Metode Perhitungan Hidrograf Sintesis

Hidrograf satuan adalah grafik suatu limpasan air yang diakibatkan oleh satu satuan hujan efektif yang terjadi secara merata di seluruh Daerah Aliran Sungai (DAS) dengan intensitas tetap selama satuan waktu tertentu.

Keterbatasan data observasi sering dijumpai pada DAS. Oleh karena itu, diperlukan pendekatan dari sungai pada DAS yang sama atau DAS terdekat yang mempunyai persamaan karakteristik. Hasil penurunan hidrograf satuan disebut hidrograf satuan sintesis.

Dalam perhitungan hidrograf satuan sintetis, terdapat beberapa metode yang dapat digunakan, antara lain :

Metode Snyder

Metode Snyder dikembangkan oleh F.F. Snyder dari Amerika Serikat pada tahun 1938.

Metode Snyder merupakan metode pendekatan dengan rumus berdasarkan koefisien-koefisien empiris yang menghubungkan unsur-unsur hidrograf satuan dengan karakteristik daerah pengaliran.

Unsur-unsur hidrograf tersebut dihubungkan dengan luas daerah pengaliran, panjang aliran utama, jarak antara titik berat daerah pengaliran dengan  pelepasan (outlet) yang diukur sepanjang aliran utama.

Tahap-tahap perhitungan menggunakan metode Snyder adalah sebagai berikut :

Menentukan UH duration (tr) 

UH duration (tr) adalah tinggi hujan 1 satuan dalam waktu tertentu. Pada perhitungan hidrograf satuan, tr yang ditentukan adalah 1 jam.

Menghitung lag time (tL)

Lag time adalah waktu yang diperlukan antara permulaan hujan hingga mencapai puncak hidrograf. Untuk menghitung lag time diperlukan data-data sebagai berikut :

• Luas DAS
• Jarak titik berat DAS ke outlet (Lc)
• Jarak sungai terjauh ke outlet (L)
• C1 = 0.75
• Ct = 1.8 – 2.2

Menghitung UH duration (te)

te = tL/5.5

Menghitung debit puncak (Qp)

Menghitung time base (tb)

Lebar Unit Hidrograf

Menghitung Waktu Puncak (tp)

Waktu puncak (tp) adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai debit puncak. Satuan tp adalah jam.

Metode SCS

Metode Soil Conversation Services (SCS) merupakan metode yang dikembangkan oleh Victor Mockustahun pada tahun 1950.

Hidrograf ini merupakan fungsi hidrograf tanpa dimensi untuk menyediakan bentuk standar hidrograf satuan. Koordinat hidrograf ini telah ditabelkan, sehingga mempersingkat waktu untuk perhitungan hidrograf.

Dalam metode ini, debit dinyatakan sebagai nisbah debit q terhadap debit puncak qp dan waktu dalam nisbah waktu t terhadap waktu naik dari hidrograf satuan tp.

Jika debit puncak dan waktu kelambatan dari suatu durasi hujan efektif diketahui maka hidrograf satuan dapat diestimasi dari hidrograf satuan sintesis SCS suatu DAS.

Berikut ini tahap-tahap perhitungan hidrograf satuan sintesis dengan menggunakan metode SCS :

Metode Nakayasu

Metode Nakayasu adalah metode yang dikembangkan oleh Nakayasu dari Jepang.

Rumus hidrograf sintesis dibuat dari hasil penelitian yang dilakukan berdasarkan hidrograf satuan pada beberapa sungai dari Jepang.

Parameter yang diperlukan dalam analisis menggunakan metoda Nakayasu antara lain :

1. Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak hidrograf (Time to Peak Magnitude).
2. Tenggang waktu dari titik berat hujan sampai titik berat hidrograf (Time to Lag).
3. Tenggang waktu hidrograf (Time Base of Hydrograph).
4. Luas daerah pengaliran (Catchment Area).
5. Panjang alur sungai utama terpanjang (Length of The Longest Channel).
6. Koefisien pengaliran (Run off Coefficient).

Metode GAMA-1

Metode GAMA-1 merupakan satu upaya untuk memperoleh hidrograf satuan suatu DAS yang belum pernah diukur.

Dalam hal ini tidak tersedia data pengukuran debit maupun data AWLR (Automatic Water Level Recorder) pada suatu tempat tertentu dalam sebuah DAS.

Hidrograf Satuan Sintesis GAMA-1 dikembangkan atas riset Dr. Sri Harto di 30 daerah pengaliran sungai di Pulau Jawa pada akhir dekade 1980-an yang mengkombinasikan antara metode Strahler dan pendekatan Kraijenhorr van der Leur.

Parameter yang diperlukan dalam analisis menggunakan metode GAMA-1 antara lain:

1. Luas DAS (A)
2. Panjang alur sungai utama (L)
3. Panjang alur sungai ke titik berat DAS (Lc)
4. Kelandaian atau slope sungai (s)
5. Kerapatan jaringan kuras Drainage Density (D)

Metode ITB-1 dan ITB-2

Hidrograf Sintetis Satuan ITB-1 memiliki persamaan lengkung naik dan lengkung turun yang seluruhnya dinyatakan dengan satu persamaan yang sama yaitu:

Hidrograf Sintetis Satuan ITB-2 memiliki persamaan lengkung naik dan lengkung turun yang dinyatakan dengan dua persamaan yang berbeda yaitu:

a. Debit puncak dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Dengan:

Qp     = debit puncak hidrograf satuan (m3/s)

R         = curah hujan satuan (1 mm)

Tp         = waktu puncak (jam)

ADAS = luas DAS (km2)

AHSS = luas Hidrograf Sintesis Satuan tak berdimensi, dapat dihitung secara eksak atau numerik

b. Rumus standar untuk time lag yang digunakan adalah penyederhanaan dari rumus Snyder sebagai berikut:

Dengan:

TL = time lag (jam)

Ct  = koefisien waktu (untuk proses kalibrasi)

L   = panjang sungai (km)

c. Waktu puncak Tp didefinisikan sebagai berikut:

d. Untuk DAS kecil ( A < 2 km2), menurut SCS harga Tb dihitung dengan untuk DAS berukuran sedang dan besar harga secara teoritis Tb dapat berharga tak berhingga (sama dengan metode Nakayasu), namun prakteknya Tb dapat dibatasi sampai lengkung turun mendekati nol, atau dapat juga menggunakan harga berikut: