STUDI HUBUNGAN HUJAN DAN DEBIT BERDASAR MODEL GR4J DAN PENGEMBANGAN PERSAMAAN TUNGGAL HIDROGRAF REAL PADA DAS DI PULAU JAWA DISERTASI Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Teknologi Bandung Oleh CECEP MUHTAJ MUNAJAT NIM : 35018006 (Program Studi Doktor Teknik Sipil) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Juni 2025 i ABSTRAK STUDI HUBUNGAN HUJAN DAN DEBIT BERDASAR MODEL GR4J DAN PENGEMBANGAN PERSAMAAN TUNGGAL HIDROGRAF REAL PADA DAS DI PULAU JAWA Oleh Cecep Muhtaj Munajat NIM : 35018006 (Program Studi Doktor Teknik Sipil) Pengelolaan sumber daya air memerlukan estimasi debit sungai yang akurat sebagai dasar perencanaan infrastruktur pengendalian banjir. Namun, keterbatasan data debit observasi di banyak daerah mendorong penggunaan model rainfall-runoff berbasis data curah hujan. Salah satu model yang banyak digunakan adalah GR4J (Génie Rural à 4 paramètres Journalier), yang dikenal karena kesederhanaan dan efektivitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk menyesuaikan unit hidrograf hasil pemodelan GR4J agar dapat digunakan untuk menghitung debit banjir rencana yang diperlukan dalam perancangan tanggul, bendungan, folder, dan infrastruktur pengendalian banjir lainnya. Penelitian dilakukan pada sepuluh DAS di Pulau Jawa dengan menggunakan data curah hujan harian, evapotranspirasi potensial, dan debit sungai. Proses kalibrasi dan validasi dilakukan dengan koefisien efisiensi Nash-Sutcliffe (NSE) dan Relative Volume Error (RVE). Hasil penelitian menunjukkan bahwa model GR4J yang disesuaikan mampu menghasilkan hidrograf dengan ketepatan waktu puncak (Tp) dan debit puncak (Q p) yang memadai (NSE 0,82; RVE 0,07), sehingga layak diterapkan dalam perencanaan pengendalian banjir. Selain itu, penelitian ini mengembangkan persamaan tunggal polinomial pangkat enam untuk merepresentasikan bentuk hidrograf yang dihasilkan. Persamaan tunggal polinomial pangkat enam memberikan representasi yang baik terhadap bentuk hidrograf, namun bersifat spesifik untuk masing-masing DAS dan tidak dapat digeneralisasi. Temuan penelitian ini memberikan kontribusi baru dalam pengembangan aplikasi model GR4J, yang dapat dimanfaatkan sebagai alat bantu perancangan berbagai infrastruktur pengendalian banjir melalui penyesuaian unit hidrograf yang lebih akurat dan sesuai dengan kondisi lapangan. Kata kunci: Pemodelan GR4J, Rainfall-Runoff, Optimasi Parameter, Unit Hidrograf, Infrastruktur Pengendalian Banjir. iii ABSTRACT STUDY OF RAINFALL-DISCHARGE RELATIONSHIP BASED ON THE GR4J MODEL AND THE DEVELOPMENT OF A SINGLE REAL HYDROGRAPH EQUATION IN RIVER BASINS ON JAVA ISLAND By Cecep Muhtaj Munajat NIM : 35018006 (Doctoral Program in Civil Engineering) Water resources management requires accurate river discharge estimation as a foundation for planning flood control infrastructure. However, the lack of observed discharge data in many regions has driven the adoption of rainfall–runoff models based on rainfall data. One widely used model is GR4J (Génie Rural à 4 paramètres Journalier), known for its simplicity and effectiveness. This study aims to adjust the unit hydrograph generated by the GR4J model to enable its use in calculating design flood discharges required for the planning of levees, dams, retention ponds (folders), and other flood control infrastructure. The study was conducted on ten catchments across Java Island using daily rainfall data, potential evapotranspiration, and river discharge data. Calibration and validation processes were performed using the Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) and Relative Volume Error (RVE). The results demonstrate that the adjusted GR4J model can produce hydrographs with satisfactory accuracy in terms of peak time (Tp) and peak discharge (Q p), achieving NSE of 0.82 and RVE of 0.07, thus making it suitable for flood control planning. In addition, the study developed a single sixth-order polynomial equation to represent the shape of the resulting hydrograph. While this sixth-order polynomial provides a good representation of the hydrograph shape, it is specific to each catchment and cannot be generalized.