## E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333

## STUDI RESPON DAERAH ALIRAN SUNGAI CIMANYAR TERHADAP BERBAGAI KEJADIAN HUJAN
Fuad Hasan 1 , Bambang Eko Widyanto 2 , R.H.B. Ash Siddiq 3
Program Studi Teknik Sipil 1,2,3 Universitas Widyatama Jalan Cikutra noo 204A, Cikutra, Kota Bandung hasan.fuad@widyatama.ac.id 1 , bambang.widyanto@widyatama.ac.id 2 , raden.herdian@widyatama.ac.id 3 Abstrak Daerah Aliran Sungai (DAS) Cimanyar merupakan  salah  satu  Sub  DAS  Cimanuk.  Pada  DAS ini  terdapat  stasiun  pencatatan  hujan  dan  debit  dengan durasi  jam-jaman.  Berdasarkan  data  yang  diperoleh dilapangan terdapat perbedaan respon DAS yang cukup signifikan.  Hidrograf  kejadian  hujan  pada  tanggal  4 Februari  2013  memperlihatkan  adanya  limpasan permukaan  pada  DAS  tersebut.  Sedangkan  hidrograf kejadian  hujan  pada  tanggal  27  Oktober  2012 mengindikasikan  adanya  mekanisme  aliran  bawah permukaan  (interflow).  Untuk  melihat  respon  DAS tersebut  maka  pada  studi  ini  dikembangkan  model hidrologi  dengan  MIKE  SHE  yang  terkalibrasi  dan tervalidasi  dengan  debit  pengukuran  di  stasiun pengamatan Cimanyar.
Kata  kunci  :  Daerah  Aliran  Sungai,  Hidrograf, MIKE SHE

## Abstract
The  Cimanyar  River  Basin  is  one  of  the  Cimanuk watersheds. There is a rain and debit recording station with the duration of hours. Based on the data obtained in  the  field  there  is  a  significant  difference  in  the watershed  response.  The  hydrograph  of  the  rainfall event on February 4, 2013 shows the surface runoff in the watershed. While the hydrograph of rainfall events on  27  October  2012  indicates  the  existence  of  a subsurface  flow  mechanism  (interflow).  To  see  the watershed response, this study developed a hydrological  model  with  MIKE  SHE  which  was calibrated and validated with measurement discharges at the Cimanyar observation station.
Keywords: Watershed, Hydrograph, MIKE SHE

## I. P ENDAHULUAN
Daerah Aliran Sungai (DAS) Cimanyar merupakan  salah  satu  Sub  DAS  Cimanuk.  Pada  DAS Cimanyar ini terdapat 9 anak sungai yang bermuara ke sungai Cimanuk, yaitu Cimanuk Hulu, Cipanyingkiran, Ciroyom,  Cibuluh,  Cimaja,  Cidawa,  Cileteuy  dan Cihideung.  DAS  Cimanyar  yang  memiliki  luas mencapai 31 km 2 ini terdapat stasiun pencatatan hujan dan  debit  dengan  durasi  jam-jaman.  Berdasarkan  data yang  diperoleh  dilapangan  terdapat  perbedaan  respon DAS  yang  cukup  signifikan.  Hidrograf  kejadian  hujan pada  tanggal  4  Februari  2013  memperlihatkan  adanya limpasan  permukaan  pada  DAS  tersebut.  Sedangkan hidrograf kejadian hujan pada tanggal 27 Oktober 2012 mengindikasikan  adanya  mekanisme  aliran  bawah permukaan (interflow).
Untuk  melihat  kejadian  hidrologis  pada  DAS Cimanyar,  penulis akan melakukan pemodelan hidrologi  yang  akan  dibantu  dengan  menggunakan software  MIKE  SHE  untuk  pemodelan  overland  flow serta  sofware  MIKE  11  untuk  pemodelan  hidrolika  di sungai.  Setelah  itu  kemudian  dilakukan  kombinasi antara MIKE SHE dan MIKE 11 untuk mengetahui dan menganalisis  kejadian  hidrologis  yang  terjadi  di  DAS Cimanyar.

## E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISNN : 2686 - 0333
Gambar 1. DAS Cimanyar

## II. K AJIAN L ITERATUR
II.1 Hidrograf
Hidrograf  adalah  kurva  yang  memberi  hubungan antara  parameter  aliran  dan  waktu.  Parameter  tersebut dapat  berupa  kedalaman  aliran  (elevasi)  atau  debit aliran,  sehingga  terdapat  dua  macam  hidrograf  muka air  dan  hidrograf  debit.  Hidrograf  muka  air  dapat ditransformasikan  menjadi  hidrograf  debit  dengan menggunakan rating curve.
Suatu  hidrograf  dapat  dianggap  sebagai  suatu gambaran  dari  karakteristik  fisiografis  dan  klimatis yang mengendalikan hubungan antara curah hujan dan pengaliran  dari  suatu  DAS  tertentu.  Komponen  yang merupakan  sumber  penyebab  aliran  di  sungai  antara lain; air yang berasal langsung dari hujan (precipitation),  limpasan  permukaan  (surface  runoff), aliran  bawah  tanah  (subsurface  flow,  interflow)  dan aliran  air  tanah  (groundwater  flow),  (Chow,  1964 dalam Sri Harto (1993).
Hidrograf  aliran  terdiri dari  tiga  komponen,  yaitu: (1) sisi naik (rising limb), (2) bagian puncak (crest), (3) sisi  resesi  (recession  limb)  sebagai  ditunjukkan  pada Gambar  2.  Sisi  naik  menandakan  masih  adanya kontribusi  hujan  terhadap  debit  aliran.  Puncak hidrograf  adalah  debit  maksimum  yang  terjadi  dalam suatu aliran dengan waktu naik yang merupakan selang waktu  antara  mulai  bertambahnya  aliran  sampai tercapainya debit puncak. Sisi turun merupakan proses
pengatusan daerah tangkapan. Waktu dasar yaitu waktu mulai  bertambahnya  debit  aliran  sampai  kembali  ke debit  aliran  dasar.  Hidrograf  tersebut  adalah  hidrograf tunggal  yang  dihasilkan  oleh  hujan  periode  tunggal, sedang  hidrograf  kompleks  yang  mempunyai  puncak ganda  atau  lebih  merupakan  aliran  dari  hujan  periode panjang dengan intensitas yang bervariasi.
Hidrograf aliran sungai adalah sebuah grafik yang menunjukkan  hubungan  antara  debit  aliran  sungai sebagai  fungsi  waktu  pada  titik  tertentu  di  aliran sungai. Hidrograf aliran sungai menunjukkan hubungan  antara  karakteristik  fisiografis  sungai  dan karakteristik  aliran  limpasan  pada  suatu  DAS/daerah tangkapan  (Chow,  1959  dalam  Chow,  Maidmet  dan Mays,  1988).  Hidrograf  aliran  sungai  dibagi  menjadi dua macam yaitu hidrograf tahunan yang menunjukkan debit  aliran  sebagai  fungsi  waktu  dalam  kurun  waktu tahun  dan  hidrograf  hujan  yang  menunjukkan  debit aliran sebagai akibat dari satu kejadian hujan.
Gambar 2.  Komponen Hidrograf (Ponce, 1989)

## II.2 Pemodelan MIKE SHE
MIKE  SHE  merupakan  salah  satu software untuk pemodelan  hidrologi  yang  dikembangkan  oleh DHI Water  and  Environment  Denmark .  Dalam  MIKE  SHE ini  terbagi  menjadi  4  bagian  yaitu Overland  Flow, Evapotranspirasi,  Unsaturated  Flow  dan  Saturated Zone.

## E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISNN : 2686 - 0333

## II.3 Evaluasi Hasil Model
Pemodelan  yang  telah  dilakukan  dan  telah dikalibrasi perlu dicek kesesuaiannya. Untuk mengecek kesesuaian  hasil  pemodelan  yang  telah  dilakukan dengan  data  pengamatan  yang  ada,  maka  perlu dilakukan  kalibrasi.  Tujuan  dari  kalibrasi  ini  adalah untuk  menentukan  nilai  sekelompok  parameter, sehingga  hasil  simulasi  debit  oleh  model  mendekati nilai  debit  yang  sebenarnya.  Kriteria  yang  digunakan untuk  evaluasi  kemampuan  model  yang  digunakan yaitu Nash  Sutcliffe  Efficiency (NSE)  (Tanika,  2013). NSE  atau  koefisien  Nash  dihitung  berdasarkan persamaan di bawah ini.
NSE  menunjukkan  tingkat  ketelitian  dari  korelasi hubungan  antara  data  yang  terukur  dan  terhitung. Fungsi  ini  digunakan  untuk  mengevaluasi  kesahihan model.  Sebuah  model  yang  bagus  akan  menghasilkan nilai  koefisien  Nash  mendekati  1  (0<N<1)  (Indarto, 2010).

## III. M ETODOLOGI
Metodologi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah:
• Studi literatur penelitian terdahulu
• Pengumpulan data
• Membuat model hidrologi
• Kalibrasi dan validasi data

## IV. A NALISIS DAN P EMBAHASAN

## IV.1 Analisa Hujan
Pada  penelitian  ini,  data  yang  digunakan  dalam analisa  hujan  adalah  data  hujan  jam-jaman  maupun harian  yang  tercatat  di  stasiun-stasiun  pada  DAS Cimanyar dari bulan September 2012 hingga Juli 2013. Data  hujan  jam-jaman  yang  tersedia  pada  DAS Cimanyar hanya ada pada stasiun hujan Cimanyar saja. Oleh  karena  itu  untuk  menentukan  curah  hujan  pada stasiun  lainnya  dilakukan  dengan  cara  menurunkan curah  hujan  harian  ke  jam-jaman.  Data  hujan  jam- jaman  pada  stasiun  Cimanyar  dianalisa  prosentase distribusinya  selama  durasi  yang  terjadi.  Prosentase distribusi  yang  diperoleh  dari  perhitungan  tersebut dapat  digunakan  untuk  menurunkan  data  hujan  harian di  stasiun  lainnya.  Proses  penurunan  data  hujan dilakukan  dengan  melihat  kejadian  hujan  pada  waktu yang sama.
Tabel 1. Data Stasiun Cimanyar dan Ciharus
a. Kejadian hujan 1 (4 februari 2013)
Cimanyar Ciharus R region 1 0.50 1.02 0.64 0.00 2 7.50 15.27 9.65 0.00 3 5.50 11.19 7.08 8.16 4 0.00 0.00 0.00 8.78 5 0.00 0.00 0.00 7.64 6 0.00 0.00 0.00 0.52 Hour Rainfall (mm) Observed Discharge (m3/s) b. Kejadian Hujan 2 (27 september 2012) Cimanyar Ciharus R region 1 2 0.09 1.47 0.00 2 19.5 0.92 14.34 4.96 3 21 0.99 15.45 13.64 4 14 0.66 10.30 12.19 5 2.5 0.12 1.84 13.53 6 0 0 0.00 13.43 7 0 0 0.00 13.33 8 0 0 0.00 12.81 9 0 0 0.00 13.33 10 0 0 0.00 12.29 11 0 0 0.00 11.78 12 0 0 0.00 11.26 13 0 0 0.00 10.74 14 0 0 0.00 10.85 15 0 0 0.00 10.12 16 0 0 0.00 9.40 17 0 0 0.00 8.57 18 0 0 0.00 7.33 19 0 0 0.00 8.99 20 0 0 0.00 9.92 21 0 0 0.00 8.06 22 0 0 0.00 7.13 23 0 0 0.00 2.89 Hour Rainfall (mm) Observed Discharge (m3/s) c. Kejadian Hujan 3 (18 februari 2013)
Cimanyar Ciharus R region 1 1.50 0.09 1.11 0.00 2 0.50 0.03 0.37 0.40 3 51.00 2.92 37.66 2.37 4 17.00 0.97 12.55 8.67 5 0.00 0.00 0.00 8.36 6 0.00 0.00 0.00 6.81 7 0.00 0.00 0.00 5.15 8 0.00 0.00 0.00 0.00 Hour Rainfall (mm) Observed Discharge (m3/s)

## E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISNN : 2686 - 0333

## IV.2 Kalibrasi dan Validasi Model
Pada  pemodelan  MIKE  SHE,  input  hujan  yang akan  dimodelkan  berupa  intensitas  hujan  rata-rata wilayah  yang  didapat  dari  output  analisa  hujan  yang kemudian dikurangi dengan abstraksi. Input hujan rata- rata  yang  merupakan  kejadian  hujan  tunggal  (single event) dapat dilihat pada tabel 1.
ME MAE RMSE STDres r(Correlation) NSE 0.137 0.437 1.158 1.15 0.923 0.843 00:00 2013-01-01 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00
00:00 01-02 0 50 100 150 200 [mm/day] Gambar 3. Hasil kalibrasi kejadian hujan 1 Berdasarkan pemodelan diatas dapat dilihat bahwa debit  tertinggi  simulasi  (8,47  m 3 /s)  mendekati  debit tertinggi  observasi  (8,78  m 3 /s),  dengan  nilai  Koefisien Nash (NSE) sebesar 0,84. Akan tetapi bentuk hidrograf kejadian  hujan  yang  disimulasikan  berbeda  dengan bentuk  hidrograf  observasi.  Hal  ini  dikarenakan keterbatasan  data  yang  didapat  oleh  peneliti.  Setelah dilakukan  kalibrasi  dan  dinilai  hasilnya  cukup  bagus, maka  tahap  selanjutnya  dilakukan  validasi  data. Validasi data ini bertujuan untuk mengukur keberlakuan  parameter  yang  digunakan  pada  saat kalibrasi.
ME MAE RMSE STDres r(Correlation) NSE 3.767 9.489 11.683 11.059 0.403 -7.744
Gambar 4. Hasil validasi kejadian hujan 1 (1)
ME MAE RMSE STDres r(Correlation) NSE -10.264 10.304 25.891 23.769 0.839 -76.397
Gambar 5. Hasil validasi kejadian hujan 1 (2)
Berdasarkan  hasil  pemodelan  dapat  dapat  terlihat bahwa  terjadi  perbedaan  puncak  debit  yang  cukup signifikan,  sehingga  dapat  dikatakan  bahwa  validasi yang  dilakukan  tidak  cukup  bagus.  Oleh  karena  itu peneliti  mencoba  melakukan  kalibrasi  kembali  dengan memodelkan  kejadian  hujan  2  (tanggal  27  Oktober 2012).
Pada  kejadian  hujan  2  ini,  pada  data  debit pengamatan  dapat  terlihat  bahwa  kejadian  hujan menghasilkan  puncak  hidrograf  yang  tidak  terlalu tinggi tetapi bentuk hidrograf mengindikasikan adanya aliran interflow.
ME MAE RMSE STDres r(Correlation) NSE 0.387 1.171 2.034 2 0.871 0.735

## Gambar 6.  Hasil validasi kejadian hujan 2
Berdasarkan pemodelan diatas dapat dilihat bahwa debit  tertinggi  simulasi  (14,74  m3/s)  mendekati  debit tertinggi  observasi  (13,64  m3/s),  dengan  nilai Koefisien Nash (NSE) sebesar 0,735.

## E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISNN : 2686 - 0333
ME MAE RMSE STDres r(Correlation) NSE -3.32 3.91 4.27 2.69 0.33 -1.49 Gambar 7.  Hasil validasi kejadian hujan 2 (1) ME MAE RMSE STDres r(Correlation) NSE -10.72 10.72 15.05 10.56 0.8 -28.92

## Gambar 8.  Hasil validasi kejadian hujan 2 (2)
Dari  uji  validasi  diatas  dapat  kita  ketahui  bahwa hasil  pemodelan  dengan  mekanisme  aliran  interflow yang dilakukan tidak cukup bagus.
Berdasarkan  data  hidrograf  observasi,  pada awalnya peneliti menduga adanya mekanisme interflow. Akan tetapi setelah melakukan kalibrasi data dengan kejadian hujan 2, kemudian di  validasi dengan kejadian  hujan  1  dan  3,  dugaan  adanya  mekanisme interflow tidak terjadi.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  dan  pemodelan beberapa  kejadian  hujan,  maka  dapat  dipahami  pula bahwa  nilai  koefisien  limpasan  dapat  berubah-ubah berdasarkan  kelembaban  tanah,  periode  waktu  dan volume limpasan yang terjadi.

## Tabel 2. Nilai Koefisien Limpasan pada Sub-DAS Cimanyar
Volume Hujan Volume Limpasan (m3) (m3) 1 537,846.04 222,398.28 0.41 2 1,343,307.52 815,532.84 0.61 3 1,714,210.68 113,595.30 0.07 Even Hujan Koefisien Limpasan
Berdasarkan  tabel  perhitungan  rasio  volume limpasan  dengan  volume  hujan  diatas,  secara volumetrik  dapat  diketahui  bahwa  nilai  koefisien limpasan pada Sub-DAS Cimanyar berkisar antara 0,07 sampai dengan 0,61.

## V. K ESIMPULAN DAN S ARAN
V.1 Kesimpulan
1. Kalibrasi  pada  kejadian  hujan  pada  tanggal  4 Februari  2013  menghasilkan  Koefisien  Nash sebesar 0,84. Debit simulasi tertinggi yang terjadi yaitu  sebesar  8.47  m 3 /s.  Sedangkan  debit  puncak tertinggi  hasil  pengamatan  yaitu  sebesar  8,78 m 3 /s.
2. Kalibrasi  pada  kejadian  hujan  pada  tanggal  27 Oktober  2012  menghasilkan  Koefisien  Nash sebesar 0,74. Debit simulasi tertinggi yang terjadi yaitu sebesar 14,74 m 3 /s. Sedangkan debit puncak tertinggi  hasil  pengamatan  yaitu  sebesar  13,64 m 3 /s.
3. Berdasarkan  data  hidrograf  observasi,  pada awalnya  peneliti  menduga  adanya  mekanisme aliran  bawah  permukaan/ interflow .  Akan  tetapi setelah melakukan kalibrasi data dengan kejadian hujan  2,  kemudian  di  validasi  dengan  kejadian hujan  1  dan  3,  dugaan  adanya  mekanisme  aliran bawah permukaan/ interflow tidak terjadi.
4. Berdasarkan  perhitungan  rasio  volume  limpasan dengan  volume  hujan  yang  dilakukan,  secara volumetrik  dapat  diketahui  bahwa  nilai  koefisien limpasan  pada  Sub-DAS  Cimanyar  berkisar antara  0,07  sampai  dengan  0,61.  Berdasarkan hasil  perhitungan  dan  pemodelan  beberapa kejadian hujan, maka dapat dipahami pula bahwa nilai  koefisien  limpasan  dapat  berubah-ubah berdasarkan  kelembaban  tanah,  periode  waktu dan volume limpasan yang terjadi.
V.2 Saran
1. Dalam  mengambil  kejadian  hujan-debit  untuk dianalisa,  data  pengukuran  hujan  ataupun  debit pada  beberapa  kejadian  mengalami  kekosongan. Padahal  pada  saat  itu  bisa  jadi  hujan  atau  debit yang tercatat di stasiun pengukuran cukup tinggi. Disarankan  setiap  stasiun  hujan  atau  debit  di Indonesia  perlu  dipelihara  dengan  baik,  sehingga saat terjadi hujan besar/badai tetap bisa beroperasi secara maksimal.
2. Proses  validasi  membutuhkan  data  yang  cukup banyak agar karakteristik DAS pada model dapat tergambar secara nyata.
3.

## VI. U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan  terima  kasih  penulis  sampaikan  kepada Bapak  Prof.  Ir.  Iwan  Kridasantausa,  M.Sc.,  Ph.D.  dan bapak  Hadi  Kardhana,  S.T.,  M.T.,  Ph.D.  selaku pembimbing  yang  telah  bersedia  meluangkan  waktu dan  mencurahkan  tenaga  serta  pikirannya  selama proses  penelitian  ini,  Mirwan  Rofiq  Ginanjar,  S.T., MPSDA.  dan  Randy  Esa  S.Kom.  atas  dukungan fasilitas data yang diberikan.

## R EFERENSI
Chow,  Van  Te,  Maidment,  David  R.,  Mays,  Larry  W.
1988. Applied Hodrology, McGraw-Hill International Editions, Singapore
DHI Software. 2014. MIKE SHE User Guide
DHI Software. 2014. MIKE SHE Reference Guide
DHI Software, 2014, MIKE 11 Reference Guide
Indarto.  2010.  Hidrologi  Dasar  Teori  dan  Contoh Aplikasi Model Hidrologi, Bumi Aksara, Jakarta
Tanika, Lisa. 2013. Dampak Perubahan Tutupan Lahan Dan  Iklim  Terhadap  Fungsi  Hidrologi  Daerah Aliran  Sungai  Konaweha  Hulu,  Jurnal  Sumber Daya Air, Puslitbang Sumber Daya Air, Bandung