Development Of Unit Hydrograph Parameters Model Using Selected Watershed Parameters on Rivers in Central Sulawesi

Permasalahan utama dalam analisis debit berbasis hidrograf satuan adalah menetapkan metode yang paling sesuai untuk memperkirakan parameter hidrograf. Paper ini bertujuan merumuskan persamaan parameter hidrograf menggunakan lebih banyak jumlah parameter DAS terindikasi berkorelasi tinggi yang didasarkan pada data 8 DAS terukur di Provinsi Sulawesi Tengah, Indonesia. Sebanyak  12 parameter DAS yaitu luas DAS (A, km2), panjang sungai utama (L, km), kemiringan sungai utama (S), panjang sungai utama sampai titik terdekat titik berat DAS (Lc, km), faktor bentuk DAS (FB), jumlah orde sungai (n), jumlah pertemuan sungai (JN), panjang sungai orde 1 (L1, km), panjang sungai semua orde (Lt, km), kerapatan drainase (D), jumlah ruas orde 1 (R1), dan jumlah ruas semua orde (Rt) digunakan untuk membangun 3 parameter utama hidrograf satuan yaitu waktu puncak (Tp, hour), debit puncak (Qp, m3/s) dan waktu dasar (Tb, hour). Analisis regresi linier diterapkan terhadap 12 parameter DAS tersebut untuk memformulasikan ketiga parameter hidrograf. Hasil kajian menunjukkan bahwa setidaknya 5 dari 12 parameter DAS yang diuji memperlihatkan pengaruh yang sangat besar pada ketiga parameter hidrograf dengan indikator RMSE yang sangat rendah: 0.019, 0.098, 0.014 secara berturut-turut untuk Tp, Qp, dan Tb. Rendahnya indikator RMSE mengindikasikan bahwa ketiga persamaan parameter hidrograf tersebut berkinerja sangat tinggi. Namun demikian, validasi pada DAS-DAS terukur lainnya masih harus dilakukan untuk dapat diapkikasikan pada skala DAS lebih luas dan beraga

OPTIMASI PARAMETER MODEL MOCK UNTUK MENGHITUNG DEBIT ANDALAN SUNGAI MIU

Model Mock merupakan model hidrologi yang digunakan untuk mengananalisis sistem DASdalam memprediksi respon hidrologi dari suatu masukan kejadian hujan dan iklim. Model Mockperlu dioptimasi/kalibrasi untuk memperoleh nilai parameter optimal dengan cara menyesuaikanparameter model hingga hasil optimasi menghampiri data historis. Penyesuaian parametermodel dilakukan dengan memaksimalkan koefisien korelasi dan volume error dari debiitpengukuran dan debit optimasi. Hasil optimasi menunjukkan bahwa nilai parameter optimalselama 24 periode yang dinyatakan dengan fungsi tujuan memiliki koefisien korelasi sebesar 0.75dan volume error sebesar 0.0009

Pengaruh Prosedur Perkiraan Laju Erosi Terhadap Konsistensi Nisbah Pengangkutan Sedimen

Terdapat dua prosedur yang dapat digunakan untuk memperkirakan laju erosi dengan menggunakan metode USLE berdasarkan data historis (historical data) pada masa yang lampau. Cara pertama yakni dengan menganalisis laju erosi rata-rata bulanan untuk seluruh tahun data sekaligus. Keluaran dari cara ini adalah perkiraan laju erosi rata-rata bulanan. Cara yang kedua yakni dengan melakukan perhitungan laju erosi rata-rata bulanan untuk setiap tahun data. Perbedaan prosedur dalam memperkirakan laju erosi tersebut, memungkinkan terjadinya perbedaan angka laju erosi yang akan dinyatakan dengan angka nisbah pengangkutan sedimen (sediment delivery ratio, SDR). Penelitian ini mengkaji pengaruh kedua prosedur perkiraan laju erosi tersebut terhadap konsistensi nisbah pengangkutan sedimen. Hasil penelitian yang diterapkan pada sub-DAS Miu dan Wuno di Palu-Sulawesi Tengah menunjukkan bahwa angka nisbah pengangkutan sedimen (SDR) kedua prosedur tidak menunjukkan perbedaan yang besar, masing-masing sebesar 1.13 % dan 2.55 %

Prediksi Erosi Lahan DAS Bengkulu Dengan Sistem Informasi Geografis (SIG)

Sebagian endapan sedimen di muara Sungai Bengkulu diperkirakan berasal dari erosi permukaan di DAS. Alih fungsi lahan (land use) di DAS juga diperkirakan telah mempengaruhi laju erosi permukaan. Untuk memprediksi laju erosi permukaan DAS Bengkulu, penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode USLE dan Sistem Informasi Geografis sebagai alat bantu analisis data berbasis digital. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju erosi permukaan DAS Bengkulu adalah 40.64 ton/ha/tahun. Angka ini setara dengan 2.258 mm/tahun dan termasuk dalam kelas bahaya erosi II (15-60 ton/ha/tahun)/ringan berdasarkan klasifikasi USDA. Hal ini berarti bahwa erosi permukaan DAS Bengkulu memberi kontribusi  kecil terhadap sedimentasi di muar

Pengembangan Model Hidrograf Satuan Sintetik Berdasarkan Karakteristik Fraktal Daerah Aliran Sungai

Hidrograf satuan sintetik (HSS) merupakan salah satu model transformasi hujan-debit yang masih populer digunakan sampai saat ini terutama untuk memperkirakan debit banjir (rancangan) dalam rangka perencanaan dan pengelolaan sumber daya air. Kelebihan dari model ini adalah mampu memperkirakan debit berdasarkan sekuen waktu pada suatu kejadian hujan, sehingga diperoleh hubungan antara waktu dan debit dalam bentuk hidrograf. Umumnya Model HSS dikembangkan akibat keterbatasan data hidrologi terutama data debit di sungai, sehingga hidrograf satuan pada sungai-sungai yang tidak memiliki data tersebut diperkirakan berdasarkan karakteristik morfometri DAS. Beberapa model HSS yang telah dikembangkan dan banyak digunakan di Indonesia diantaranya HSS Snyder, Nakayasu, GAMA I dan beberapa model lainnya. Kelemahan mendasar dari HSS adalah cenderung memberikan hasil yang menyimpang pada DAS-DAS yang tidak memiliki karakteristik hidrologi serupa dengan DAS-DAS sebagai penyusun model. Pada kebanyakan kasus penyimpangan juga dapat terjadi pada DAS penyusun pada waktu kejadian hujan yang lain. Penyimpangan ini diperkirakan sebagai akibat dari asumsi-asumsi yang digunakan untuk membangun konsep hidrograf satuan dan kompleksitasnya faktor yang mempengaruhi hidrograf terutama sifat hujan dan karakteristik DAS yang tidak terakomodasi dalam model termasuk karakteristik fraktal DAS yang dianggap sangat berpengaruh terhadap pembentukan hidrograf. Penelitian ini dilakukan pada 8 DAS di Sulawesi Tengah untuk mengembangkan dan menyusun model HSS, dimana berdasarkan hasil studi pendahuluan ketiga model HSS yang diuji (Snyder, Nakayasu dan GAMA I) memiliki kinerja relatif rendah. Penelitian dilakukan dengan cara menyusun model dengan memperhitungkan (menggunakan) beberapa parameter berdasarkan kombinasi karakteristik fraktal dan morfometri utama DAS, dengan melibatkan jumlah DAS terukur yang memadai sebagai obyek penyusun parameter hidrograf sehingga diharapkan dapat menghasilkan model HSS dengan kinerja yang baik terutama untuk diterapkan di daerah penelitian dan sekitarnya di Sulawesi Tengah. Penelitian ini berhasil merumuskan persamaan waktu puncak (Tp) sebagai fungsi dari parameter panjang sungai utama (L), rasio panjang sungai (RL) dan kerapatan jaringan drainase (D) dengan koefisien determinasi (r2) 99.9%, persamaan waktu dasar (Tb) sebagai fungsi dari luas DAS (A) dan kemiringan sungai utama (S) dengan koefisien determinasi (r2) 98.7% dan persamaan debit puncak sebagai fungsi dari waktu puncak (Tp) dan luas DAS (A). Selain itu penelitian ini juga berhasil merumuskan persamaan kurva tunggal yang lebih sederhana dan dapat mengatasi kelemahan dan keterbatasan persamaan kurva tunggal HSS lainnya. Persamaan kurva hidrograf ini diturunkan dari Persamaan Distribusi Gamma yang merupakan bagian dari distribusi probabilitas kontinyu 2 parameter (2PGDF). Koefisien determinasi tersebut menunjukkan bahwa model yang dikembangkan mempunyai kinerja dan keberlakuan yang baik pada 8 DAS yang diobservasi dan memenuhi semua syarat uji statistik yang diterapkan. Validasi model HSS pada 3 DAS di Sulawesi Tengah menunjukkan semua parameter pokok hidrograf yang dievaluasi mempunyai kinerja yang sangat baik. Penyimpangan paramater pokok hidrograf rata-rata di bawah 20% dengan perincian penyimpangan debit puncak rata-rata sebesar 6.87%, penyimpangan waktu puncak rata-rata sebesar 10.17%, dan penyimpangan waktu dasar rata-rata sebesar 10.78%. Selain itu hasil hitungan juga menunjukkan Koefisien Efisiensi Model Nash–Sutcliffe (E) pada ketiga DAS relatif sangat tinggi dengan nilai rata-rata sebesar 0.87, yang memperlihatkan kinerja yang baik. Verifikasi model pada 3 DAS di Pulau Jawa dan Bali menunjukkan bahwa penyimpangan paramater pokok hidrograf rata-rata 0.7). Hal ini menunjukkan bahwa pada kasus ini model HSS tersusun memiliki keberlakuan relatif masih cukup baik pada DAS lain di luar Provinsi Sulawesi Tengah. Namun demikian verifikasi perlu dilakukan dengan melibatkan jumlah DAS yang lebih banyak lagi baik DAS-DAS yang berada di wilayah yang sama terutama di Pulau Sulawesi maupun DAS-DAS di daerah lain di luar Pulau Sulawesi, dengan berbagai karakteristik morfometri dan parameter fraktal DAS serta pola distribusi hujan wilayah. ================================================================= Synthetic unit hydrograph (SUH) is one of the rainfall-runoff transformation models which remains popular today, particularly used to estimate design flood discharge for water resource planning and management. The advantage of this model is its ability to predict discharge (run-off) based on time sequence of a rainfall event, and thus the correlation between time and discharge in the form of hydrograph can be obtained. SUH Model is generally developed due to limitations of hydrological data especially discharge data, therefore the unit hydrograph of these rivers are predicted based on watershed morphometry. Some SUH models which developed based on watershed morphometry are Snyder, Nakayasu, GAMA I SUH and the others. The fundamental weakness of SUH is tending to deviate in others watershed which different characteristics with the watershed used to construct the model. In most cases, the deviation may also occur in watershed which used to construct the model in other rainfall event. These deviations are predicted as a consequence of the assumptions used to establish unit hydrograph concept and complexity factors affecting hydrograph particularly rainfall and watershed characteristics which are not accommodated in the model, including fractal characteristics of watershed which are considered highly affecting of hydrograph formation. The research was conducted at 8 watersheds in Central Sulawesi to develop and establish SUH models, where based on preliminary study the three evaluated SUH models such as Snyder, Nakayasu and GAMA I showed low performance. The SUH model was constructed by using some parameters based on combination of fractal and main morphometry characteristics of watersheds and using a sufficient amount of measured watersheds to obtain a high performance SUH model for applying around research area in Central Sulawesi. This research was successfully formulated equation of peak time (Tp) as the function of main river length (L), ratio of river length (RL) and drainage density (D) with determination coefficient (r2) of 99.9%, equation of base time (Tb) as the function of watershed area (A) and main river slope (S) with determination coefficient (r2) of 98.7% and equation of peak discharge (Qp) as the function of peak time (Tp) and watershed area (A). In addition, this research was also successfully formulated a simpler single curve equation which can overcame limitation and weakness of other single curve equations. The hydrograph curve equation was derived from Gamma Distribution Formula as part of 2 parameters continues probability distribution (2PGDF). These determination coefficients showed that the developed model has good performance and enforceability at 8 observed watersheds and met all the requirements of applied statistical tests. Model validation at three watersheds in Central Sulawesi showed a very well performance for all evaluated main hydrograph parameters. Deviation of average main parameters hydrograph are below 20% with the following details: 6.87% of average peak discharge deviation, 10.17% of average peak time deviation and 10.78% of average base time deviation. Moreover, the result of calculation showed a high performance of average efficiency coefficient of Nash–Sutcliffe Model (E) in the value of 0.87. Model verification at three watersheds in Java and Bali Island showed a fair performance for all evaluated main hydrograph parameters with average deviation under 70% and average efficiency coefficient of Nash–Sutcliffe Model (E) above 0.7. It shows that the SUH model has still relatively good performance for applying at other watersheds outside of Central Sulawesi Province. However, verification should be conducted by involving more watersheds which located both in Sulawesi Island and outside of Sulawesi Island, with various morphometriy and fractal characteristics of watershed and rainfall distribution pattern of the region

Analysis of Main Morphometry Characteristic of Watershed and It’s Effect to The Hydrograph Parameters

Until today, the development of synthetic unit hydrograph model is still based on morphometry characteristic of watershed or combine with other parameters. According to Sri Harto (1985), There are at least four main characteristic morphometry of watershed which highly influenced to the hydrograph and can be easily quantified namely watershed area (A), main river length (L), main river slope (S) and form factor (FB). This research aim is to analyze and verify these four factors and it’s effect to the three of hydrograph parameters i.e. peak time (TP), peak flow (QP) and base time (TB). This research was carried out in eight watersheds in Central Sulawesi Province Indonesia as the base of variable preparation to develop synthetic unit hydrograph model. Main morphometry analysis of watershed was conducted by using geographical information system (GIS) software, referring to Indonesia Topographic Map (RBI) data combined with Digital Elevation Model-Shuttle Radar Topographic Mission (DEM-SRTM) data, to determine the area (A), main river length (L), main river slope (S) and form factor (FB) of every analyzed watershed. The research showed that eight observed watersheds had an area (A) of 23.88 km2 to 144.73 km2, main river length (L) of 10.31 km to 28.69 km, main river slope (S) of 0.03422 to 0.10812 and form factor (FB) of 0.21 to 0.49. From correlation analysis, It seen that the watershed area affected very well to peak flow (QP) with correlation coefficient of 0.98. The main river length also affected very well to the peak time (TP) with correlation coefficient of 0.99. Two others morphometry parameters namely main river slope (S) and form factor (FB) did not show the effect which could be concluded. These two parameters showed low correlation coefficient

PENGARUH POLA DISTRIBUSI HUJAN TERHADAP PENYIMPANGAN DEBIT PUNCAK HIDROGRAF SATUAN SINTETIK NAKAYASU

There are many methods which used to analyze flood hydrograph, started from the simplest Rational Methods to the most complex mathematical models. One of them is Nakayasu Synthetic Unit Hydrograph (SUH) which has been known and used in wide area. Without realized, actually the use of the methods has been given a large deviation if compared with the measured river hydrograph. It is especially caused by the using of rainfall distribution pattern which be the input of the Nakayasu SUH Methods. This research was conducted to investigate the effect of rainfall distribution pattern to the peak discharge of Nakayasu SUH Methods using some rainfall distribution pattern such as Mononobe, ABM and Tadashi Tanimoto which applied on Bangga watershed. The result of the research using 10 elected flood data show that the average deviation from the biggest to the smallest, respectively are Mononobe (69.42 %), ABM (59.44 %) and Tadashi Tanimoto (22.42 %

The Effectiveness of River Bank Normalization on Flood Risk Reduction

One popular technique used to reduce flood risk associated witha flood mitigation scheme, is normalization of a river bank. This methodcan be effected done by adjusting the width of the river on the left andright banks, in order to increase channel capacity. The biggest obstaclemost often encountered in adjusting the river banks is insufficient landarea, both on the left and right sides. The capacity of the river channel cantherefore not be optimised, due to this limitation. This study intends toevaluate the effectiveness of river bank normalization to reduce flood riskin the Puna River, Central Sulawesi Province of Indonesia. The capacityevaluation was conducted under two conditions i.e. before and afternormalization of the river bank, using HEC-RAS Hydrodynamic Program, integrated with GIS. The level of effectiveness is measured by acomparison between the capacity of the river channel after banknormalization with the required channel capacity on 100 years returnperiod of discharge for important and high-risk river categories. Simulationresults in both conditions show that the normalization of river banks canincrease channel capacity from 270 m3/s to 470.2 m3/s, where the requiredchannel capacity is 590.71 m3/s. The effectiveness of the banknormalization is 100 %, included in the category of very effectiv

ANALISIS PENYIMPANGAN PERKIRAAN DEBIT MENGGUNAKAN MODEL MOCK DAN NRECA

Keterbatasan data hidrometri yang digunakan untuk analisis hidrologi berkaitan dengan pengembangan sumber daya air, mengharuskan perkiraan debit di sungai harus dilakukan berdasarkan data hujan menggunakan model hidrologi. Namun harus disadari bahwa kinerja model yang ada umumnya terbatas. Hampir semua model hidrologi tidak dapat sepenuhnya menirukan perilaku DAS khususnya dalam mengalihragamkan hujan menjadi debit. Keterbatasan ini berkaitan dengan kompleksitasnya masukan dan sistem DAS yang tidak sepenuhnya terwakili di dalam model. Oleh karena itu, model-model hidrologi tersebut harus dioptimasi  sebelum digunakan dalam analisis. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki kinerja model dengan mensimulasi penyimpangan dan parameter model oiptimal menggunakan Model Mock dan NRECA yang diaplikasikan di pada DAS kecil dalam hal ini DAS Bangga di Sulawesi Tengah. Hasil simulasi menggunakan parameter sembarang menunjukkan bahwa penyimpangan rata-rata dari kedua model (Mock dan NRECA) berturut-turut adalah 70.25 % and 85.93 %. Simulasi menggunakan parameter optimal, dapat menurunkan penyimpangan rata-rata menjadi 15.88 % and 23.97 % untuk kedua model. Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa parameter optimal dari kedua model memiliki kesalahan volume sebesar 0.00056 and 0.000724 dan koefisen korelasi 0.875 and 0.824