Model HidrologiA. Pengertian

Pada dasarnya model hidrologi dapat diartikan sebagai tiruan proses hidrologi yang terjadi pada suatu tempat tertentu untuk keperluan analisis tentang keberadaan air menurut aspek jumlah, waktu, tempat, probabilitas dan runtun waktu (time series) ditempat tersebut.

Beberapa pengertian model hidrologi menurut beberapa tokoh adalah sebagai berikut :

Clarke (1973), menyebutkan bahwa model sebagai simplifikasi dari satu sistem yang kompleks, baik berupa fisik, analog atau matematik.

Dooge (1979), menambahkan bahwa model hidrologi selain sebagai struktur, alat, skema atau prosedur nyata atau abstrak, model hidrologi adalah sebuah hubungan antara masukan atau rangsangan, tenaga atau informasi, keluaran, dan pengaruh atau tanggapan dalam referensi waktu tertentu.

Ponce (1989), menyatakan bahwa model hidrologi adalah satu set pernyataan-pernyataan matematika yang menyatakan hubungan antara fase-fase dari siklus hidrologi dengan tujuan mensimulasikan transformasi hujan menjadi limpasan.

Sri Harto Br (1993), Model Hidrologi merupakan sebuah sajian sederhana (simple representation) dari sebuah sistem hidrologi yang kompleks.

Singh (1995), mengartikan bahwa model hidrologi sebagai tiruan proses hidrologi untuk keperluan analisis tentang keberadaan air menurut aspek jumlah, waktu, tempat, probabilitas dan runtutan waktu (time series).Purnomo (2005), Model adalah abstraksi atau penyederhaaan dari dunia nyata, yang mampu menggambarkan struktur dan interaksi elemen serta perilaku keseluruhannya sesuai dengan sudut pandang dan tujuan yang diinginkan.

Sedangkan, dalam konteks keairan, model merupakan suatu bentuk pendekatan sistem dengan memodifikasi proses kejadian alam dengan suatu pemisalan atau persamaan sehingga dengan ketersediaan data yang sangat terbatas dapat dilakukan berbagai kepentingan dalam pengembangan sumber daya air.B. Kegunaan Model Hidrologi

Menurut Harto (1993), tujuan penggunaan model dalam hidrologi diantaranya : 1. Peramalan (forecasting), termasuk didalamnya untuk sistem peringatan dan manajemen. Peramalan memberikan maksud bahwa baik besaran ataupun waktu kejadian yang dianalisis berdasar cara probabilistik2. Perkiraan (prediction), memberikan pengertian bahwa besaran kejadian dan waktu hipotetik (hypothetical future time)3. Sebagai alat deteksi dalam masalah pengendalian. Dengan sistem yang telah pasti dan keluaran yang diketahui maka masukan dapat dikontrol dan diatur4. Sebagai alat pengenal (identification tool) dalam masalah perencanaan (planning)5. Eksplorasi data/informasi6. Perkiraan lingkungan akibat perilaku manusia yang berubah/meningkat dan7. Penelitian dasar dalam proses hidrologi Menurut Jorgensen (1988), penggunaan model dalam analisis sangat menguntungkan dan merupakan alat analisis ilmiah karena :1. Model sangat berguna sebagai instrumen dalam survey untuk sistem yang kompleks2. Model dapat digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat sistem3. Keluaran dari model dapat mengatasi kelemahan pengetahuan sehingga dapat digunakan untuk menentukan proritas dalam kegiatan penelitian4. Model sangat berguna untuk menguji hipotesa ilmiah, karena model dapat mensimulasikan reaksi ekosistem, yang dibandingkan dengan data hasil pengamatan.Karena model hidrologi merupakan suatu bentuk penyederhanaan dari suatu sistem yang nyata, maka bentuk sederhananya diharapkan mampu memberikan kemudahan dalam pemahaman dan pengendalian serta merupakan suatu versi yang sedapat mungkin mendekati bentuk aslinya. Penggunaan model mempunyai keterbatasan yang harus dipahami, karena model banyak membutuhkan data-data masukan, sehingga kurangnya data masukan tertentu akan dapat menghasilkan prediksi yang tidak tepat, karena tidak seluruh proses alami dapat diwakili dan tidak mudah untuk diwujudkan dalam bentuk persamaan-persamaan matematika.

Model hidrologi bertujuan menggambarkan tanggapan suatu sistem terhadap proses hidrologi yang terjadi jika diberi masukan -masukan tertentu. Dalam penyusunan model hidrologi, titik berat analisis dipusatkan pada proses pengalihragaman hujan menjadi debit melalui suatu sistem DAS.

Model-model hidrologi DAS dapat dikelompokan mempunyai dua yaitu yang bersifat tetap (deterministik) dan stochastik. Dalam model-model deterministik proses-proses DAS diperlakukan baik secara empiris atau konseptual sebagai bagian dari sistem yang tetap, tidak menjelaskan proses-proses yang bersifat acak. Padahal di dalam ekosistem DAS dimungkinkan adanya peristiwa/proses yang bersifat acak. Sebaliknya model-model stochastik memperkenalkan suatu ketidakpastian ke dalam model-model, mendasarkan pada data/proses yang panjang dan berurutan untuk melihat ciri-ciri peluang dan statistik. C. Model HidrolgiBeberapa model hidrologi yang umum digunakan adalah sebagai berikut :

1. Model I HACRES

a. Sejarah

IHACRES (Identification of Unit Hydrograph And Component flows from Rainfall, Evaporation and Stream flow data) , merupakan buah kerjasama antara Institute Hidrology (IH)di Inggris dan the Centre for Resourse and Environmental Studies (CRES)di Australian National University (ANU), Canberra. Hasil kerjasama tersebut kemudian diwujudkan dalam bentuk PC-IHACRES, yaitu suatu paket program untuk memodelkan proses hidrologi.

Model ini tergolong model hujanaliran, input utama adalah data hujan, data debit dan data suhu untuk menghitung nilai evapotranspirasi. Selanjutnya model akan memprediksi atau menghitung debit yang keluar dari DAS.

IHACRES mempunyai versi yang tergolong model global (Lumped model). Pada model global, DAS dianggap sebagai kotak hitam (black-box) dimana output dari black-box merupakan fungsi inputnya. Variabilitas spasial di dalam DAS diasumsikan seragam. Model ini telah banyak dipakai di banyak penjuru dunia dan telah dijadikan sebagai salah satu literatur ilmiah yang banyak digunakan (Littlewood et al, 1997a,b).

b. Manfaat IHACRES

Secara umum, model ini dibuat untuk membantu para ahli hidrologi atau insinyur di bidang sumberdaya air untuk mengetahui karateristik hubungan dinamis antara curah hujan dengan debit pada suatu DAS. Beberapa bentuk aplikasi IHACRES antara lain:

1. Identifikasi hidrograf satuan (unit hydrograph),

2. Simulasi debit sungai secara kontinyu,

3. Mempelajari dampak perubahan lingkungan,

4. Memodelkan aliran permukaan,

5. Pemisahan hidrograf (misalnya: untuk membantu dalam penelitian kualitas air),

6. Menentukan Slow Flow Index (SFI).

7. Menentukan Dynamic Response Characteristics (DRCs),

8. Mempelajari teori hidrograf satuan dan aplikasinya,

9. Pengontrolan kualitas data hidrometri,

10. Prediksi data debit yang hilang.

c. Input Data

Model IHACRES relatif sederhana, karena hanya membutuhkan data-data sbb:

1. Data debit

2. Data curah hujan

3. Data temperature

4. Luas DAS

Pada prinsipnya, model ini bisa diterapkan dengan interval data rentang waktu dari: menit, jam, harian s/d bulanan (Littlewood et al, 1997a).

Menurut IHACRES siklus hidrologi dibedakan menjadi dua. Sub-proses vertikal yang digambarkan oleh Non-linear loss-module dan sub-proses lateral yang diimplementasikan melalui Linear unit hidrograph module. Non-linear loss moduleberfungsi untuk mengkonversi hujan menjadi hujan effektif. Modul ini bekerja seperti persamaan infiltrasi. Masukan utama modul ini adalah hujan (rk) dan data suhu (tk). Data suhu digunakan untuk menghitung evaporasi di dalam DAS. Selanjutnya, hujan efektif (Uk) yang dihasilkan dari Non-linear loss module, ditransfer secara lateral melaluilinear unit hidrograph module menjadi aliran permukaan (RunOff)(Xk) berupa debit terhitung di outlet DAS.

Dapat digambarkan sebagai berikut :

Uk dapat dihitung dengan persamaan :

Dimana :

Uk : hujan efektif

rk : hujan

sk :catchment wetness index(CWI) (0