Analisis ketelitian perkiraan debit banjir rancangan dan aliran rendah berdasarkan perbedaan kerapatan jaringan stasiun hujan

PUSPA, Igel Malen, Prof.Dr.Ir. Sri Harto Br., Dip.H

2006 | Tesis | S2 Teknik Sipil (Mag. Pengelolaan Sumberdaya Air)

Kerapatan jaringan stasiun hujan dengan jumlah dan pola penyebaran berbeda dalam suatu DAS dapat mempengaruhi tingkat ketelitian hasil analisis hidrologi yang terkait dengan kegiatan pengelolaan sumberdaya air terutama dalam perhitungan debit banjir rancangan dan perhitungan aliran rendah. Selama ini belum terdapat pedoman baku tentang jumlah stasiun hujan yang dipandang cukup mewakili variabilitas curah hujan di suatu DAS, terkait dengan masalah zonifikasi upstream, downstream dan ketelitian hasil hitungan debit banjir rancangan dan aliran rendah. Kajian tentang persoalan tersebut perlu dilakukan untuk mengetahui tingkat ketelitian perhitungan debit banjir rancangan dan aliran rendah dengan perbedaan kerapatan jaringan stasiun hujan agar dapat diketahui jumlah stasiun yang optimal. Prosedur kajian pada penelitian ini didasarkan pada beberapa cara yang telah dikembangkan untuk mengevaluasi jaringan pengukuran hujan dengan tahapan dan analisis yang berbeda. Kajian pengaruh variasi kerapatan jaringan stasiun hujan dilakukan dengan menerapkan cara acak (random network) dan cara Kagan pada DAS Opak dan DAS Progo di wilayah Provinsi DIY dan Jawa Tengah. Pengaruh variasi kerapatan jaringan hujan juga dievaluasi untuk daerah hulu dan daerah hilir DAS. Dalam hal ini ketelitian perhitungan debit banjir rancangan diperoleh melalui analisis frekuensi dari data debit terukur dan dari analisa hidrograf satuan baik dengan cara hipotetik (analitis) maupun dengan hidrograf satuan sintetik GAMA I, sedangkan perhitungan aliran rendah dilakukan dengan simulasi pengalihragaman hujan-aliran menggunakan model Mock. Dari perhitungan debit banjir rancangan dan aliran rendah pada kedua DAS yang ditinjau diperoleh jumlah stasiun hujan optimal didapat dari jaringan stasiun hujan cara acak, kecuali DAS Opak bagian hulu yang didapat dari pola existing. Tingkat kerapatan stasiun hujan yang rendah memungkinkan munculnya tingkat kesalahan relatif (penyimpangan) yang lebih besar dalam analisis debit banjir rancangan dan aliran rendah. Penyimpangan debit banjir rancangan minimum DAS Opak, DAS Opak bagian hulu dan hilir untuk kala ulang 20 tahun yaitu 0,12%, 241,65%, 0,74%, dan –0,70%, 171,61%, - 0,03 % untuk kala ulang 50 tahun. Penyimpangan minimum DAS Progo bagian hulu 2,56% untuk kala ulang 20 tahun dan 2,51% untuk kala ulang 50 tahun. Perubahan karakter hidrograf dilakukan pada DAS Progo dan DAS Progo bagian hilir dengan mencermati adanya pengaruh tinggi hujan rancangan terhadap besar debit banjir rancangan. Pada perhitungan aliran rendah DAS Opak, penyimpangan terkecil diperoleh dari 0,24% DAS Opak, -1,05% bagian hulu dan -0,65% bagian hilir, sedangkan pada DAS Progo bagian hulu diperoleh penyimpangan terkecil -0,04%. Karakter perubahan hidrograf aliran rendah menunjukkan jumlah stasiun hujan yang sedikit dengan pola penyebaran tertentu memberikan hasil hitungan debit yang relatif signifikan berbeda pada setiap variasi stasiun hujan.

The density of rainfall station network with different dispersion numbers and patterns within a catchment area might influent either the accuracy level of the hydrological analysis results or their relations to water resources management activity, especially in calculating the designed flood discharge and low flow. Up to now, there has not been any standard about the numbers of rainfall stations adequate enough to represent rainfall variability on a catchment area related to the problem of upstream and downstream zonifications, as well as the accuracy of the designed flood discharge and low flow calculations.Analysis of such problem is required in order to identify the accuracy level of designed flood discharge and low flow calculation with differences on the rainfall station network to identify the optimum numbers of the stations. Procedures used in this study were based on several methods developed for evaluating the rainfall measurement network under different steps and analysis. Analysis on the influence of rainfall stations network density variation was carried out by applying random network and Kagan methods for Opak and Progo catchment areas in the provinces of DIY and Jawa Tengah. The influence of rainfall network density variation was also evaluated for both upstream and downstream parts of the catchment area. Accuracy of the designed flood discharge calculation was obtained using the unit hydrograph analysis both with hypothetical (analytical) method and GAMA I synthetical unit hydrograph method. Low flow was calculated using the simulation of rainfall flow transformation under the Mock model. Based on the calculation of the designed flood discharge and low flow on both catchment areas, the optimum numbers of rainfall could be obtained from a rainfall station network using random network, except for the upstream part of Opak catchment area, which was obtained using the existing pattern. Low level rainfall station density enabled relatively more significant error (deviation) in the analysis of designed flood discharge and low flow. Minimum deviations of designed flood discharge for Opak catchment, upstream and downstream parts within the 20 years of return period were 0,12%, 241,65% and 0,74%, respectively. Within the 50 years of return period, the results were –0,70%, 171,61% and 0,03%, respectively. Minimum deviation of Progo catchment area of the upstream part was 2,56% for 20 years of return period and 2,51% for 50 years of return period. Changes of hydrograph characteristics were taken for Progo catchment area and its downstream part under the consideration upon the influence of the designed rainfall level to the designed flood discharge size. In low flow calculation of Progo catchment, the smallest deviation was obtained for 0,24% of Opak catchment area, -1,05% of upstream part and –0,65 of the downstream part, the character changes of the low flow hydrograph showed that small numbers of rainfall stations with certain dispersion pattern yield ed relatively significant different discharge calculation results on every rainfall station variaton.

Kata Kunci : Zonifikasi hulu-hilir, kesalahan relatif, stasiun hujan optimal, upstream-downstream zonification, relative error (deviation), optimum rainfall station