Metode Rational Untuk Estimasi Debit Puncak

Perkiraan debit puncak sangat penting untuk diketahui, bersama aspek hidrologi lainnya seperti debit minimum dan hasil air. Debit puncak digunakan untuk identifikasi kesehatan suatu daerah aliran sungai (DAS), perencanaan pengelolaan DAS, serta untuk monitoring dan evaluasi kinerja DAS. Debit puncak yang tinggi mencerminkan kerusakan suatu DAS, oleh karena itu data debit puncak sangat diperlukan. Namun demikian, banyak DAS yang belum mempunyai pencatatan hidrologi sehingga data debit puncak ini tidak tersedia. Untuk itu perlu dilakukan pemodelan hidrologi untuk estimasi debit puncak tersebut.

Banyak metode yang tersedia untuk estimasi puncak banjir, namun tidak ada metode tunggal yang dapat diterapkan untuk seluruh DAS. Masing-masing metode mempunyai kelebihan dan kekurangan. Metode Rational adalah salah satu metode untuk memperkirakan debit puncak dalam suatu DAS. Metode ini adalah metode yang paling sederhana dan paling banyak digunakan. Namun jika persyaratannya tidak dipenuhi maka hasil estimasi debit puncak tersebut bisa menyimpang. Konsep dari metode Rational cukup canggih dan mensyaratkan pengetahuan teknik yang sangat dalam khususnya untuk memilih karakteristik hidrologi yang dianggap mewakili seperti waktu konsentrasi dan koefisien aliran (Hayes dan Young, 2005). 

Trommer et al. (1996) dalam penelitiannya di Florida menyebutkan bahwa perkiraan awal debit puncak dengan menggunakan metode Rational menghasilkan kesalahan rata-rata dengan kisaran perkiraan rendah 50,4% sampai perkiraan tinggi 76,7% dengan koefisien aliran berkisar 0,2 sampai 0,6. Teknik kalibrasi dengan pencatatan langsung menghasilkan kesalahan rata-rata berkisar dari perkiraan rendah 3,3% sampai perkiraan tinggi 1,5% dengankoefisien aliran yang sudah dikalibrasi sebesar 0,02 sampai 0,72.

Metode Rational ini mensyaratkan beberapa kondisi, antara lain: 1) hujan jatuh merata di seluruh DAS, 2) hujan tidak bervariasi dalam waktu dan tempat, 3) waktu banjir sama dengan waktu konsentrasi, 4) luas DAS bertambah sejalan dengan bertambah panjangnya DAS, 5) waktu konsentrasi relatif pendek dan tidak tergantung pada intensitas banjir, 6) koefisien aliran tidak bervariasi dengan intensitas banjir dan kelembaban tanah awal, 7) run-off didominasi oleh aliran permukaan, dan 8) pengaruh tampungan DAS diabaikan. Hampir semua persyaratan tersebut sangat jarang ditemui di alam. Namun demikian metode ini perlu dicoba diterapkan pada beberapa sub DAS yang mempunyai luas yang berlainan. Penerapan metode Rational ini direkomendasikan untuk DAS yang kecil dengan luas < 2.500 ha (Cawley dan Cunnane, 2003).

Ada dua faktor utama yang mempengaruhi besarnya debit puncak yaitu karakteristik hujan dan karakteristik DAS. Karakteristik hujan meliputi lama, jumlah, intensitas, dan distribusi; sedangkan karakteristik DAS meliputi ukuran, bentuk, topografi, jenis tanah, geologi, dan penggunaan lahan. Dalam penelitian ini disajikan karakteristik DAS masing-masing sub DAS terpilih.

Dalam mengestimasi debit puncak (qp) dengan metode Rational digunakan persamaan berikut (Subarkah, 1980):

                qp = 0,278 C.I.A. ......................... (m³/detik)

dimana:

A	:	Luas daerah aliran sungai (km2)
I	:	Intensitas hujan maksimum selama waktu yang sama dengan waktu konsentrasi (mm/jam)
C	:	Koefisien run off yang didasarkan pada faktor-faktor daerah pengalirannya seperti jenis tanah, kemiringan dan keadaan vegetasi penutupnya.
0,278	:	Tetapan

Intensitas hujan (I) didapat dari persamaan :

                I = (R/24) . (24/Tc)^0,67

Dimana

I	:	Intensitas hujan maksimum selama waktu yang sama dengan waktu konsentrasi (mm/jam)
R	:	Hujan harian (mm)
Tc	:	Waktu konsentrasi (jam)

Penentuan waktu konsentrasi (Tc) didapat dari :

                Tc = L^1,15 / 7700 H^0,385

Dimana :

L	:	Panjang sungai utama (km)
H	:	Beda tinggi antara titik tertinggi dengan titik terendah pada DAS (m)

Besarnya koefisien run off (C) didasarkan pada keadaan daerah pengaliran seperti tertera pada tabel 1.

Untuk analisis data debit puncak dihitung berdasarkan hasil perkalian antara koefisien aliran, intensitas hujan, dan waktu konsentrasi. Koefisien aliran dalam satu sub DAS diperoleh dari hasil analisis GIS dengan penampalan (overlay) peta penutupan lahan, kemiringan lereng, dan jenis tanah. Intensitas hujan dan waktu konsentrasi diperoleh dari rumus-rumus di atas. Hasil penaksiran debit puncak dibandingkan dengan hasil pengukuran langsung. Perbedaan antara hasil penaksiran dan pengukuran dibandingkan pada masing-masing sub DAS. Faktor-faktor yang mempengaruhi penaksiran debit puncak dianalisis kepekaannya. 

Sumber : Pramono, I.B., Wahyuningrum, N., & Wuryata, A. (2010) Penerapan Metode Rational Untuk Estimasi Debit Puncak pada Beberapa Luas SUB DAS.