Analisis hidrograf banjir rancangan terhadap perubahan penggunaan lahan dalam berbagai kala ulang metode hujan-limpasan dengan HEC-GeoHMS dan HEC-HMS :: Studi kasus daerah aliran sugai Garang, Provinsi Jawa Tengah

TIVIANTON, Tommy Andryan, Dr. Muh Aris Marfai, M.Sc

2010 | Tesis |

Tujuan dari penelitian ini adalah 1) menentukan nilai objective function (volume outflow, debit puncak, waktu puncak) antara hidrograf banjir terukur dengan hidrograf banjir model, 2) menentukan besar debit puncak pada hidrograf banjir rancangan kala ulang 5, 10, 25, 50, 100 tahun dan Probable Maximum Precipitation, 3) mengetahui signifikansi pengaruh simulasi perubahan penggunaanlahan yang berbeda terhadap debit puncak, volume outflow hidrograf banjir rancangan dalam berbagai kala ulang. Data yang digunakan adalah citra Landsat 7 ETM+, DEM, dan data hidrologi-klimatologi DAS Garang. Ekstraksi DEM menghasilkan aspek morfometri DAS berupa batas, bentuk, luas, dan kemiringan lereng subDAS. Identifikasi CN menggunakan pendekatan NDVI-tutupanlahan-SGH. Hasil peta CN dan data hujan dianalisis dengan HEC-GeoHMS menghasilkan pada setiap subDAS nilai parameter awal (komposit CN, persentase luasan impervious area dan time lag) dan alur skema model hujan-limpasan. Pengukuran lapangan digunakan untuk penentuan geometri sungai. Proses algoritma model hujan-limpasan dalam HEC-HMS meliputi penghitungan runoff dengan SCS-CN, direct runoff menggunakan ModClark, baseflow menggunakan resesi eksponensial dan channel flow menggunakan Muskingum-Cunge. Penentuan simulasi perubahan penggunaanlahan didasarkan pada perbandingan kondisi penggunaanlahan DAS Garang tahun 2000 hingga 2003. Hasil penelitian menunjukkan aplikasi model hujan-limpasan HEC-HMS untuk DAS Garang berukuran 203 km2 memberikan hasil terbaik pada kondisi AMC II dengan objective function sebesar 1,94 % untuk selisih volume outflow, 1,2 % untuk selisih debit puncak, waktu puncak sama, 4 menit untuk selisih time of Center of Mass. Hasil debit puncak hidrograf banjir rancangan pada berbagai kala ulang 5, 10, 25, 50, 100 tahun dan probable maximum precipitation adalah 1059 m3/dt, 1207 m3/dt, 1415 m3/dt, 1585 m3/dt, 1767 m3/dt dan 3573 m3/dt. Uji signifikansi simulasi perubahan penggunaanlahan menggunakan paired t-test dengan tingkat signifikansi 0,05. Hasil uji menunjukkan terjadi perubahan debit puncak dan volume outflow secara signifikan terhadap simulasi perubahan luas penggunaanlahan hutan dan kebun 15% menjadi penggunaanlahan sawah tadah hujan pada semua perancangan kala ulang. Hasil yang sama didapat pada simulasi perubahan luas 10% tiap tahun penggunaanlahan sawah irigasi dan sawah tadah hujan menjadi impervious area selama perancangan kala ulang.

The aims of this study were: 1) determine the value of objective function (outflow volume, peak discharge, time to peak) between the measured flood hydrograph and flood hydrograph model, 2) determine the volume peak discharge by flood hydrograph design on return periods of 5, 10, 25, 50, 100 years and the Probable Maximum Precipitation, 3) determine the significance of the influence of different landuse change simulation for the peak discharge and volume outflow of the flood hydrograph design in variety of all return periods. The data used are Landsat 7 ETM+, DEM, hydrology, and climatology data of Garang watershed. The extraction of DEM yield morphometric aspects of watershed, e.g. boundaries, shape, size, and slope of subwatershed. Identification of the Curve Number using approach of NDVI-landcover-SGH. Results of CN maps and rainfall data were analyzed using HEC-GeoHMS to produce the initial parameter values, (e.g. composite CN, the percentage of impervious area and time lags) and the scheme of rainfall-runoff model. Field measurements used to determine the geometry of the river. The algorithms process of rainfall-runoff model in HEC-HMS consist of calculations runoff using the SCS-CN model, direct-runoff using the ModClark model, baseflow using the exponential recession model and channel routing using the Muskingum-Cunge model. Determination of land use change simulation is based on the ratio of land use conditions in 2000 until 2003. Results showed the application of the rainfall-runoff model HEC-HMS for the size of 203 km2 watershed Garang gave the best results at the AMC II condition with the objective function of 1.94% for the difference in outflow volume, 1.2% for the difference in peak discharge, time to peak is equal, 4 minutes for the difference in time of Center of Mass. The result for peak discharge of the flood hydrographs design at return periods of 5, 10, 25, 50, 100 and probable maximum precipitation is 1059 m3/sec, 1207 m3/sec, 1415 m3/sec, 1585 m3/sec, 1767 m3/sec, and 3573 m3/sec. The significance test for simulation landuse changes is using paired t-test with a significance level of 0.05. The result show there was changes in peak discharge and volume outflow significantly when simulate landuse changes in 15% area of forest and plantation become rainfed lowland at all the return period design. As same as simulation before, there was changes in peak discharge and volume outflow significantly to the annual changes of 10% landuse of irrigated and rainfed lowland become impervious areas during the return period design.

Kata Kunci : Hidrograf banjir,Perubahan penggunaan lahan,Model hujan,limpasan,HEC,GeoHMS,HEC,HMS