Presentasi Hidrologi Terapan Bab 6 Modeling

7/26/2019 Presentasi Hidrologi Terapan Bab 6 Modeling

1/15

1

HIDROLOGIHIDROLOGI TERAPANTERAPANMODEL HIDROLOGIMODEL HIDROLOGIHIDROLOGIHIDROLOGI TERAPANTERAPANMODEL HIDROLOGIMODEL HIDROLOGI

TIK Pengenalan dan pemahaman model

dasar hidrologi terkait dengananalisis hidrologi


2/15

2

Model dalam SDA Dalam kegiatan analisis hidrologi untuk berbagai

kepentingan dalam pengembangan sumberdaya air,dalam banyak kasus diperlukan data hujan ataupundata debit dengan jangka waktu yang cukuppanjang dibandingkan dengan jangkauan data yangtersedia.

Dalam hal ini diperlukan pemahaman yang baikterhadap DAS tertentu sebagai sistem yangmengalihragamkan masukan menjadi keluaran debitatau hidrograf.

Dooge (1973) menyebutkan bahwa model adalahstruktur, alat, skema atau prosedur nytaatau abstrak, yang menghubungkanmasukan, sebab atau rangsangan, tenagaatau informasi, dan keluaran, pengaruh

atau tanggapan dalam referensi waktutertentu.

Ponce (1989) secara spesifik menakrifkan model(matematik) sebagai satu set pernyataan-pernyataan matematik yang menyatakanhubungan antara fase-fase dari siklushidrologi dengan tujuan mensimulasikantransformasi hujan menjadi limpasan.

MODEL


3/15

3

Clarke (1973) mendifinisikan model sebagaisimplifikasi dari suatu sistem yang kompleks, baik

berupa fisik, analog atau matematik1. Model fisik

Dibuat sebagai model dengan skala tertentuuntuk menirukan prototipenya, model ini mempunyai3 bagian terpenting yaitu: rain simulator, runoffsurface dan alat-alat ukurnya.2. Model Analog

Model analog disusun dengan menggunakanrangkaian resistor-kapasitor untuk memecahkanpersamaan-persamaan deferensial yang mewakiliproses hidrologi, dasar analognya adalah:I = O S3. Model Matematik

Menyajikan sistem dalam rangkaian persamaandan kadang-kadang dengan ungkapan-ungkapanyang menyajikan hubungan antarvariabel danparameter.

Tiruan proses hidrologi untuk keperluan analisis tentangkeberadaan air menurut aspek jumlah, waktu,tempat, probabilitas dan runtun waktu (time series).

merupakan integrasi dari semua proses hidrologi. mensimulasikan transpormasi hujan menjadi aliran(rainfall runoff model): jumlah/waktu padatempat tertentu.

diperlukan untuk analisis, perencanaan,perancangan, perkiraan jangka panjang danperamalan, terutama bila data yang tersediaterbatas.

KOMPONEN MODEL


4/15

4

1. Pemilihan jenis model yang tepat

2. Formulasi dan penyusunan model

3. Pengujian model, yang dilakukandengan 2 cara yaitu kalibrasi danverifikasi.

4. Pemakaian model setelah melaluiberbagai pengujian.

SYARAT MODEL

JENIS MODEL1. Model Stokastik merupakan bagian dari model

probabilistik yang dapat berupa model statistik danmodel stokastik. Model ini lebih menekankan padatime-dependency variabel hidrologi.

2. Model Empirik adalah model yang hubungan antar

parameternya diperoleh dengan cara coba-coba,tanpa memerlukan pemahaman proses yangsebenarnya terjadi.

3. Model Konseptual merupakan model yang beradaantara model teoritik dan empirik, yang menyajikanproses fisik dengan penyederhanaan.

4. Model Deterministik adalah model yang disusunberdasarkan kaidah-kaidah ilmu fisika yangmenunjukkan hubungan sebab akibat.


5/15

5

5. Model Parametrik, termasuk didalamnya model

empiric misalnya model kotak hitam (black boxmodel) merupakan model yang paling sederhanayang didasarkan pada pengamatan dan percobaan

6. Model yang bersifat linier dalam pengertianteori system adalah model yang didalamnyaberlaku asas superposisi.

7. Lumped model adalah model yang tidakmemperhitungkan variabilitas-ruang baikvariabel masukan maupun parameter sistem DAS.

8. Event model adalah model yang hanya dirancanguntuk perkiraan limpasan sesaat.

9. Continuous Model adalah model yang didasarkanpada proses menerus dari semua komponenproses.

PERTIMBANGAN UMUM PROSEDURANALISIS HIDROLOGI

Ketersediaan data

Kualitas data

Tingkat ketelitian hasil yangdikehendaki

Kesesuaian cara dengan DAS yangditinjau


6/15

6

KEBUTUHAN DAN PERKIRAAN

1. kualitas dan kuantitas data yag kurang memadai,2. kurangcocoknya berbagai model terhadap kasus-kasus

spesifik di Indonesia,3. ketidakpuasan terhadap pemakaian cara-cara lama yang

didasarkan pada cara-cara empirik atau model-model yangdidasarkan hanya pada faktor geografik, karena dalampengujian ternyata mengandung kesalahan yang cukupbesar,

4. perkembangan hardware komputer dan perkembanganperangkat matematik untuk analisis data dan penyusunanmodel,

5. ketersediaan dana untuk penelitian dan pengembangancara-cara baru,6. kesenjangan antara beberapa pengertian tentang sistem

hidrologi,7. kompleksnya sistem yang dianalisis, dan8. timbulnya kesalahan dalam peramalan dan perkiraan.

Dua cara pendekatan Method non optimasi (nonoptimizing

method)Dalam model ini peranan data sangatmenentukan, pertanyaan yang selaluterkait dengan data ini adalah:

ketersediaan data dan kualitas data.Dua istilah yang sering digunakan dalampraktek adalah: data simulasi (simulateddata) adalah data yang dihasilkansebagai keluaran oleh sebuah model dandata sintetik (syntethic data) adalahdata yang dihasilkan oleh analisisstokastik.


7/15

7

Dua cara pendekatan Method optimasi (optimizing method)

Dalam model optimasi, semua aspekdalam semua bentuk dan sifatnya, baikindividu maupun sifat hubungan antarvariabel/parameternya dikaitkan untukmemperoleh hasil terbaik setelahmemperhitungkan semua hambatan,pertimbangan, baik untung ruginya,kualitatif maupun kuantitatif. Dalam

kaitan ini masalahnya dapat menjadisangat kompleks, karena bila tujuan danhambatannya cukup banyak, makapemilihan hasil yang paling baik menjadisangat sulit.

Tergantung dari tingkat kebutuhan danketelitian yang dikehendaki, penyimpangandalam analisis tersebut dapat diperlakukandengan dua cara:

membiarkan saja penyimpangan tersebutterjadi dengan menganggap bahwa hal ini

merupakan hal yang wajar, karena sifatalami yang tidak mungkin dapatdimodelkan secara sempurna.

melakukan modifikasi model yangdikembangkan agar dapat memberikanunjuk raga yang lebih baik.


8/15

8

STRUKTUR MODEL1. Struktur Komponen

Hidrometeorologi

2. Struktur Komponen Permukaan

3. Struktur Komponen Bawahpermukaan

4. Struktur Komponen Sungai

Struktur Komponen Hidrometeorologi

Hujan Hujan

HujanRancangan

Hujan

Hujan TiapElemen DAS

Pola ElemenDAS

Struktur sederhanakomponen hujan

Komponen hujan sebagaimasukan distributed


9/15

9

Struktur Komponen Permukaan

Hujan

Intersepsi

Aliran Limpasan

Penguapan

Hujan

TampunganPermukaan

Penguapan

Hujan

Infiltrasi Aliran Limpasan

Tampungan BawahPermukaan

Struktur model dengansatu tampungan

Struktur Komponen Bawah Permukaan

Infiltrasi

(lateralflow)

Tampungan

Infiltrasi

LimpasanPermukaan

LimpasanLangsung

Hujan(netto)

AliranAntara

Struktur model denganpenggabungan aliran antaradan limpasan permukaan


10/15

10

Struktur Komponen Sungai

Di sungai terjadi 2 proses yaitu proses pembangkitanaliran (fow generation) dan proses penelusuran(routing)

Aliran Antara

Limpasan

Limpasan Permukaan

Penelusuran

Aliran Dasar

KALIBRASI kalibrasi dilakukan untuk memastikan

besaran-besaran/parameter-parametermodel. Kalibrasi dilakukan untukmenemukan besaran/parameter yangbelum diketahui agar keluaran model

dekat dengan keluaran DASprototipnya (observed characteristics).

Kalibrasi dapat dilakukan denganbeberapa cara, baik cara manual (trialand error), otomatik (automaticcalibration) atau gabungan antarakeduanya.


11/15

11

VERIFIKASI Untuk menguji ulang (menguji akhir)

unjuk kerja model, diperlukan tahapverifikasi. Dalam tahap in, modeldengan semua parameter yang telahdiperoleh dalam tahap kalibrasi diujidengan menggunakan data yang belumdigunakan dalam kalibrasi. Misalnyatersedia data sepanjang sepuluh tahun,

maka data lima tahun pertamadigunakan untuk kalibrasi, sedangkandata lima tahun terakhir digunakanuntuk verifikasi.

MODEL HIDROLOGISEDERHANA

Rainfall runoff model

Frequency analysis

Stochastic analysis


12/15

12

Prinsip pemodelan: tata baku dan imbangan air

Kegunaan: perkiraan ketersediaan air(continuous flow) dan debit/hidrograf aliranbesar/banjir (event flow)

Contoh: SSARR, SHE, MOCK, NASH, HEC-HMS,

dll.

Rainfall runoff modelRainfall runoff model

Even Flow

Aliran Puncak(Debit Banjir)

Data Record

Hidrograf Satuan

Hidrograf Satuan Sintetik

Analisis Frekuensi & Rasional


13/15

13

Penelusuran elemen event flow

Hujan

Permukaan TanahBadan AirBadan Air

Aliran Air disungai

Infiltrasi

Debit di DAS

AliranAntara

Aliran di permukaantanah

Evapotranspirasi

Lapisan Tanah

AliranDasarLapisan Akuifer

Air TAnah

Continuous Flow

Data Record

Aliran Rendah(Debit Andalan)

Model Tangki

Model Mock


14/15

14

Penelusuran elemen continuous flow

Vegetasi Permukaan

tanah

Badan Air

Lapisan Tanah

Aquifer airtanah

Aliran dibadan air

transpirasi

evaporasi

evaporasi

evaporasi

infiltrasiAir kapiler

perkolasiAir kapiler

Debit dalamDAS

banjir

Aliranantara

Aliran

dasarsimpanan

Aliran

permukaan

tanah

Presipitasi

Aliran

Frequency analysis Prinsip pemodelan: fungsi distribusi

probabilitas. Kegunaan: perkiraan besaran hidrologi

sebagai nilai besaran rancangan dengankala ulang tertentu (banjir rancangan,hujan rancangan).

Contoh: distribusi Normal, Log-Normal,Gumbel, Pearson III, dll.


15/15

Stochastic analysis Prinsip pemodelan: perilaku komponen

perulangan (tetap), trend dan simpangan(error)

Kegunaan: pembangkitan data hidrologi(hujan, debit) untuk input evaluasi unjukkerja design capacity atau pedomanoperasi bangunan air

Contoh: Thomas Fiering, Matallas, ARIMA,dll.

TERIMAKASIHTERIMAKASIHTERIMAKASIHTERIMAKASIH

Presentasi Hidrologi Terapan Bab 6 Modeling

Documents

Transcript of Presentasi Hidrologi Terapan Bab 6 Modeling