analisa hidrologi data curah hujan -...

Resti Viratami Maretria, 2011 Perencanaan Bendung Tetap Leuwikadu …

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu III - 1

BAB III ANALISA HIDROLOGI

3.1 Data Curah Hujan

Data curah hujan yang digunakan untuk analisa hidrologi adalah yang berpengaruh

terhadap daerah irigasi atau daerah pengaliran Sungai Cimandiri adalah stasiun Batu Karut,

Stasiun Cimandiri, dan Stasiun Cibodas. Data curah hujan yang diperoleh berupa data

curah hujan harian, dari data curah hujan harian tersebut akan diperoleh data curah hujan

harian maksimum, data hujan setengah bulanan, data hujan bulanan rata-rata, data hari

hujan setengah bulanan, dan data curah hujan rata-rata.

Data curah hujan untuk masing-masing stasiun diperoleh selama 10 tahun dengan

periode pengamatan dari tahun 1998 – 2007. Data curah hujan harian dari masing-masing

stasiun dapat dilihat pada Lampiran 1. Data curah hujan rata-rata dari ketiga stasiun dapat

dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1

Data Curah Hujan Maksimum Sungai Cimandiri

Cimandiri Batu Karut Cibodas

1 1998 121.00 83.00 121.00 108.33

2 1999 121.00 101.00 299.00 173.67

3 2000 101.00 83.00 120.00 101.33

4 2001 142.10 94.00 144.00 126.70

5 2002 73.00 104.00 91.00 89.33

6 2003 178.50 95.00 98.70 124.07

7 2004 83.00 95.00 70.00 82.67

8 2005 81.00 54.00 98.00 77.67

9 2006 72.00 54.00 82.00 69.33

10 2007 69.00 80.00 90.00 79.67

104.16 84.30 121.37 103.28

No. TahunStasiun

Rata-Rata

Rata-Rata

3.2 Data Iklim

Parameter lain yang diperlukan untuk analisa hidrologi adalah parameter-parameter

yang berasal dari data-data klimatologi, hal ini erat kaitannya dengan penguapan yang

terjadi, baik evaporasi maupun transpirasi.



Data iklim tersebut diambil dari Stasiun Goalpara dengan periode pengamatan dari

tahun 2004 – 2007.

3.3 Kondisi Daerah Aliran Sungai

Kondisi daerah aliran sungai merupakan parameter penting untuk analisa hidrologi.

Kondisi yang penting untuk dicatat adalah :

Luas DAS Sungai Cimandiri untuk Bendung Kubang (Leuwi Kadu) = 206.43km2.

untuk lebih jelasnya mengenai DAS Sungai Cimandiri dapat dilihat pada Gambar 3.1.



Skala 1: 250.000

0

0

1

2500

2

5000

3

7500

4

10000

5

12500

Cm

M



Gambar 3.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) Bendung Leuwi Kadu



3.4 Uji Konsistensi Stasiun Curah Hujan

Stasiun Cibodas terletak di luar DAS sehingga perlu adanya uji konsistensi data

curah hujan terhadap stasiun yang berada di dalam DAS. Uji konsistensi data hujan

dihitung dengan Metode Lengkung Massa Ganda, yang dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Lengkung Massa Ganda

Dari gambar di atas maka uji konsistensi data hujan adalah dengan persamaan

berikut (Jarometer Nemec, 1973, Engineering Hydrology, Mc-Graw Hill, hal 179) :

H� � tan α�tan α

Dengan :

Hz = Faktor koreksi

= Sudut yang dibentuk oleh garis data hujan absis

= Sudut yang dibentuk oleh garis data hujan yang membelok dengan garis sejajar absis.

Absis merupakan jumlah rerata stasiun yang ada



Untuk perhitungannya adalah sebagai berikut :

Tabel 3.2 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Stasiun Cimandiri, Batu Karut dan Cibodas

Stasiun Yang Diuji

Cimandiri Batu Karut Rata-Rata Cibodas

1 1998 3092 2437.5 2764.75 3366.00

2 1999 2596 2154.2 2375.10 3266.00

3 2000 2280.5 1888.1 2084.30 2756.00

4 2001 3216.4 2413 2814.70 3583.00

5 2002 2080 1821 1950.50 2481.00

6 2003 2093.5 1265 1679.25 2244.90

7 2004 2233.5 2183 2208.25 2997.20

8 2005 2716 1908 2312.00 2594.00

9 2006 1636 1908 1772.00 2357.00

10 2007 2077 2258 2167.50 1853.30

TahunNo.Stasiun Pembanding

1000 2000

1000

2000

3000

4000

500 1500 2500

500

1500

2500

3500

Curah Hujan Tahunan Kumulatif Rata-rataStasiun Cimandiri dan Batu Karut (mm)

Cu

rah

Hu

jan

Ta

hu

na

n K

um

ula

tif

Ra

ta-r

ata

Sta

siu

n C

ibo

da

s (m

m)

19981999

2000

2001

20022003

2004

20052006

2007

1998

1999

2000

2001

20022003

2004 2005

20062007

3000 3500 4000

Curah Hujan Stasiun Pembanding

Curah Hujan Stasiun Yang Diuji

Gra

dien 1

Gradie

n 1

Gambar 3.3 Lengkung Massa Ganda Stasiun Cimandiri, Batu Karut dan Cibodas

H� � tan 45tan 45 � 11 � 1



Dilihat dari gambar dan hasil faktor koreksi ternyata Stasiun Cibodas memiliki garis

lurus dengan garis stasiun yang lainnya. Hal ini berarti data curah hujan Stasiun Cibodas

konsisten dengan data curah hujan stasiun lainnya.

3.5 Perhitungan Curah Hujan Ekstrim

3.5.1 Metode Haspers

1. Curah Hujan Maksimum dengan Return Periode T

Rt � Ra � Sn � µT�

Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T

Ra = Rata-rata curah hujan maksimum

Sn = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun

µT = Standar variabel untuk return periode T (lihat tabel 2.1)

2. Standar Deviasi

Sn � 12 �R� � R�µ� � R� � R�

µ� �

Dimana : Sn = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun

R1 = Hujan maksimum ke-1

R2 = Hujan maksimum ke-2


µ1 dan µ2 = Standar variabel untuk return periode T




1 1998 121.00 83.00 121.00

2 1999 121.00 101.00 299.00

3 2000 101.00 83.00 120.00

4 2001 142.10 94.00 144.00

5 2002 73.00 104.00 91.00

6 2003 178.50 95.00 98.70

7 2004 83.00 95.00 70.00

8 2005 81.00 54.00 98.00

9 2006 72.00 54.00 82.00

10 2007 69.00 80.00 90.00

1041.60 843.00 1213.70

178.50 104.00 299.00

178.50 104.00 299.00

11.00 11.00 11.00

5.50 5.50 5.50

1.35 1.35 1.35

0.73 0.73 0.73

104.16 84.30 121.37

39.07 6.41 65.54

µ2µ2µ2µ2µ1µ1µ1µ1

Tµµµµ-2

Tµµµµ-1

Sn

Jumlah

TahunNo.

Rang-2

Rang-1

Stasiun

Ra

Analisis Curah Hujan


1 5 0.64 129.16 88.40 163.31

2 10 1.26 153.39 92.37 203.94

3 20 1.89 178.00 96.41 245.23

4 50 2.75 211.60 101.92 301.59

5 100 3.43 238.16 106.27 346.16

µµµµtNo. TRt

3.5.2 Metode Gumbel

Rt � Ra �Yt � YnSn � Sx�

Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T


Yt = Reduced variate (lihat tabel 2.2)

Yn = Reduced mean (lihat tabel 2.3)

Sn = Reduced standard deviation (lihat tabel 2.4)

Sx = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun



Sx = � � !��"#!�


1 1998 121.00 83.00 121.00

2 1999 121.00 101.00 299.00

3 2000 101.00 83.00 120.00

4 2001 142.10 94.00 144.00

5 2002 73.00 104.00 91.00

6 2003 178.50 95.00 98.70

7 2004 83.00 95.00 70.00

8 2005 81.00 54.00 98.00

9 2006 72.00 54.00 82.00

10 2007 69.00 80.00 90.00

1041.60 843.00 1213.70

104.16 84.30 121.37

36.16 17.79 66.02

Sn = 0.95 (Tabel Nilai Sn Gumbel)

Yn = 0.50 (Tabel Nilai Yn Gumbel)

Rt = Ra + (((Yt - Yn) * Sx) / Sn)

Sx

Jumlah

TahunNo.Stasiun

Ra



1 5 1.50 142.42 103.1222 191.2184

2 10 2.25 171.00 117.1802 243.3872

3 20 2.97 198.41 130.665 293.4288

4 50 3.90 233.89 148.1197 358.2025

5 100 4.60 260.48 161.1995 406.7413

RtT YtNo.

3.5.3 Metode Log Pearson III

Log Rt � Log Rı(((((((( � K � Sx�

Rt � eks Log Rt�

Log Rı(((((((( � ∑ Log Rin



Sx � /n � ∑ Log Ri�� ∑ Log Ri�� n � 1� � n

Cs � n � ∑ Log Ri � Log Rı((((((((�1� n � 1� � n � 2� � Sx1

1. Stasiun Cimandiri

1 1998 121.00 2.0828 4.3380 0.0867 0.0075 0.0007

2 1999 121.00 2.0828 4.3380 0.0867 0.0075 0.0007

3 2000 101.00 2.0043 4.0173 0.0082 0.0001 0.0000

4 2001 142.10 2.1526 4.6337 0.1565 0.0245 0.0038

5 2002 73.00 1.8633 3.4720 -0.1328 0.0176 -0.0023

6 2003 178.50 2.2516 5.0699 0.2555 0.0653 0.0167

7 2004 83.00 1.9191 3.6829 -0.0770 0.0059 -0.0005

8 2005 81.00 1.9085 3.6423 -0.0876 0.0077 -0.0007

9 2006 72.00 1.8573 3.4497 -0.1388 0.0193 -0.0027

10 2007 69.00 1.8388 3.3814 -0.1573 0.0247 -0.0039

1041.60 19.9612 40.0250 0.1801 0.0118

Log Ra = 2.00

Sx = 0.141

Cs = 0.0

Rt = 10Log Ra + (G * Sx)

(Log Ri - Log Ra)3

(Log Ri - Log Ra)2Log Ri - Log Ra(Log Ri)

2Log RiRiTahun

Jumlah

No.


1 5 0.842 2.1152 130.3863

2 10 1.282 2.1775 150.4792

3 20 1.595 2.2217 166.6125

4 50 2.054 2.2867 193.5026

5 100 2.326 2.3252 211.4293

No. RtLog RtGT

2. Stasiun Batu Karut



1 1998 83.00 1.9191 3.6829 -0.0770 0.0059 -0.0005

2 1999 101.00 2.0043 4.0173 0.0082 0.0001 0.0000

3 2000 83.00 1.9191 3.6829 -0.0770 0.0059 -0.0005

4 2001 94.00 1.9731 3.8932 -0.0230 0.0005 0.0000

5 2002 104.00 2.0170 4.0684 0.0209 0.0004 0.0000

6 2003 95.00 1.9777 3.9114 -0.0184 0.0003 0.0000

7 2004 95.00 1.9777 3.9114 -0.0184 0.0003 0.0000

8 2005 54.00 1.7324 3.0012 -0.2637 0.0696 -0.0183

9 2006 54.00 1.7324 3.0012 -0.2637 0.0696 -0.0183

10 2007 80.00 1.9031 3.6218 -0.0930 0.0087 -0.0008

843.00 19.1560 36.7916 0.1613 -0.0384

Log Ra = 1.92

Sx = 0.104

Cs = 0.0


Log Ri - Log Ra (Log Ri - Log Ra)2

(Log Ri - Log Ra)3

Jumlah

No. Tahun Ri Log Ri (Log Ri)2


1 5 0.842 2.1152 130.3863

2 10 1.282 2.1775 150.4792

3 20 1.595 2.2217 166.6125

4 50 2.054 2.2867 193.5026

5 100 2.326 2.3252 211.4293

No. T G Log Rt Rt

3. Stasiun Cibodas



1 1998 121.00 2.0828 4.3380 0.0867 0.0075 0.0007

2 1999 299.00 2.4757 6.1289 0.4796 0.2300 0.1103

3 2000 120.00 2.0792 4.3230 0.0831 0.0069 0.0006

4 2001 144.00 2.1584 4.6585 0.1622 0.0263 0.0043

5 2002 91.00 1.9590 3.8378 -0.0371 0.0014 -0.0001

6 2003 98.70 1.9943 3.9773 -0.0018 0.0000 0.0000

7 2004 70.00 1.8451 3.4044 -0.1510 0.0228 -0.0034

8 2005 98.00 1.9912 3.9650 -0.0049 0.0000 0.0000

9 2006 82.00 1.9138 3.6627 -0.0823 0.0068 -0.0006

10 2007 90.00 1.9542 3.8191 -0.0419 0.0018 -0.0001

1213.70 20.4537 42.1147 0.3034 0.1117

Log Ra = 2.05

Sx = 0.176

Cs = 0.0


Log Ri - Log Ra (Log Ri - Log Ra)2

(Log Ri - Log Ra)3No. Tahun Ri Log Ri (Log Ri)

2

Jumlah


1 5 0.842 2.1152 130.3863

2 10 1.282 2.1775 150.4792

3 20 1.595 2.2217 166.6125

4 50 2.054 2.2867 193.5026

5 100 2.326 2.3252 211.4293

RtNo. T G Log Rt

3.5.4 Metode Weduwen

Rt � Mn � R3� 4 R3� � R55Mp Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T

Mn = Koefisien pengamatan (lihat tabel 2.6)

R70 = Curah hujan dengan alur periode 70 tahun

RII = Curah hujan absolut maksimum ke-2

Mp = Koefisien pengamatan (lihat tabel 2.6)



1. Stasiun Cimandiri

RII = 178.50

mp = 0.705

R70 = 253.19

Rt = mn * R70


1 5 0.602 152.42

2 10 0.705 178.50

3 20 0.811 205.34

4 50 0.940 238.00

5 100 1.050 265.85

T RtmnNo.

2. Stasiun Batu Karut

RII = 104.00

mp = 0.705

R70 = 147.52

Rt = mn * R70


1 5 0.602 88.81

2 10 0.705 104.00

3 20 0.811 119.64

4 50 0.940 138.67

5 100 1.050 154.89

No. T mn Rt



3. Stasiun Cibodas

RII = 299.00

mp = 0.705

R70 = 424.11

Rt = mn * R70


1 5 0.602 255.32

2 10 0.705 299.00

3 20 0.811 343.96

4 50 0.940 398.67

5 100 1.050 445.32

No. T mn Rt

3.5.5 Resume Analisa Curah Hujan Ekstrim Sungai Cimandiri

Tabel 3.3

Resume Hasil Perhitungan Curah Huja Ekstrim



Periode

Ulang Cimandiri Batu Karut Cibodas Cimandiri Batu Karut Cibodas

1 5 142.42 103.12 191.22 152.42 88.81 255.32

2 10 171.00 117.18 243.39 178.50 104.00 299.00

3 20 198.41 130.66 293.43 205.34 119.64 343.96

4 50 233.89 148.12 358.20 238.00 138.67 398.67

5 100 260.48 161.20 406.74 265.85 154.89 445.32

Periode

Ulang Cimandiri Batu Karut Cibodas Cimandiri Batu Karut Cibodas

1 5 129.16 88.40 163.31 130.39 130.39 130.39

2 10 153.39 92.37 203.94 150.48 150.48 150.48

3 20 178.00 96.41 245.23 166.61 166.61 166.61

4 50 211.60 101.92 301.59 193.50 193.50 193.50

5 100 238.16 106.27 346.16 211.43 211.43 211.43

RATA-RATA CURAH HUJAN EKSTRIM DARI 3 STASIUN (METODE ARITMATIK)

Periode

Ulang

1 5 145.59 165.51 126.96 130.39

2 10 177.19 193.83 149.90 150.48

3 20 207.50 222.98 173.21 166.61

4 50 246.74 258.44 205.03 193.50

5 100 276.14 288.69 230.20 211.43

GUMBEL WEDUWEN

HASPERS LOG PEARSON III

LOG

PEARSON IIIHASPERSWEDUWENGUMBEL

No.

No.

No.

3.6 Perhitungan Debit Banjir

3.6.1 Metode Haspers

A. Rumus

1. Rata-rata kemiringan sungai (i).

i � ∆H0.9 � L

2. Koefisien pengaliran.

α � 1 � 0.012 � F�.3�1 � 0.075 � F�.3�

Dimana : F = Catchment Area (daerah tangkapan hujan) dalam km2



3. Lamanya waktu konsentrasi.

t � 0.1 � L�.= � i!�.1 … … … … … dalam hari atau jam�

4. Koefisien reduksi.

1b � 1 � �t � 3.7 � 10!�.H �I�t� � 15 � F�.3J12 �

5. Hujan selama t jalan dalam mm.

Untuk t ≤ 2 jam

r � t � Rtt � 1 � 0.0008 � 260 � Rt� � 2 � t�� … … dalam mm�

Untuk 2 jam ≤ t ≤ 19 jam

r � t � Rtt � 1 … … … dalam mm�

Untuk 19 jam ≤t ≤ 30 hari

r � 0.707 � Rt � t � 1� … … … dalam mm�

6. Debit (q) per km2

qt � r3.6 � t … … … t dalam jam, atau

qt � r86.4 � t … … … t dalam hari 7. Debit rencana

Qt � α � β � qt � F … … … (m3 / det / km2)

B. Perhitungan



1. METODE HASPERS

: 265.22 km2

: 45.79 km

: 41.21 km

: 0.00898

: 750.00 m

: 380.00 m

: 0.37 km

: 0.34

: 8.76 jam

: 1.52

: 0.66

A. Hujan dari Metode Haspers

Rt r qt QT

(mm) (mm) (m3/det/km2) (m3/det)

5 145.59 130.68 4.14 243.56

10 177.19 159.04 5.04 296.42

20 207.50 186.25 5.90 347.13

50 246.74 221.46 7.02 412.77

100 276.14 247.86 7.86 461.96

Periode

Beda Tinggi (∆H)

Koefisien Pengaliran (α)

Durasi Curah Hujan (t)

Koefisien reduksi (1/β)

β

Luas DAS (F)

Panjang Sungai (L)

Pj.Sungai Efektif (0,9 × L)

Kemiringan Sungai (i)

Elevasi 1 (H1)

Elevasi 2 (H2)

B. Hujan dari Metode Gumbel

Rt r qt QT


5 165.51 148.56 4.71 276.89

10 193.83 173.98 5.51 324.27

20 222.98 200.14 6.34 373.03

50 258.44 231.97 7.35 432.36

100 288.69 259.12 8.21 482.96

C. Curah Hujan dari Metode Log Pearson III

Rt r qt QT


5 126.96 113.95 3.61 212.39

10 149.90 134.55 4.26 250.77

20 173.21 155.47 4.93 289.77

50 205.03 184.03 5.83 343.01

100 230.20 206.62 6.55 385.10

D. Curah Hujan dari Metode Weduwen

Rt r qt QT


5 130.39 117.03 3.71 218.13

10 150.48 135.07 4.28 251.74

20 166.61 149.55 4.74 278.73

50 193.50 173.68 5.51 323.72

100 211.43 189.77 6.02 353.71

Periode

Periode

Periode



3.6.2 Metode Melchior

A. Rumus

Contoh daerah aliran sungai seluas A = 265.22 km2 dibatasi oleh bentuk elips yang sumbu pendeknya tidak boleh melebihi 2/3 dari sumbu yang terpanjang. Luas ellips adalah :

F =( P /4 ) x L1 x L2

Dimana :

F = luas alips, km2

L1 = panjang sumbu besar, km = 25.57 km

L2 = panjang sumbu kecil, km = 17.05 km

F = P/4 x 25.57 x 17.05 = 342.45 km2

Untuk menentukan waktu yang diperlukan oleh hujan Untuk mencapai titik yang

dimaksud dari batas daerah aliran sungai, kemiringan rata-rata Jalan air yang terpanjang

harus diketahui. Bagian paling hulu 1/10 dari Jalan air tersebut tidak dihitung.

L = 0,9 L = 0,9 x 45.79 = 41.211 km

I = H/1000 l = 370/1000 x 41.211 = 0,00898

L = panjang Jalan air , km

H = beda elevasi antara titik yang dimaksud dan titik pada 0,9 L dari Jalan air

370 m



B. Perhitungan

2. METODE MELCHIOR

Luas DAS (F) : 265.22 km2 Panjang Sungai (L) : 45.79 km Pj.Sungai Efektif (0,9 × L) : 41.21 km Kemiringan Sungai (i) : 0.00898 Elevasi 1 (H1) : 750.00 m Elevasi 2 (H2) : 380.00 m Beda Tinggi (H) : 0.37 km V : 4.26 km/jam Durasi Curah Hujan (t) : 9.68 jam Koefisien Pengaliran () : 0.34

A. Hujan dari Metode Haspers

Periode Rt r QT

(mm) (mm) (m3/det) 5 145.59 11.11 276.45 10 177.19 13.53 336.46 20 207.50 15.84 394.02 50 246.74 18.84 468.52 100 276.14 21.08 524.35



B. Hujan dari Metode Gumbel

Periode Rt r QT

(mm) (mm) (m3/det) 5 165.51 12.64 314.29 10 193.83 14.80 368.06 20 222.98 17.02 423.40 50 258.44 19.73 490.75 100 288.69 22.04 548.18

C. Curah Hujan dari Metode Log Pearson III

Periode Rt r QT

(mm) (mm) (m3/det) 5 126.96 9.69 241.08 10 149.90 11.44 284.64 20 173.21 13.22 328.91 50 205.03 15.65 389.33 100 230.20 17.57 437.11

D. Curah Hujan dari Metode Weduwen

Periode Rt r QT

(mm) (mm) (m3/det) 5 130.39 9.95 247.59 10 150.48 11.49 285.74 20 166.61 12.72 316.38 50 193.50 14.77 367.44



100 211.43 16.14 401.48 Tabel 3.4 Grafik Metode Melchior



y = - 2,116x4 + 21,85x3 - 102,9x2 + 206,1xR² = 0,666

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

3000,00

3500,00

4000,00

4500,00

5000,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Series1 Poly. (Series1)



3.6.3 Resume Debit Banjir Sungai Cimandiri

Tabel 3.4

Resume Debit Banjir Sungai Cimandiri

PERIODE ULANG (T)

METODE HASPERS MELCHIOR

HASPERS GUMBEL LOG PEARSON

III WEDUWEN HASPERS LOG PEARSON

III WEDUWEN 5 243.56 276.89 212.39 218.13 276.45 241.08 247.59 10 296.42 324.27 250.77 251.74 336.46 284.64 285.74 20 347.13 373.03 289.77 278.73 394.02 328.91 316.38 50 412.77 432.36 343.01 323.72 468.52 389.33 367.44 100 461.96 482.96 385.10 353.71 524.35 437.11 401.48

3.6.4 Debit Banjir Rencana

Penetapan debit banjir diambil menurut metode Haspers-Gumbel yaitu pada periode ulang 100 tahun, Q100 = 482.96 m3/det.

analisa hidrologi data curah hujan -...

Documents