Transcript
Page 1: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

1

REKAYASA HIDROLOGIKuliah 2

PRESIPITASI (HUJAN)

Universitas Indo Global Mandiri

Pengertian

• Presipitasi adalah istilah umum untuk menyatakan uap

air yang mengkondensasi dan jatuh dari atmosfer ke

bumi dalam segala bentuknya dalam rangkaian siklus

hidrologi.

• Jika air yang jatuh berbentuk cair disebut hujan (rainfall)

dan jika berupa padat disebut salju (snow). Dalam hal

ini, hanya akan dibahas tentang hujan.

• Analisis dan desain hidrologi tidak hanya memerlukan

volume atau ketinggian hujan, tetapi juga distribusi hujan

terhadap tempat dan waktu. Distribusi hujan terhadap

waktu disebut hyetograph. Dengan kata lain, hyetograph

adalah grafik intensitas hujan atau ketinggian hujan

terhadap waktu.

Page 2: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

2

PROSES TERJADINYA HUJAN

Gambar 1. Proses terjadinya hujan

PROSES TERJADINYA HUJAN

Gambar 2. Cyclonic storms

Gambar 3. Orographic storms

Gambar 4. Convective storms

Page 3: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

3

Karakteristik Hujan

1. Durasi

Lama kejadian hujan (menitan, jam-jaman, harian) diperoleh

terutama dari hasil pencatatan alat pengukur hujan

otomatis. Dalam perencanaan drainase, durasi hujan sering

dikaitkan dengan waktu konsentrasi khususnya pada

drainase perkotaan diperlukan durasi yang relatif pendek,

mengingat akan toleransi terhadap lamanya genangan.

2. Intensitas

Jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau

volume hujan tiap satuan waktu. Besarnya intensitas hujan

berbeda-beda, tergantung dari lamanya curah hujan dan

frekuensi kejadiannya. Intensitas hujan diperoleh dengan

cara melakukan analisis data hujan baik secara statistik

maupun secara empiris.

Karakteristik Hujan

3. Lengkung intensitas

Grafik yang menyatakan hubungan antara intensitas hujan dengan

durasi hujan, hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk

lengkung intensitas hujan dengan kala ulang hujan tertentu.

4. Waktu konsentrasi

Waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling

jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di bagian

hilir suatu saluran.

Pada prinsipnya waktu konsentrasi dapat dibagi menjadi:

a. Inlet time (to), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk

mengalir di atas permukaan tanah menuju saluran drainase.

b. Conduit time (td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk

mengalir di sepanjang saluran sampai titik kontrol yang

ditentukan di bagian hilir.

Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus:

do c t tt

Page 4: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

4

Data Hujan

1. Pengukuran

Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam

analisis hidrologi pada perancangan debit untuk

menentukan dimensi saluran drainase.

Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam, dengan cara

ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan total yang

terjadi selama satu hari. Untuk berbagai kepentingan

perancangan drainase tertentu data hujan yang diperlukan

tidak hanya data hujan harian, tetapi juga distribusi jam-

jaman atau menitan. Hal ini akan membawa konsekuensi

dalam pemilihan data. Dianjurkan untuk menggunakan data

hujan hasil pengukuran dengan alat ukur otomatis.

Data Hujan

2. Alat ukur

Dalam praktik pengukuran hujanterdapat dua jenis alat ukur hujan, yaitu:

a. Alat ukur hujan biasa (manualraingauge)

Data yang diperoleh dari pengukurandengan menggunakan alat ini adalahberupa hasil pencatatan oleh petugaspada setiap periode tertentu. Alatpengukur hujan ini berupa suatu corongdan sebuah gelas ukur, yang masing-masing berfungsi untuk menampungjumlah air hujan dalam satu hari (hujanharian).

Page 5: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

5

Data Hujan

b. Alat ukur hujan otomatis

(automatic raingauge)

Data yang diperoleh dari hasil

pengukuran dengan

menggunakan alat ini, berupa

data pencatatan secara menerus

pada kertas pencatat yang

dipasang pada alat ukur.

Berdasarkan data ini dapat

dilakukan analisis untuk

memperoleh besaran intensitas

hujan.

Data Hujan

Alat ukur hujan (raingauge)

a. Alat ukur hujan manual b. Alat ukur hujan otomatis

Page 6: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

6

Data Hujan

3. Kondisi dan Sifat Data

Data hujan yang baik diperlukan dalam melakukan analisis

hidrologi, sedangkan untuk mendapatkan data yang

berkualitas biasanya tidak mudah. Data hujan hasil

pencatatan yang tersedia biasanya dalam kondisi yang tidak

menerus. Apabila terputusnya rangkaian data hanya

beberapa saat kemungkinan tidak menimbulkan masalah,

tetapi untuk kurun waktu yang lama tentu akan

menimbulkan masalah di dalam melakukan analisis.

Kualitas data yang tersedia akan ditentukan oleh alat ukur

dan manajemen pengelolaannya.

Variabilitas Hujan

Hujan ekstrim harian di Kabupaten Malang, Batu dan Kota Malang (2000 – 2010)

Page 7: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

7

Variabilitas Hujan

Curah hujan rata-rata tahunan skala global

Curah Hujan Rata-rata

• Curah hujan yang digunakan untuk analisis perancangan

pemanfaatan air dan pengendalian banjir adalah curah hujan

rata-rata di seluruh daerah yang ditinjau, bukan curah hujan

pada suatu titik tertentu.

• Curah hujan ini disebut curah hujan wilayah/daerah dan

dinyatakan dalam satuan mm.

• Curah hujan ini harus diperkirakan dari beberapa titik

pengamatan curah hujan. Cara-cara perhitungan curah hujan

daerah dari pengamatan curah hujan di beberapa titik adalah

sebagai berikut.

1. Rata-rata aljabar

2. Poligon Thiessen

3. Garis isohyet

4. Garis potongan antara (intersection line method)

5. Depth-elevation method

Page 8: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

8

Curah Hujan Rata-rata

1. Rata-rata aljabar

Cara ini adalah perhitungan curah hujan rata-rata secara aljabar.

Dimana:

Rr : curah hujan rata-rata (mm)

n : jumlah titik stasiun hujan

R1,R2,….,Rn : curah hujan di tiap stasiun hujan (mm)

Metode ini merupakan metode yang paling sederhana dan dapat

memberikan hasil yang memuaskan jika stasiun hujan tersebar

secara merata di seluruh area dan hasil pengukuran di setiap

stasiun hujan tidak jauh berbeda dengan nilai rata-rata.

nr RRRn

R ....1

21

Curah Hujan Rata-rata

2. Poligon Thiessen

Jika titik stasiun hujan di wilayah tidak merata, maka cara

perhitungan curah hujan rata-rata dilakukan dengan

memperhitungkan daerah pengaruh tiap titik stasiun hujan.

Dimana:

Rr : curah hujan rata-rata (mm)

A1, A2,…., An : luas daerah yang mewakili tiap titik stasiun hujan

R1, R2,…., Rn : curah hujan di tiap titik stasiun hujan (mm) dan n

adalah jumlah titik stasiun hujan

n

nnr

AAA

RARARAR

....

....

21

2211

Page 9: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

9

Curah Hujan Rata-rata

Langkah-langkah:

1. Cantumkan titik-titik stasiun hujan di dalam dan sekitar

daerah yang ditinjau pada peta topografi skala 1:50.000,

kemudian hubungkan tiap titik yang berdekatan dengan

sebuah garis lurus (dengan demikian akan terlukis jaringan

segitiga yang menutupi seluruh daerah.

2. Daerah yang bersangkutan itu dibagi dalam poligon-poligon

yang didapat dengan menggambar garis bagi tegak lurus

pada tiap sisi segitiga tsb di atas. Curah hujan dalam tiap

poligon ini dianggap diwakili oleh curah hujan dari titik

stasiun hujan dalam tiap poligon tsb. Luas tiap poligon

diukur dengan planimeter atau dengan cara lain.

Curah Hujan Rata-Rata

Contoh poligon Thiessen

Page 10: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

10

Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

Curah Hujan Rata-Rata

• Cara poligon Thiessen ini memberikan hasil yang lebih teliti

daripada cara rata-rata aljabar. Akan tetapi, penentuan titik-

titik stasiun hujan akan mempengaruhi ketelitian hasil yang

didapat.

• Kerugian lainnya adalah diperlukan penggambaran ulang

poligon apabila salah satu stasiun hujan tidak diperoleh data

atau data yang tidak valid.

Curah Hujan Rata-Rata

Page 11: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

11

3. Garis isohyet

Peta isohyet digambar pada peta topografi dengan perbedaan

(interval) 10 sampai 20 mm berdasarkan data curah hujan pada

titik-titik stasiun hujan di dalam dan di sekitar daerah yg ditinjau.

Luas bagian daerah antara dua garis isohyet yang berdekatan

diukur dengan planimeter. Demikian pula nilai rata-rata dari

garis-garis isohyet yg berdekatan yg termasuk bagian-bagian

daerah tsb dapat dihitung.

Curah Hujan Rata-Rata

Curah hujan rata-rata suatu daerah dapat dihitung

menggunakan metode garsi isohyet sbb.

Dimana:

Rr : curah hujan rata-rata

A1, A2, …., An: luas bagian-bagian antara garis-garis isohyet

R1, R2, …., Rn: curah hujan rata-rata pada bagian-bagian A1, A2,

…., An

n

nnr

AA

RARARAR

.....

.....

1

2211

Curah Hujan Rata-Rata

Page 12: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

12

Contoh garis isohyet

Curah Hujan Rata-Rata

Contoh analisis menggunakan garis isohyet

Curah Hujan Rata-Rata

Page 13: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

13

• Metode garis isohyet merupakan cara rasional yang terbaikjika garis-garis isohyet dapat digambar dengan teliti. Akantetapi jika titik-titik pengamatan itu banyak dan variasi curahhujan di daerah yang bersangkutan besar, maka padapembuatan peta isohyet ini akan terdapat kesalahann pribadi(individual error) oleh pembuat peta.

• Jika tiap pengamatan mencakup beberapa ratus km2 makapenggunaan peta topografi skala 1/20.000 sampai 1/50.000adalah kira-kira cukup.

• Peta isohyet harus mencantumkan antara lain sungai-sungaiutamanya dan garis-garis kontur yang cukup. Padapembuatan peta isohyet, maka topografi, arah angin dan lain-lain di daerah yang bersangkutan harus turutdipertimbangkan. Jadi, untuk membuat peta isohyet yang baikdiperlukan pengetahuan/keahlian yang cukup.

Curah Hujan Rata-Rata

Pemilihan Metode

Lepas dari kelebihan dan kelemahan ketiga metode di atas,

pemilihan metode mana yang cocok dipakai pada suatu DAS

dapat ditentukan dengan mempertimbangkan tiga faktor berikut:

1. Jaring-jaring stasiun hujan dalam DAS

2. Luas DAS

3. Topografi DAS

Curah Hujan Rata-Rata

Page 14: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

14

1. Jaring-jaring stasiun hujan

Kondisi Jaring-Jaring Stasiun Hujan Metode yg Cocok

Jumlah stasiun hujan cukup Metode isohyet, Thiessen atau

rata-rata aljabar dapat dipakai

Jumlah stasiun hujan terbatas Metode rata-rata aljabar atau

Thiessen

Stasiun hujan tunggal Metode hujan titik

Curah Hujan Rata-Rata

2. Luas DAS

Luas DAS Metode yg Cocok

DAS besar (> 5.000 km2) Metode isohyet

DAS sedang (500 s/d 5.000 km2) Metode Thiessen

DAS kecil (< 500 km2) Metode rata-rata aljabar

Curah Hujan Rata-Rata

Page 15: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

15

3. Topografi DAS

Topografi DAS Metode yg Cocok

Pegunungan Metode rata-rata aljabar

Dataran Metode Thiessen

Berbukit dan tidak beraturan Metode isohyet

Curah Hujan Rata-Rata

Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata

• Perhitungan data hujan maksimum harian rata-rata DAS

harus dilakukan secara benar, misalnya untuk analisis

frekuensi (akan dibahas lebih lanjut).

• Dalam praktik sering kita jumpai perhitungan yang kurang

pas, yaitu dengan cara mencari hujan maksimum harian

setiap pos hujan dalam satu tahun, kemudian dirata-ratakan

untuk mendapatkan hujan DAS. Cara ini tidak logis karena

rata-rata hujan dilakukan atas hujan dari masing-masing

stasiun hujan yang terjadi pada hari yang berlainan. Hasilnya

akan jauh menyimpang dari yang seharusnya.

Page 16: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

16

Cara yg seharusnya ditempuh untuk mendapatkan hujan

maksimum harian rata-rata DAS adalah sebagai berikut:

1. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu di salah

satu stasiun hujan.

2. Cari besarnya curah hujan pada tanggal-bulan-tahun yang

sama untuk stasiun hujan lainnya.

3. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yg terpilih (rata-rata

aljabar, poligon Thiessen, garis isohyet, dsb)

4. Tentukan hujan maksimum harian (seperti langkah 1) pada

tahun yang sama untuk stasiun hujan yg lain.

5. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk setiap tahun.

6. Dari hasil rata-rata yang diperoleh (sesuai dengan jumlah

stasiun hujan) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan

yang terpilih setiap tahun merupakan hujan maksimum harian

DAS untuk tahun yang bersangkutan.

Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata

Cara yg seharusnya ditempuh untuk mendapatkan hujan

maksimum harian rata-rata DAS adalah sebagai berikut:

1. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu di

salah satu stasiun hujan.

2. Cari besarnya curah hujan pada tanggal-bulan-tahun yang

sama untuk stasiun hujan lainnya.

3. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yg terpilih (rata-

rata aljabar, poligon Thiessen, garis isohyet, dsb)

4. Tentukan hujan maksimum harian (seperti langkah 1) pada

tahun yang sama untuk stasiun hujan yg lain.

5. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk setiap tahun.

Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata

Page 17: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

17

Contoh (diambil dari Suripin, 2006):

Sebagai contoh perhitungan curah hujan maksimum harian rata-

rata dipilih DAS Sungai Dolok. Stasiun hujan yang dipilih untuk

mewakili adalah:

1. Stasiun hujan no.25G : Kedung Pucung

2. Stasiun hujan no.44 : Mijen

3. Stasiun hujan no.99 : Banyu Meneng

Masing-masing stasiun hujan mempunyai koefisien Thiessen

0,45; 0,30; dan 0,25 (hanya untuk menggambarkan cara

perhitungan dan tidak diambil dari hasil pengukuran).

Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata

PENYELESAIAN :

Page 18: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

18

PENYELESAIAN :

Intensitas Hujan

Secara kualitatif, intensitas curah hujan disebut juga derajat

curah hujan, seperti tabel berikut.

Derajat curah

hujan

Intensitas curah

hujan (mm/jam)

Kondisi

Hujan sangat lemah < 1,20 Tanah agak basah atau dibasahi sedikit

Hujan lemah 1,20 – 3,00 Tanah menjadi basah semuanya, tetapi

sulit membuat puddel (genangan air)

Hujan normal 3,00 – 18,00 Dapat dibuat puddel dan bunyi hujan

kedengaran

Hujan deras 18,00 – 60,00 Air tergenang di seluruh permukaan

tanah dan bunyi keras hujan terdengar

berasal dari genangan

Hujan sangat deras > 60,00 Hujan seperti ditumpahkan, sehingga

saluran dan drainase meluap

Tabel 1. Derajat curah hujan berdasarkan nilai intensitas hujan

Page 19: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

19

1. Rumus Talbot (1881)

Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dantetapan-tetapan a dan b ditentukan dengan harga-harga ygterukur.

Dimana:

I = intensitas hujan (mm/jam)

t = lamanya hujan (jam)

a dan b = konstanta yg tergantung pada lamanya hujan ygterjadi di DAS

[ ] = jumlah angka-angka dalam tiap suku

N = banyaknya data

bt

aI

IIIN

ItIItIa

2

22 .. IIIN

tINtIIb

2

2 ..

Intensitas Hujan

2. Rumus Sherman (1905)

Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yanglamanya lebih dari 2 jam.

Dimana:

I = intensitas hujan (mm/jam)

t = lamanya hujan (jam)

n = konstanta

[ ] = jumlah angka-angka dalam tiap suku

N = banyaknya data

nt

aI

tttN

tIttIa

logloglog

loglog.loglogloglog

2

2

tttN

ItNtIn

logloglog

log.logloglog2

Intensitas Hujan

Page 20: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

20

3. Rumus Ishiguro (1953)

Dimana:

I = intensitas hujan (mm/jam)

t = lamanya hujan (jam)

a dan b = konstanta

[ ] = jumlah angka-angka dalam tiap suku

N = banyaknya data

bt

aI

IIIN

ItIItIa

2

22 ..

IIIN

tINtIIb

2

2 ..

Intensitas Hujan

4. Rumus Mononobe

Rumus ini digunakan apabila data hujan jangka pendek tidak

tersedia, yang ada hanya data hujan harian. Rumus ini

dihasilkan di Jepang.

Dimana:

I = intensitas hujan (mm/jam)

t = lamanya hujan (jam)

R24 = curah hujan maksimum harian (mm)

3

2

24 24

24

t

RI

Intensitas Hujan

Page 21: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

21

5. Rumus Hasper (1951)

Bila durasi hujan < 2 jam

Bila durasi hujan 2 < t < 19 jam

Dimana:

R24 = curah hujan maksimum harian (mm)

I = intensitas hujan (m3/s/km2)

t = durasi hujan (menit)

Catatan:

24

2

24 26060

1200008,06006,0 R

tt

I

R

6006,024 tI

R

jammIkmsmI /x 36

000.10// 23

Intensitas Hujan

Rumus dan kurva intensitas hujan optimum yang mungkin setiap tahunnya

Intensitas Hujan

Page 22: REKAYASA HIDROLOGI - student.uigm.ac.idHujan).pdf · Data Hujan Alat ukur hujan (raingauge) a. ... Contoh poligon Thiessen. 3/19/2017 10 Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen

3/19/2017

22

SELESAI


Top Related