PEMODELAN HUJAN ALIRAN MENGGUNAKAN METODE NRECA DI SUBDAS PACAL-SENGATEN BOJONEGORO

Abstract

Besarnya ketersediaan air pada suatu daerah aliran sungai biasanya ditentukan berdasarkan data debit pada suatu pos duga air secara berkesinambungan dan panjang. Umumnya di Indonesia, data yang berkesinambungan dan panjang adalah data hujan. Maka, dibutuhkan suatu model yang dapat mensimulasikan data hujan menjadi debit. Salah satu model yang dapat digunakan adalah model NRECA (Non Record Catchment Area). Hasil dari suatu pemodelan ini akan bisa diterima apabila terdapat Pos Duga Air (PDA) yaitu debit pengamatan dilapangan sebagai pembanding. Semakin debit simulasi suatu metode mendekati debit pengamatan di lapangan, maka semakin tinggi pula tingkat keandalan suatu metode. Oleh karena itu, diperlukan proses kalibrasi pada parameter-parameter yang berpengaruh dalam perhitungan debit simulasi. Agar dapat dijadikan bahan kajian yang lebih terarah, maka DAS yang teliti pada skripsi ini adalah Sub DAS Pacal-Sengaten. Selain untuk menentukan tingkat keandalan model NRECA dalam memodelkan debit/aliran di Sub DAS tersebut, diharapkan parameter yang telah dikalibrasi bisa digunakan pada sistem pengelolaan DAS lainnya khususnya untuk tipe dan karakteristik yang menyerupai Sub DAS Pacal-Sengaten dengan model NRECA. Pada penelitian ini menggunakan metode NRECA, dimana pemodelan hujan aliran dibuat berdasarkan konsep yang mencerminkan proses fisik dari aliran permukaan dan bawah permukaan. Konsep kesetimbangan air pada model NRECA dapat diilustrasikan dengan tinggi hujan yang jatuh di atas permukaan tanah dan tumbuhan (penutup lahan) sebagian akan menguap, sebagian akan menjadi aliran permukaan dan sebagian lainnya akan meresap masuk ke dalam tanah. Langkah awal ix dalam analisa perhitungan dilakukan pengecekan ada atau tidaknya data hujan hilang/kosong. Apabila terdapat data hujan yang hilang/kosong, digunakan metode Normal Ratio. Setelah dilakukan pengecekan, pada data hujan penelitian ini tidak terdapat data yang hilang/kosong. Selanjutnya dilakukan proses uji konsistensi data hujan dengan metode Kurva Massa Ganda. Hasil analisa menunjukkan data hujan telah konsisten. Untuk mengetahui nilai presipitasi digunakan metode Thiessen, sedangkan untuk nilai evapotranspirasi digunakan metode Penmann Modifikasi. Perhitungan debit sendiri menggunakan metode NRECA. Pada proses kalibrasi dan validasi menggunakan metode Root Mean Square Error (RMSE), Mean Error (ME), dan Koefisien Determinasi (R²). Beberapa parameter yang dikalibrasi untuk mendapat hasil debit simulasi model yang mendekati debit terukur antara lain : persentase runoff yang mengalir pada jalur subsurface (PSUB) serta persentase air yang masuk menjadi aliran air tanah (GWF). Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa metode NRECA cukup akurat dalam menduga debit pada Sub-DAS Pacal-Sengaten. Dapat dilihat dari hasil kalibrasi dan validasi yang telah memenuhi kriteria yakni RMSE ≈ 0, ME ≈ 0 dan R² > 0,5. Rerata hasil kalibrasi model selama empat tahun data perhitungan (2006–2009), didapat RMSE sebesar 0,276, ME sebesar -0,235, dan R² sebesar 0,630. Dan rerata hasil validasi model selama dua tahun data perhitungan (2010–2011), didapat RMSE sebesar 0,167, ME sebesar -0,143, R² sebesar 0,565. Nilai optimal parameter dalam kalibrasi model adalah persentase runoff yang mengalir pada jalur subsurface (PSUB) sebesar 0,6 dari selang 0,3-0,9 serta persentase air yang masuk menjadi aliran air tanah (GWF) sebesar 0,6 dari selang 0,2-0,8. x SUMMARY Rainfall Runoff Modeling Using NRECA Method in Pacal Sengaten Sub- Watershed Bojonegoro; Meilda Kurniawati, 081910301034; 2012: 61 pages; Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Jember. Water availability in a stream is usually determined based on continuous and long term discharge data observation through Automatic Water Level Record (AWLR). Generally, in Indonesia data which continuously and long term observation is rainfall data. Therefore, it needed a model that can simulate from rainfall data into discharge. One of the models that can be used is NRECA (Non Record Catchment Area) model. Result of a model would be acceptable if the observed discharge are available for comparing with simulation one. If the simulation discharge has similarity amount with observed discharge, then the reliability of model is high. Therefore, the calibration process of parameters input is required. Pacal-Sengaten Sub-watershed was selected as research location in this study. The objectives of this study are to estimate the reliability level of NRECA for rainfall-runoff modeling in Pacal-Sengaten Sub-watershed and the calibrated parameters are expected to be used in the other watershed especially for water management system whereas the characteristic of new watershed should has similarity condition with Pacal-Sengaten Sub-watershed. This research used NRECA method, where rainfall-runoff modeling based on concept which reflected physical process of surface runoff and sub-surface runoff. The concept of equilibrium water at NRECA models can be illustrated by the rain that falls on the surface of the soil and vegetation (land cover), where some of raindrop will be evaporate, the others part will be as runoff and another part will be infiltrate into the soil. The first step in the calculation is to check whether there are missing/empty rainfall data or not. If there are some missing/empty rainfall data, then Normal Ratio method is used to complete it. After checked the rainfall data that used xi for this research, there are not any missed/empty rainfall data. Next step is double mass curve method used for checking the consistency of rainfall data. The other calculations are evapotranspiration (by Penman Modified FAO method) and precipitation (through Thiessen method). The main calculation is discharge simulation by NRECA method. And the last calculations are calibration and validation which used Root Mean Square Error (RMSE), Mean Error (ME), and Coefficient Determination (R²). The input parameters on NRECA method that needs to be calibrated in order to get similarity volume of discharge between simulation and observation are: percentage of runoff that overflowing on subsurface part and percentage of discharge that infiltrate into the groundwater flow (GWF). Based on the result, it concluded that NRECA method is quite accurate in assuming discharge on Pacal-Sengaten Sub-watershed. It can be seen from calibration and validation result that meets of the criteria of RMSE ≈ 0, ME ≈ 0 and R²>0.5. The average results of the calibration model for four years data (2006-2009), as follows; RMSE value is 0.276, -0.235 is for ME value, and R² value is 0.630. Meanwhile, the average results of validation model for two years data (2010-2011) as follows; value of RMSE is 0.167, value of ME is -0.143, and value of R² is 0.565. The optimum parameter value in calibration model are; percentage of runoff that overflowing on subsurface part (PSUB) is 0.6 from interval 0.3-0.9, and percentage of discharge that infiltrate into the groundwater flow (GWF) is 0.6 from interval 0.2-0.8.