perbandingan kedua cara
seperti pada Gambar 1.
tersebut didapat nilai rasio yang berkisar mendekati
Hasil pada bagian ini terdiri dari
Mock,
analisis
data
Hal
tersebut
disebabkan oleh rumus yang digunakan
HASIL DAN PEMBAHASAN
pemodelan ketersediaan air
0.0%.
merupakan rumus empiris. Memang ada
metode
beberapa tahap menggunakan metode
akan
numeris yaitu sewaktu menghitung nilai
yang
digunakan, dan yang terakhir adalah
yang
perhitungan yang akan memprediksi
menentukan koefisiennya, tetapi rasio
ketersediaan air. Hasil ini pun akan
yang dihasilkan pun masih tetap kecil
membahas tentang hasil dari proses
juga. Kalaupun masih ada selisih antara
hitungan numerik yang digunakan untuk
perhitungan manual dan model, hal itu
mengeksekusi
disebabkan oleh kesalahan numeris
model
yang
berupa
menggunakan
tabel
untuk
perangkat lun
seperti pemotongan dan pembulatan.
Hasil
Hasil Simulasi
Model
yang
ini
Sebelum masuk ke proses perhitungan
dinamakan “MMock”. Model MMock
ketersediaan air metode Mock, terlebih
ini terdiri dari 3 (tiga) bagian, yaitu:
dahulu
dihitung
bagian input data, bagian proses atau
potensial
dengan
running, dan bagian output data.
Modifikasi.
Validasi Program
tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Sebelum digunakan untuk memproses
Hasil
permasalahan
perbulannya
terlebih
berupa
pada dahulu
software
penelitian
ini
nilai
Hasil
evapotranspirasi metode dari
Penman
perhitungan
Evapotranspirasi
rerata
berkisar
60-70
antara
Muskinghum
mm/bulan. Dengan yang maksimum
diujicobakan dengan data hipotetik.
terjadi pada bulan Maret sebesar 69,15
Data hipotetik tersebut diselesaikan
mm/bulan sedangkan nilai terrendah
dengan metode manual dan dengan
pada
menggunakan
mm/bulan. Nilai evapotranspirasi ini
model
MMock
ini,
bulan
Juni
sebesar
61,44
kemudian hasil dari kedua metode
sangat
terpengaruh oleh variabel-
tersebut dibandingkan hasilnya.
variabel dari rata-rata temperatur udara, rata-rata kelembaban udara relatif, rata176
rata kecepatan angin, dan rata-rata
dibandingkan dengan data terukur (data
penyinaran matahari.
debit terukur dapat dilihat pada Tabel.
Langkah berikutnya yaitu menghitung
3). Secara keseluruhan hasil debit
ketersediaan air dengan metode Mock,
analisa
hasil perhitungannya dapat dilihat pada
dibandingkan
Tabel 2. Untuk melihat kebenaran hasil
(Qu).
(Qa)
nilainya dengan
lebih debit
hitungan maka hasil simulasi tersebut Mulai
Studi literatur : Mengumpulkan, mengkaji literatur pendukung skripsi
Tidak
Penulisan algoritma program
Pencarian data
Pembuatan Program
Pengolahan Data
%error =10
Ya
Data siap Tidak
Ya Simulasi program
Hasil Penelitian
Pembahasan Program Hasil
Selesai
Gambar 1. Alur Penelitian
177
kecil terukur
Pembahasan
November
Model MMock ini digunakan untuk
kesalahan yang maksimal pada tahun ini
menghitung ketersediaan air pada setiap
terjadi pada bulan juni dengan nilai
DPS. Setelah melalui uji validasi model
sebesar 35,19%, sedangkan Tingkat
ini dapat digunakan untuk di aplikasikan
kesalahan yang minimal adalah pada
ke DPS Pasar Kampar, karena dari hasil
oktober
validasi menunjukan tingkat kesalahan
tingkat kesalahannya sebesar 18,97%.
rerata dari program ini mendekati 0%.
Hasil simulasi pada tahun 1993, Qu
Walaupun ada beberapa selisih hal
terbesar terjadi pada bulan Nopember
tersebut
adanya
juga sama seperti kasus pada Tahun
yang
1992, sedangkan Qa terbesar terjadi
bahasa
pada bulan Maret (Gambar 4). Secara
disebabkan
pembacaan
grafik
dikonversikan
ke
oleh
dan
tabel
dalam
pemrograman. Hasil
dari
umum simulasi
2009.
sebesar
trend
Adapun
9,55%
grafik
Qu
tingkat
dan rerata
dan
Qa
menghitung
mempunyai trend yang hampir sama.
ketersediaan air yang dilakukan untuk
Akan tetapi tingkat kesalahan reratanya
DPS Pasar Kampar dengan data dari
Qa terhadap Qu sekitar 27,04%, tingkat
tahun 1992 sampai dengan tahun 1995
kesalahan
didapat hasil yang berbeda-beda pada
minimalnya adalah 9,20%.
setiap tahunnya, akan tetapi trend grafik
Bulan terjadinya nilai maksimal Qu
debit analisa hampir sama dengan grafik
maupun Qa pada tahun 1994 sama
debit
3
dengan tahun 1992, yaitu pada bulan
menggambarkan bahwa debit terukur
Nopember. Akan tetapi Qu yang terjadi
lebih besar dari grafik debit analisa.
maksimal sangat ekstrim sekali jika
Akan
dibandingkan
terukur.
tetapi
jika
Gambar
dilihat
debit
maksimal
dengan
54,36%,
dan
bulan-bulan
terbesarnya, maka debit terukur (Qu)
lainnya. Hal ini disebabkan curah hujan
dan debit analisa (Qa) mempunyai nilai
yang terjadi pada bulan nopember ini
debit yang maximum yang terjadi pada
sangat tinggi baik jumlah hari hujannya
bulan yang sama, yaitu pada bulan
maupun tinggi hujannya.
178
Gambar 3. Grafik Hubungan Debit Terukur dan Debit Analisa Tahun 1992 Pada Stasiun Pasar Kampar
Gambar 4. Grafik Hubungan Debit Terukur dan Debit Analisa Tahun 1993 Pada Stasiun Pasar Kampar.
Dari grafik 5 terlihat bahwa tingkat
tingkat kesalahn yang tinggi sekali
kesalahan yang terjadi terbesar pada
sehingga menimbulkan kecurigaan pada
bulan
75,16%,
datanya baik pada data debit terukur
sedangkan tingkat kesalahan minimal
maupun pada data curah hujannya. Data
dan rerata pada tahun tersebut adalah
curah hujan rerata pada bulan tersebut
sebesar 27,78% dan 50,83%. Dengan
hanya 168 mm, tetapi debit banjir
tingkat kesalahan 75,16%, termasuk
terukurnya sekitar 338,24m3/det.
Januari
sebesar
179
Gambar 5. Grafik Hubungan Debit Terukur dan Debit Analisa Tahun 1994 Pada Stasiun Pasar Kampar Rerata tingkat kesalahan pada kasus
terdapat keganjilan karena curah hujan
tahun 1995 sebesar 36,88%, maksimal
pada bulan tersebut besar sekali tetapi
sebesar 56,27%, dan minimal 16,26%.
banjir
Walaupun tingkat kesalahannya tinggi
dibandingkan pada bulan-bulan yang
akan tetapi trend dari grafik untuk Qu
lainnya. Ada kemungkinan pada bulan
dan Qa mendekati sama. Dimana nilai
tersebut
maksimal debit terjadi pada bulan
pencatatan data, baik data dari curah
februari baik untuk Qu maupun Qa.
hujan maupun pada data pengukuran
Tingkat kesalahan tertinggi terjadi bulan
AWLR.
yang
terjadi
terjadi
lebih
kesalahan
kecil
dalam
Juni. Bulan Oktober dan Nopember
Gambar 6. Grafik Hubungan Debit Terukur dan Debit Analisa Tahun 1995 Pada Stasiun Pasar Kampar 180
Secara keseluruhan debit terukur mempunyai
kecenderungan
dengan debit banjir yang akan terjadi.
yang
Semakin besar curah hujannya maka
berbeda pada tiap-tiap tahunnya. Hanya
akan
semakin
yang perlu dicermati lagi adalah data
banjirnya.
besar
juga
debit
pada tahun 1994 untuk bulan nopember
Kecenderungan debit maksimal
mempunyai nilai maksimal yang tinggi
yang terjadi pada debit analisa sama
sekali, sangat jauh jika dibandingkan
seperti debit terukur, yaitu pada bulan
dengan bulan-bulan lainnya pada tahun
Nopember kecuali debit pada tahun
yang sama.
1994
Pada
Hal
itu
juga
disebabkan oleh besarnya nilai curah
November,
hujan. Tinggi, frekuensi dan lamanya
terkecuali pada tahun 1995, karena pada
curah hujan sangat berpengaruh sekali
tahun tersebut debit terbesar terjadi pada
terhadap perhitungan metode Mock ini.
bulan Februari. Hal tersebut disebabkan
Hal ini dapat terlihat pada Gambar 4.2
oleh curah hujan yang besar pada bulan-
sampai dengan 4.5, yang menunjukan
bulan tersebut, yang mana tentunya
hubungan antara nilai curah hujan
curah hujan akan berbanding lurus
dengan debit yang terjadi.
terjadi
tahunnya
7).
debit
terbesar
setiap
(Gambar
pada
Gambar 7. Grafik Debit Terukur Tahun 1992-1995 Pada Stasiun Pasar Kampar
181
Prosentasi selisih antara Qa dan Qu
sehingga masih bisa ditoleransi. Hanya
terbesar pada tahun 1994 yang rata-rata
saja seperti yang telah dibahas di atas
mencapai 50,83%, yang mana tingkat
tahun 1994 mempunyai nilai yang
kesalahan terbesar pada tahun tersebut
sangat ekstrim terutama pada 6 bulan
adalah
pertama pada tahun tersebut. Jika dilihat
75,16%
dan
yang
terkecil
nilainya adalah 65,98% (Tabel 4.22).
hubungannya
dengan
grafik
curah
Secara keseluruhan tingkat kesalahan
hujannya terlihat sekali kedua grafik
rata-rata berkisar antara 10 sampai
tersebut mempunyai trend yang berbeda
dengan 30% untuk setiap tahunnya,
terutama pada bula-bulan awal.
Gambar 4.7. Grafik Debit Analisa Tahun 1992-1995 Pada Stasiun Pasar Kampar Tabel 4. Selisih antara Debit Analisa (Qa) terhadap Debit Terukur (Qu) Tahun Jan Feb Mar Apr May Jun 1992 12.01% 15.41% 14.29% 17.65% 23.32% 35.19% 1993 37.65% 46.21% 10.60% 25.34% 13.98% 54.36% 1994 75.16% 73.20% 73.65% 66.54% 66.49% 65.98% 1995 31.00% 34.89% 44.31% 27.26% 43.09% 56.27% Tabel 5. Selisih antara Debit Analisa (Qa) terhadap Debit Terukur (Qu) (Lanjutan) Tahun Jul Aug Sep Oct Nov Des Rerata 1992 17.92% 28.69% 15.28% 9.55% 13.33% 24.96% 18.97% 1993 41.08% 37.39% 22.51% 14.66% 9.20% 11.45% 27.04% 1994 27.82% 30.21% 32.63% 27.78% 36.61% 33.94% 50.83% 1995 55.04% 41.23% 52.97% 22.20% 18.01% 16.26% 36.88%
182
1.
KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian ini bisa dilanjutkan untuk
Berdasarkan analisis dan pembahasan
di wilayah Riau, tetapi data yang
yang
bab
akan dicari yaitu dengan mengambil
sebelumnya dapat diambil kesimpulan
data primer untuk data debitnya,
antara lain:
karena
1.
telah
Model
ini
pada
dinamakan
Model
beberapa
selama DPS
ini
masih
yang
ada
belum
MMock. Model ini digunakan untuk
mempunyai rekaman data debit
mencari ketersediaan air pada suatu
untuk satu DPS.
DPS.
2.
dilakukan
Validasi model tersebut
2.
Tidak semua DPS akan cocok
dilakukan
dengan
dengan
menggunakan
metode
membandingkannya
dengan
Mmock ini, maka perlu dicari
hitungan manual. Adapun nilai rasio
variabel atau konstanta lain agar
perbandingannya mendekati 0%.
hasil yang didapatkan akan lebih
Kasus yang terjadi pada lokasi
valid.
PLTA waduk Koto Panjang, Secara keseluruhan tingkat kesalahan rata-
DAFTAR PUSTAKA
rata berkisar antara 10 sampai
Bappenas. 2007. Identifikasi masalah
dengan 30% untuk setiap tahunnya,
Pengelolaan Sumber Daya Air di
sehingga masih bisa ditoleransi.
Pulau Jawa.Available at:
Hanya
http//www.air.
bappenas.
go.id/modules/doc/
pdf
saja
mempunyai
pada nilai
tahun yang
1994 sangat
>
ekstrim, yaitu 50,83%. Hal itu
[Diakses tanggal: 15 Januari
disebabkan
2008].
adanya
tingkat
kesalahan yang tinggi sekali pada
BPI Kabupaten Kampar. 2008. Selayang
awal-awal tahun terutama pada 6
Pandang. Available at:
bulan pertama pada tahun tersebut.
http//www.bpi-kampar.go.id>
Saran-saran
[Diakses tanggal: 5
Berdasarkan hasil analisis yang telah
2008].
Oktober
dilakukan, maka terdapat beberapa hal
Soemarto, CD. 1999. Hidrologi Teknik
yang dapat dijadikan saran sebagai
Edisi 2. Jakarta: Erlangga.
berikut : 183
Suroso,
PS.
Nugroho,
dan
Pasrah
Suroso, 2007. Pengaruh Perubahan Tata
Pamuji., 2006. Evaluasi Kinerja
Guna Lahan Terhadap Debit
Jaringan Irigasi Banjaran Untuk
Banjir DAS Banjaran. Available
Meningkatkan
at:
Efektifitas Dan
Efisiensi Pengelolaan Air Irigasi,
http//www.jurnalsipiluph.com>
Jurnal Ilmiah Dinamika Teknik
[Diakses
Sipil Vol 7.
2008].
184
tanggal:
28
Maret
