MAKALAH SEMINAR NASIONAL
STUDI TENTANG KARAKTERISTIK FISIK DAN FREKUENSI BANJIR PADA 15 DAS DI JAWA TIMUR Study on Physical Properties and Flood Frequency Analysis of 15 Watersheds in East Java
Oleh : Indarto, Boedi Susanto, Hisbullah Huda Makalah disampaikan pada “Seminar Nasional Peran Pertanian Dalam Menunjang Ketahanan Pangan dan Energi Untuk Memperkuat Ekonomi Nasional Berbasis Sumber Daya Lokal”, Rabu, 19 September 2012, di Auditorium Fakultas Pertanian, Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto, Jawa Tengah
Lab. Teknik Pengendalian dan Konservasi Lingkungan (Lab .TPKL)
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS JEMBER 2012
1
STUDI TENTANG KARAKTERISTIK FISIK DAN FREKUENSI BANJIR PADA 15 DAS DI JAWA TIMUR Study on Physical Properties and Flood Frequency Analysis of 15 Watersheds in East Java
Indarto, Boedi Susanto, Hisbullah Huda Lab, Teknik Pengendalian dan Konservasi Lingkungan (TPKL), PS Teknik Pertanian, FTP – UNEJ, Jl, Kalimantan No, 37 Kampus Tegalboto, Jember, 68121 E-mail: indarto,ftp@unej,ac,id
ABSTRACT The study aims to compare and to clasify physical and hydrological characteristics of wqatersheds. Fifteen (15) watersheds in East Java were selected for this study. Data input for the analysis include: physical data, rainfall and discharge. Physical data of the watershed (topography, river network, land use, and soil type) are extracted from existing database and treated using GIS Software. Daily rainfall data were collected from existing pluviometers around the region. Daily discharge data were obtained from measurement station located at the outlet of each watershed. Areal Rainfall for each watershed was determined using average value of existing pluviometers around the watershed and determined using simple arithmetic method. Fllod Frequency analysis (FFA) was calculated using Log pearson Type III distribution. Characteristics of FFA curves were compared and classified by simple methods. Furthermore, physical characteristics of watersheds were plotted vs calculated FFA using simple regression methods. Result shows that among the watersheds have different physical and hydrological characteristics. However, a few watershed have similar FFA curve that indicated closely relation between the watersheds. Key word: physical watershed characteristics, FFA, simple regression.
ABSTRAK Makalah ini bertujuan untuk membandingkan dan mengklasifikasikan karakteristik fisik, hujan dan frekuensi banjir pada beberapa DAS di Jawa Timur, Penelitian dilakukan pada 15 DAS di Jawa Timur, Metode penelitian mencakup: (1) inventarisasi data, (2) perhitungan karakteristik fisik, hujan dan hidrologi DAS, (3) analisa frekuensi banjir dan (4) analisa statistik, Karakteristik fisik yang dianalisis mencakup: Luas DAS, ketinggian, panjang sungai utama, dan Drainage Density. Analisis Frekuensi Banjir (Flood Frequency Analysis) dilakukan dengan metode Log Pearson III. Pola Hubungan karakteristik fisik, hujan dan frekuensi banjir dideskripsikan dengan memplotkan pada grafik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik fisik ke 15 DAS sangat beragam. Frekuensi banjir pada ke 15 DAS juga sangat beragam dan belum ditemukan hubungan yang cukup signifikan untuk mengaitkan karakteristik fisik DAS dengan frekuensi banjir. Beberapa DAS memiliki kemiripan grafik frekuensi banjir, hal ini lebih disebabkan karena kesamaan karakteristik hujan yang jatuh di atas wilayah DASDAS tersebut. Kata Kunci: karakteristik fisik, frekuensi banjir, Jawa Timur,
PENDAHULUAN Hidrologi sebagai cabang ilmu yang basisnya
adalah
pengukuran
Fenomena
Alam,
dihadapkan
pada
tantangan
bagaimana memodelkan atau memprediksi proses hidrologi pada wilayah ( atau DAS) 2
yang tidak terukur. Fenomena Alam dalam
al.,
hal ini adalah Siklus Hidrologi, pada
hakekatnya adalah bagaimana kita dapat
hakekatnya adalah suatu proses yang sangat
menggunakan data atau informasi atau hasil
kompleks.
pengukuran
kalibrasi model yang telah dilakukan pada
dilakukan
DAS-DAS yang terukur, untuk selanjutnya
secara parsial atau hanya mengukur beberapa
digunakan sebagai dasar prediksi atau
variabel hidrologi saja (misalnya: hujan,
perhitungan proses hidrologi bagi DAS yang
aliran, evaporasi, infiltrasi, dll). Pengukuran
tidak/belum terukur (Ungauged Bassin).
fenomena
Sementara, tersebut
umumnya
2005).
Intisari
dari
PUB
pada
umumnya dilakukan pada titik-titik tertentu
Makalah ini memaparkan hasil studi
(tidak mencakup keseluruhan wilayah di
tentang analisa frekuensi banjir pada lima
dalam
belas (15) DAS di Jawa Timur.
DAS),
dengan
asumsi
bahwa
Studi
pengukuran fenomena yang dilakukan pada
dilakukan untuk mencari pola hubungan
suatu titik dapat mewakili fenomena alam
antara karakteristik fisik, hujan dan frekuensi
untuk keseluruhan wilayah yang dimaksud.
banjir. Pola hubungan yang ditemukan, jika
Demikian juga di Indonesia, pada
memadai dan signifikan, diharapkan dapat
umumnya, data dan pengukuran fenomena
dijadikan dasar sebagai klasifikasi DAS-
alam terkait dengan sikuls hidrologi juga
DAS. Hasil penelitian ini diharapkan dapat
sangat terbatas. Hal ini dilakukan karena
mengawali
keterbatasan sumberdaya dan teknologi yang
regionalisasi DAS, khususnya di wilayah
ada, sehingga tidak semua fenomena alam
Pulau Jawa.
dapat diukur secara menyeluruh. Selanjutnya
Analisa
studi
lebih
lanjut
tentang
Frequency
Banjir
(Flood
Analysis
atau
FFA)
digunakan berbagai jenis model untuk
Frequency
menirukan berbagai fenomena alam terkait
menggunakan data historis debit puncak
dengan siklus hidrologi, dengan asumsi
untuk memperkirakan karakteristik Banjir di
bahwa model yang disusun dapat mewakili
masa yang akan datang.
proses utama dari siklus yang komplek
analisa frekuensi banjir, misalnya: (a) untuk
tersebut.
Dari model inilah selanjutnya
memprediksi besarnya banjir pada periode
ilmuwan dan praktisi berusaha memahami
ulang tertentu, (b) untuk mengestimasi
bagaimana fenomena alam tersebut saling
besarnya kejadian banjir.
berinteraksi dan berproses. Prediction for Ungauged Bassin (PUB)
Manfaat dari
Data historis banjir dianalisa untuk memperoleh
pemahaman
tentang
telah dicanangkan sebagai tema RISET
karakteristik sungai di masa lalu dan di masa
Global bidang hidrologi dan sumberdaya air
yang akan datang. Esimasi statistik suatu
untuk periode 2003 sd 2012 (Sivapalan et
kejadian
banjir
dipengaruhi
baik
oleh 3
panjang periode data, maupun konsistensi
(m3/s);
kondisi hidrologis di dalam DAS. Data yang
x (m3/s) ; G = nilai faktor frekuensi ; S =
kurang representatif dan kurang akurat akan
simpangan baku.
= rata-rata logaritma nilai
menghasilkan prediksi yang kurang tepat. Pada prinsipnya, sulit untuk mengestimasi
METODOLOGI
frekuensi banjir pada suatu DAS yang tidak
PENELITIAN
terukur (ungauged basin) atau DAS dengan ketersediaan data yang sangat terbatas. Ada berbagai model distribusi statistik
Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
yang digunakan untuk analisa frekuensi
Oktober 2011 sd Juni 2012,
banjir, antara lain: (1) Distribusi Normal, (2)
dilakukan dengan mengambil data pada 15
Distribusi
Distribusi
DAS di Jawa Timur (Gambar 1) sebagai
Gumbel, dan (4) Distribusi Log Pearson
Sampel. Ke lima belas (15) DAS tersebut
Type III. Penjelasan tentang keunggulan dan
dipilih karena memiliki rekaman data debit
perbedaan masing-masing distribusi tersebut
harian yang relatif seragam, yaitu dari: 01
sudah banyak dibahas, misalnya ditemui
Januari 1996 sd 31 Desember 2005.
dalam: (Maidment, 1993; Jayadi, 2000;
Alat dan Bahan Penelitian
Log-Normal,
(3)
Supirin, 2004; Gunawan, 2009; Munir, 2010; Mishra et al., 2010; Setiafindari, 2012).
Peralatan
yang
Penelitian
digunakan
penelitian ini, meliputi:
dalam
(1) Seperangkat
Salah satu model distribusi adalah Log
Personal Komputer (PC), (2) Software
Pearson Type III. Parameter penting dalam
Microsoft Excel, yang digunakan untuk
Log Pearson Type-III yaitu: nilai rata-rata,
mengolah data yang berupa data debit,
simpangan
koefisien
hujan, dan beberapa data debit yang dapat
kemencengan. Keistimewaan distribusi Log-
dihitung secara kuantitatif, (3) Software
Pearson Type-III ini adalah jika nilai
ArcGIS
koefisien kemencengan sama dengan nol
digunakan untuk membuat layout peta lokasi
maka distribusi kembali ke distribusi Log-
DAS sampel yang diamati.
baku,
dan
Normal. Distribusi Log-Pearson Type III
10/MapWindow/MapInfo,
yang
Input data diperoleh dari Laboratorium
digambarkan dalam persamaan (1), sebagai
Teknik
berikut:
Lingkungan (Lab TPKL) meliputi: (1) Data
=
dimana :
+
∙
.................(1)
Pengendalian
dan
Konservasi
Fisik DAS, untuk menghitung ciri spesifik dari masing-masing DAS sampel, (2) Data
Log Q = nilai logaritma debit
Debit untuk memperkirakan besarnya debit
berdasarkan periode ulang tertentu
banjir pada masing-masing DAS, dan (3) 4
Data Hujan untuk menghitung curah hujan
pada kawasan sekitar DAS sampel.
Gambar 1. Lokasi DAS Sampel
Tahap Penelitian
Model (DEM) diperoleh dari Peta ASTER
Inventarisasi Data
DEM 2, untuk Wilayah Jawa Timur. Semua
Data yang digunakan dalam penelitian
layer selanjutnya dipotong (clip) sebatas
ini mencakup: (1) Data Geografis, (2) data
wilayah
debit harian, dan (3) data hujan harian.
menggunakan
Data Geografis
ArcGIS-10, MapInfo dan Microsoft EXCEL.
Data geografis terdiri dari peta-peta
DAS.
Pengolahan
OSS-GIS
data
Mapwindow,
Data debit
tematik digital, mencakup: Digital Elevation
Data Debit Harian (DH) diperoleh dari
Model (DEM), peta peruntukan lahan, peta
rekaman alat ukur yang terpasang pada
tanah (jenis, kedalaman, dan tekstur), hidro-
Outlet
geologi, batas administrasi pemerintahan,
menggunakan rekaman data debit harian
batas administrasi pengelolaan sumberdaya
dari: 1 Januari 1996 sampai 31 Desember
air, lokasi stasiun hujan dan lokasi alat
2005.
pengukur debit.
Data Hujan
Peta tematik tersebut
diperoleh dari database GIS yang tersedia di laboratorium Konservasi
Teknik
Pengendalian
Lingkungan
(lab
dan
TPKL),
masing-masing
DAS.
Studi
ini
Data hujan harian yang digunakan adalah Hujan Harian (HH) untuk masing-masing DAS.
HH diperoleh dari rerata aritmatik
Program Studi Teknik Pertanian, FTP -
data hujan harian yang diperoleh dari
Universitas Jember. Data Digital Elevation
beberapa stasiun yang ada di dalam DAS. Rekaman data HH yang digunakan adalah : 5
1 Januari 1997 sampai dengan 31 Desember
Nisbah Kebulatan (Circulation Ratio) atau
2005. Data-data tersebut diperoleh dari
Rc. Nilai nisbah memanjang (Re ) dihitung
DINAS PU Pengairan Provinsi Jawa Timur.
dengan rumus
Analisa Karakteristik fisik DAS
(1993), sebagai berikut:
Karakteristik fisik DAS yang mencakup: bentuk dan luas DAS, topografi, jaringan
Moeslya and
McKerchar
Re = (A0,5/L)............................................ (2) dimana:
sungai, peruntukan lahan, jenis tanah, dan
Re : faktor bentuk (elongation ratio),
hidro-geologi dihitung dengan EXCEL dan
A: luas DAS (km2), L : panjang sungai
Software GIS. Selanjutnya, Tabel (1) pada
utama (km).
Lampiran, meringkaskan nilai karaktersitik
Nilai nisbah kebulatan (circularity ratio)
untuk ke 15 DAS tersebut.
dihitung
Nomor DAS (No-DAS) ditentukan secara acak dan hanya untuk keperluan
dengan
rumus
Moeslya
and
McKerchar (1993), sebagai berikut: Rc = (4π A)/ P2 .......................................(3)
penelitian ini, Nomor DAS sebagaimana
Dimana :
tercantum di dalam peta (Gambar 1). Outlet
Rc
DAS atau sub-DAS ditentukan berdasarkan
ratio), A: luas DAS (km2), P:
posisi AWLR atau lokasi pengukuran Debit.
keliling DAS (km),
Nama
DAS/Sub-DAS
ditentukan
: faktor bentuk (circularity
Kerapatan Jaringan Sungai (Drainage
berdasarkan nama lokasi atau nama sungai di
Density) ditentukan berdasarkan rumus:
mana terdapat alat pengukur debit.
Dd = (L/A) ..............................................(4)
Batas DAS ditentukan menggunakan
Karakteristik peruntukan lahan, jenis
peta digital, selanjutnya ditentukan luas DAS
dan
kedalaman
tanah,
hidrologeologi
dari peta yang terbentuk. Panjang sungai
ditentukan dengan menghitung prosentase
utama (L) diukur langsung dari peta DEM
luas terhadap luas total masing-masing DAS.
untuk masing-masing DAS. Pengukuran
Analisis Data Debit dan Hujan
dimulai dari titik Outlet terus ke arah hulu,
Debit maksimal dan debit rerata dihitung
hingga berakhirnya sungai utama (pada titik
dari data debit harian untuk periode 1996 sd
pertemuan sungai utama dengan anak sungai
2005
yang terakhir).
terpasang di Outlet DAS. Nilai hujan harian
Range nilai ketinggian diperoleh dari
pada
masing-masing
alat
yang
DAS dihitung dari rerata aritmatik semua
peta Digital Elevation Model (DEM).
stasiun hujan yang terdapat di dalam DAS.
Bentuk-DAS secara kuantitatif diperkirakan
Selanjutnya, Data hujan 24jam maksimal
dengan
nisbah
ditentukan dari data hujan DAS tersebut.
memanjang (Elongation Ratio) atau Re dan
Data tahunan ditentukan secara kumulatif
menggunakan
nilai
6
dari
data
harian.
Selanjutnya,
Nilai
S = Nilai standar deviasi;
ringkasan statistik utama untuk data debit
rata-rata;
dan data hujan diolah dengan EXCEL dan
(i);
= nilai logaritma data ke
= jumlah kejadian.
ditampilkan pada tabel (1) pada Lampiran. 5.
Analisis Frekuensi Banjir
= harga
Menentukan
Koefisien
Kepencengan
dengan persamaan sebagai berikut:
Sebelum melakukan perhitungan dengan
∑
(
)
adalah
=
mentransformasi nilai debit dalam bentuk
Cs
logaritma. Kemudian menghitung parameter-
(skewness); S = standar deviasi;
distribusi Log Pearson-Type III, langkah pertama
yang
dilakukan
(
Dimana :
=
6.
Urutan langkah perhitungan frekuensi banjir menggunakan distribusi Log-Pearson-
Menghitung
logaritma
berdasarkan
periode
=
harian) DAS tiap tahunnya. Kemudian berdasarkan
yang
nilai
telah G
3. Menentukan nilai rerata dengan persamaan
S
sebagai berikut: ................................(5)
harga
rata-rata;
= nilai logaritma data ke (i);
(Log
ulang
Q) yang
= jumlah kejadian,
∙
....................... (8)
= Nilai logaritma debit untuk periode ulang yang dikehendaki
7.
Mencari
= Faktor frekuensi = Standar deviasi
Antilog
mendapatkan
Dimana : =
debit
= Harga rata-rata
diurutkan ke dalam nilai logaritma.
∑
+
Dimana :
terbesar hingga terkecil.
=
=
berikut:
1. Menentukan debit puncak (debit maksimum
maksimum
kemencengan
dikehendaki dengan persamaan sebagai
Type III, adalah sebagai berikut:
debit
koefisien
jumlah kejadian.
distribusi Log Pearson Type-III.
2. Merubah
......................... (7)
= nilai logaritma dalam (i);
setelah itu melakukan menghitung dengan
(diranking)
)
= harga rata-rata
parameter distribusi Log Pearson Type-III,
diurutkan
)(
debit
dari
Log
banjir
Q
untuk
berdasarkan
periode ulang yang dikehendaki.
Analisis Regesi Pola hubungan antara karakteristik fisik dan hidrologi dipelajari dengan memplotkan
4.
Menentukan nilai Standar Deviasi dengan
pada grafik dan mengklasifikasikan ke 15
persamaan sebagai berikut:
DAS ke dalam beberapa kelas.
=
∑
(
)
.......................(6)
Dimana : 7
yaitu: Mayang (DAS-2), Mujur (DAS-4),
HASIL DAN
BomoBawah (DAS-6), BomoAtas (DAS-7),
PEMBAHASAN
Stail (DAS-10), Kadalpang-Bangil (DAS-
Karakteristik DAS
11), Welang (DAS-12), Kramat (DAS-13),
Tabel (1) meringkaskan karakteristik fisik ke 15 DAS: (a) topografi dan jaringan sungai, yang meliputi: Luas DAS, Panjang sungai utama, Keliling DAS, Slope factor, Nisbah memanjang, Nisbah kebulatan, dan Drainage Density; (b) Prosentase luas untuk Jenis tanah, (c) Kedalaman tanah, dan (d) Peruntukan lahan.
pekalen (DAS-14), dan Rondodingo (DAS15). Bentuk oval dijumpai pada DAS: Sanenrejo (DAS-5) dan Karangdoro (DAS8). Nisbah memanjang (Elongation Ratio = Re) tertinggi pada Sanenrejo (DAS-5) = 1,1 dan terendah pada DAS BomoAtas (DAS-7) = 0,2.
DAS yang lain memiliki nilai Re
relatif seragam antara: (0,3) sd (0,8). Nisbah
Nama-nama ke lima belas (15) DAS sampel tersebut adalah: (1) Rawatamtu, (2) Mayang, (3) Wonorejo, (4) Mujur, (5) Sanenrejo, (6) BomoBawah, (7) BomoAtas, (8) Karangdoro, (9) Kloposawit, (10) Stail, (11) Kadalpang-Bangil, (12) Welang, (13) Kramat, (14) Pekalen, dan (15) Rondodingo (Gambar 1). Luas DAS. DAS dengan luas terbesar adalah DAS Rawatamtu (DAS-1) sebesar = 783 km2, yang paling sempit adalah DAS BomoAtas = 37 km2. Mayoritas DAS sampel memiliki luas diantara 100 sd
kebulatan (Rc) juga relatif seragam nilainya antara: (0,2) sd (0,7). berbeda
pada
Nilai Rc paling
DAS-12
=(1,1).
Nilai
kerapatan jaringan (Drainage Density) pada ke lima belas DAS berkisar antara: 0,1 sd 0,3. Panjang sungai utama antara 16 sd 56,4 km.
(L) berkisar
Keliling DAS (P)
berkisar antara 58 sd 152 km. Nilai SlopeFactor
(SF)
tertinggi
pada
DAS-5
(Sanenrejo) = 1,1 dan nilii SF terendah pada DAS-10 (Kloposawit) = 0,03. DAS yang lain
2
400 km .
memiliki nilai SF relatif seragam berkisar
Bentuk DAS bervariasi antara satu DAS dengan lainnya dan secara kasar dapat diklasifikasikan ke dalam bentuk:
(1)
Oval/Elips,
(3)
Memanjang.
(2)
Triangle Bentuk
Melebar,
triangle-melebar
misalnya dijumpai pada DAS: Rawatamtu (DAS-1),
Kloposawit
(DAS-9),
dan
Wonorejo (DAS-3). Bentuk memanjang dijumpai pada sebagian besar DAS sampel,
antara (0,1) sd (0,6). Secara umum, Tabel (1) menunjukkan bahwa sebagian besar DAS memiliki nilai: slope factor, nisbah memanjang, nisbah kebulatan dan kerapatan jaringan yang relatif tidak
jauh
berbeda,
namun
demikian
karakteristik fisik lain (luas, bentuk, panjang sungai utama, prosentase peruntukan lahan, jenis dan kedalaman tanah) yang sangat 8
bervariasi nilai nya antara satu DAS dengan
Hasil Analisis Frekuensi Banjir
DAS lain.
Hasil
perhitungan
frekuensi
banjir
dengan metode Log pearson Type-III untuk
Karakteristik Debit & Hujan Debit maksimal tertinggi selama periode
periode ulang 2 sd 100 tahun diberikan pada
rekaman terjadi di Rawatamtu. Debit rerata
Tabel
2.
Selanjutnya,
DAS-DAS
untuk masing-masing DAS juga bervariasi
dikelompokan ke dalam beberapa kelas
dan berkisar antara 2 sd 35 m3/detik. Hujan
berdasarkan luas dan frekuensi banjir yang
tahunan yang jatuh pada masing-masing
dihasilkan (Tabel 3).
DAS sangat bervariasi dan berkisar antara 946 sd 3160 mm/tahun. Tabel 3. Klasifikasi frekuensi banjir berdasarkan luas DAS sampel No.
Range Luasan DAS (km2)
1.
< 200
2.
200 – 400
3.
> 400
Periode Ulang (Tahunan)
Kelompok DAS DAS-7 DAS-15 DAS-6 DAS-14 DAS-13 DAS-4 DAS-11 DAS-3 DAS-2 DAS-10 DAS-5 DAS-12 DAS-8 DAS-9 DAS-1
2
5
12,8 17,3 47,5 43,1 40,3 13,0 19,2 95,2 16,9 112,5 118,0 22,9 110,5 42,2 289,2
41,3 39,3 74,0 69,2 84,0 26,9 47,4 146,3 35,7 242,7 174,4 28,6 161,7 78,4 431,6
Gambar (2, 3 dan 4) menampilkan kurva frekuensi banjir berdasarkan kelas luas DAS.
10 25 50 Frekuensi Banjir (m3/s)
73,1 57,7 88,5 87,3 120,1 35,9 66,4 179,3 45,0 363,4 218,2 30,6 169,4 121,7 509,5
130,2 84,4 103,3 110,8 172,4 45,8 87,5 219,4 52,7 559,3 281,0 31,9 171,0 213,5 590,3
185,7 106,1 112,3 128,4 215,6 52,0 100,3 248,0 56,2 739,4 333,7 32,5 171,9 323,9 639,7
100
252,5 129,0 119,6 146,0 261,4 57,3 110,8 275,2 58,5 950,5 391,8 32,8 172,0 488,7 681,1
(4) memplotkan frekuensi banjir untuk DAS dengan luas > 400 km2.
Gambar (2) memperlihatkan frekuensi banjir
Gambar (2) menunjukkan adanya pola
DAS dengan luas sd 200 km2. Gambar (3),
yang hampir mirip dari kurva frekuensi
memplotkan
banjir untuk ke enam (6) DAS tersebut.
frekuensi banjir DAS-DAS
dengan luas antara 200 sd 400 km2. Gambar
9
Frekuensi Banjir pada 6 DAS dengan luas < 200 km2
Debit (m3/s)
1000
DAS-4
100
DAS-6 DAS-7
10
DAS-13 DAS-14
1
DAS-15 0
20
40
60
80
100
Periode Ulang (Tahun)
Gambar 2. Frekuensi Banjir untuk DAS, yang memiliki luas 0 sd 200 km2.
Gambar 3 menunjukkan pola grafik
10, DAS-3 dan DAS-5. Kelompok 2 terdiri
frekuensi banjir yang terbagi ke dalam dua
dari: DAS-2, DAS-11, dan DAS-12).
kelompok. Kelompok 1, terdiri dari: DASFrekuensi Banjir DAS berukuran luas antara 200 - 400 km2
Debit (m3/s)
1000
DAS-2
100
DAS-3 DAS-5
10
DAS-10 DAS-11
1
DAS-12 0
20
40
60
80
100
Periode Ulang (Tahun) Gambar 3. Frekuensi banjir DAS, berukuran luas 200 sd 400 km2.
10
Frekuensi Banjir DAS > 400 km2
Debit (m3/s)
1000
100 DAS-1 10
DAS-8 DAS-9
1 0
20
40
60
80
100
Periode Ulang (Tahun) Gambar 4. Frekuensi Banjir DAS, yang memiliki luas DAS > 400 km2.
Hubungan karakteristik fisik DAS dan
(5)
menunjukkan
contoh
regressi antara luas DAS dengan frekuensi
Frekuensi banjir Grafik pada gambar (5, 6, 7, 8) menunjukkan
Gambar
bentuk
hubungan
antara
beberapa karakteristik fisik DAS dengan
banjir 10 tahunan. Tidak terjadi pola hubungan yang signifikan antara luas DAS vs besarnya frekuensi banjir.
kurva frekuensi banjir.
Banjir 10 tahunan (m3/s)
600 500 400 y = 0.3585x + 41.1 R² = 0.3185
300 200 100 0 1
10
100
1000
Luas DAS (km2)
Gambar 5. Hubungan Luas DAS dengan Frekuensi Banjir 10 Tahunan.
Gambar (6) memplotkan contoh regressi
R2 ~ 0,8. Namun demikian hubungan
antara pajang sungai utama vs frekuensi
empiris semacam ini masih perlu dibuktikan
banjir 10 tahunan. Pola grafik menunjukkan
lagi dengan jumlah DASnyang lebih banyak.
hubungan polinomial beorde 2, dengan nilai
11
Banjir 10 Tahunan (m3/s)
600 500
y = 0,72x2 - 44,6x + 751,3 R² = 0,866
400 300 200 100 0 1
10
100
Panjang Sunga Utama (km)
Gambar 6. Frekuensi Banjir 10 Tahunan vs Panjang sungai utama.
Gambar (7) menunjukkan regresi antara
menunjukkan korelasi yang signifikan antara
panjang total ruas jaringan sungai vs
total panjang ruas sungai dengan besarnya
frekuensi banjir 10 tahunan. Grafik tidak
banjir tahunan.
Banjir 10 Tahunan (m3/s)
600 500
y = 0.0887x + 54.622 R² = 0.3567
400 300 200 100 0 1
10
100
1000
10000
Panjang total ruas jaringan sungai (km)
Gambar 7. Frekuensi Banjir 10 Tahunan vs total panjang ruas sungai. Gambar (8) memplotkan pola yang sama antara Drainage Density vs frekuensi banjir 10 tahunan.
12
600 Banjir 10 Tahunan (m3/s)
500 400 y = 36.301x + 20.837 R² = 0.104
300 200 100 0 1
10 Drainage density (km/km2)
Gambar 8. Frekuensi Banjir 10 Tahunan vs Drainage Density.
Regresi yang sama dilakukan untuk
morphometric) relatif tidak berpengaruh
melihat apakah ada keteraturan yang dapat
terhadap besar kecilnya frekuensi banjir
menjelaskan
yang terjadi pada suatu DAS.
pola
hubungan
antara
karaktersitik fisik DAS vs frekuensi banjir
Karakteristik Hujan vs Frekuensi banjir
pada ke 15 DAS tersebut. Hasil plotting menngunakan karakteristik
beberapa fisik
tidak
Selanjutnya, beberapa DAS memiliki
nomenklatur
kemiripan kurva frekuensi banjir, misalnya:
menunjukkan
DAS Mayang (DAS-2) dan DAS Mujur
hubungan yang signifikan. Dengan kata lain, karakteristik
fisik
(topografi
(DAS-4) (Gambar 9).
dan
Frekuensi Banjir DAS Mayang (DAS-2) dan DAS Mujur (DAS-4)
Debit (m3/s)
100
10
DAS-2 DAS-4
1 0
20
40
60
80
100
Periode Ulang (Tahun) Gambar 9. Grafik frekuensi banjir pada DAS Mayang (DAS-2) dan DAS Mujur (DAS-4).
Demikian, juga untuk kasus DAS Bomo Bawah (DAS-6) dan DAS Pekalen (DAS-
14) (Gambar 10), hal ini terlihat dari garis kurva yang berimpit. 13
Debit (m3/s)
1000
100 DAS-6 DAS-14
10
1 0
20
40 60 Periode Ulang (Tahun)
80
100
Gambar 10. Grafik frekuensi banjir pada DAS Bomo Bawah dan DAS Pekalen.
Tabel (4) menunjukkan nilai debit harian rerata dan hujan harian rerata pada ke
kemiripan nilai debit dan hujan harian rerata pada DAS-2 dan DAS-4.
empat DAS tersebut di atas. Terlihat ada No 1 2
Gambar
Tabel 4. Perbandingan karakteristik hidrologi ke empat DAS Daerah Debit Curah Hujan Aliran Sungai (DAS) Rata-rata (m3/s) Harian Rerata (mm) DAS-2 DAS Mayang 4,55 49,70 DAS-4 DAS Mujur 4,68 49,10 DAS-6 DAS Bomo Bawah 3,98 58,00 DAS-14 DAS Pekalen 10,93 86,39
(11)
menunjukan
grafik
frekuensi banjir tiga DAS yang memiliki
(DAS-7), DAS Kloposawit(DAS-9), dan DAS Stail Kradean (DAS-10).
pola relatif identik, yaitu: DAS Bomo Atas
Debit (m3/s)
1000
100 DAS-7 DAS-9
10
DAS-10 1 0
20
40
60
80
100
Periode Ulang (Tahun) Gambar 11. Grafik frekuensi banjir untuk DAS Bomo Atas, DAS Kloposawit, dan DAS Stail-Kradean.
14
KESIMPULAN Berdasarkan
uraian
di
atas
dapat
disimpulkan bahwa meskipun secara teori karakteristik
fisik
sangat
berpengaruh
terhadap besar kecilnya debit yang ke luar dari suatu DAS, namun hal itu tidak selamanya mempengaruhi terhadap pola grafik frekuensi banjir. Proses yang terjadi di dalam
suatu
DAS
sngatlah
kompleks,
sehingga analisis regresi sederhana antara karaktersitik fisik vs karakteristik hidrologi melalui analisis frekuensi banjir mungkin kuarang memadai untuk menjelaskan suatu hubungan atau pola tertentu.
Namun
demikian, beberapa DAS memiliki pola grafik frekuensi banjir yang hampir identik. Hal tersebut menunjukkan adanya kemiripan karakteristik tersebut.
hidrologi
pada
DAS-DAS
Kemiripan karakteristik hidrologi
tersebut lebih disominasi oleh karakteristik hujan yang jatuh
pada beberapa DAS
tersebut.
UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih disampaikan kepada: (1) DP2M-DIKTI melalui program Hibah Kompetensi yang telah membiayai penelitian ini, (2) Dinas PU pengairan Provinsi Jawa Timur yang telah menyediakan data-data
untuk penelitiaan, (3) semua civitas akademika – Fakultas teknologi pertanian UNEJ, yang telah meMbantu proses penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA Jayadi, R, 2000, Hidrologi I Pengenalan Hidrologi Teknik Sipil, UGM-Press, Yogyakarta, Mishra, B, K,, Takara, K,, Yamashiki, Y, and Tachikawa, Y, 2010, An Assessment Of Predictive Accuracy For Two Regional Flood Frequency Estimation Methods, Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol,54, 2010, February Maidment, d., 1993. Hanbook of hydrology. McGrawHill. Moesly, M.P and McKerchar, A.I., Chapter 8. Streamflow, in: Hanbook of Hydrology (ed. By David R. Maidment - editor in Chief), 8.1- 8.39, Mc Graw-Hill, Inc. 1993. Munir, R, 2010, Distribusi Peluang Kontinyu, http://informatika,stei,itb,ac,id/ [diakses 19 April 2012] Setiafindari, W, 2012, Materi Distribusi Normal, staff,ui,ac,id/internal/090603068 /material/DISTRIBUSINORMAL,ppt, [diakses 12 April 2012] Sivapalan, M., Franks, S.W., Takeuchi, K. and Tachikawa, Y., 2005. International Perspectives on PUB and Pathways Forward. Chapter 2, in: Predictions in Ungauged Basins: International Prespectives on the State of the Art and Pathways Forward (ed. By S.W. Franks, M. Sivapalan, K. takeuchi & Y. Tachikawa), 1 - 14, IAHS Publ. 301. IAHS Press, Wallingford, UK. Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan, Andi Offset, Yogyakarta,
15
Lampiran : Tabel 1. Karakteristik Fisik, Hujan dan Debit pada ke lima belas (15) DAS Nomor – DAS (Referensi Gambar 1)
01. Topografi dan jaringan sungai 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
387.3
178.1
165.8
135.8 24.1
783.2
218.8
214.9
183.1
290.9
137.9
37.8
478.8
685.6
218.5
113
56.4
38.9
22.7
31.4
16.1
41.2
36.7
35.3
34.8
49.3
23.2
36.4
20.8
28.2
151.8
89.8
77.4
58.3
86.7
61.7
32.4
101.1
130.8
108.6
54.5
65.7
76.3
80.0
71,8
Slope Factor (A/L2)
0.2
0.1
0.4
0.2
1.1
0.1
0.0
0.4
0.6
0.1
0.2
0.3
0.4
0.2
0.2
Elongation ratio (nisbah memanjang) (Re)
0.5
0.4
0.6
0.4
1.1
0.3
0.2
0.6
0.8
0.3
0.5
0.5
0.6
0.5
0.5
Circulation ratio (nsbah kebulatan) (Rc)
0.4
0.3
0.5
0.7
0.5
0.5
0.5
0.6
0.5
0.2
0.5
1.1
0.4
0.3
0.3
Drainage Density (L/A) Hujan harian (mm/hari)
0.1
0.2
0.1
0.2
0.1
0.3
1.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.1
0.1
0.2
0.2
HMax
71.9
72.4
99.3
124.2
102.5
149.8
103.6
94.5
100.4
118.8
95.2
145.0
83.8
177.5
133.8
Hrrt (mm/hari)
5.0
5.0
4.9
5.5
4.0
6.5
2.9
4.8
3.6
4.3
6.1
5.0
2.6
8.6
5.9
HMed
0.7
0.6
0.9
1.7
0.0
2.2
0.0
0.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
CV
1.7
1.8
1.7
1.6
2.4
1.6
2.2
1.8
1.8
2.1
1.9
2.0
2.6
1.8
2.0
8.5
8.9
8.2
8.9
9.5
10.3
6.4
8.9
6.7
9.2
11.9
10.2
6.8
15.1
11.7
DMax
588.0
70.5
196.1
51.5
283.0
89.6
99.0
205.4
242.8
498.0
69.0
32.6
193.0
94.3
101.0
Drrt
35.2
4.6
17.9
4.0
9.2
3.9
2.1
17.7
9.3
9.2
2.9
3.9
2.6
10.9
5.0
DMed
16.7
3.3
15.0
3.4
4.3
1.6
0.8
13.0
7.8
4.8
1.0
3.2
1.4
8.9
3.2
CV
1.4
1.0
0.6
0.9
1.6
1.7
2.1
0.9
1.1
1.9
1.6
0.7
2.1
0.6
1.3
STD
48.8
4.7
11.0
3.8
15.1
6.4
4.3
15.9
10.1
17.3
4.6
2.6
5.5
6.3
6.2
Luas DAS (Km2) Panjang Sungai Utama L (Km) Keliling DAS (P) Km
STD Debit Harian (m3/detik)
Keterangan : Tanggal analisis : 04 Agustus 2012; data kosong tidak diikutkan dalam perhitungan. Periode data yang digunakan: 01 – 01 – 1997 sd 31-12-2005; HMax = hujan maksimal; Hrrt = nilai rerata hujan harian ; HMed = nilai median hujan harian ; DMax = Debit harian maksimal; DRRt = debit harian rerata; DMed = median debit harian;CV = coefficient of variance; STD = standard deviasi. 0
Tabel 2. Hasil Perhitungan Frekuensi Banjir pada ke (15) DAS Karakteristik DAS
Nomor DAS Sampel mengacu pada Gambar 1 1
Metode Log Pearson-Type III Periode ulang : 2 tahun Periode ulang : 5 tahun Periode ulang : 10 tahun Periode ulang : 25 tahun Periode ulang : 50 tahun Periode ulang : 100 tahun
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Log QT = Average Log X + G * S 289
17
95
13
118
48
13
110
42
112
19
23
40
43
43
432
36
146
27
174
74
41
162
78
243
47
29
84
69
39
510
45
179
36
218
88
73
169
122
363
66
31
120
87
58
590
53
219
46
281
103
130
171
213
559
87
32
172
111
84
640
56
248
52
334
112
186
172
324
739
100
32
216
128
106
681
58
275
57
392
120
253
172
489
951
111
33
261
146
129
1
