METEOROLOGIStudi mengenai kondisi :CuacaIklimData meteorologi :Suhu udara dan tanahKelembabanKecepatan anginTekanan UdaraPenyinaran MatahariPenguapanPresipitasi

Pengukuran dilakukan pada stasiun meteorologi

HUJAN Hujan efektif (Ref)

Data : - Tinggi / curah hujan(R) (mm, cm, in) - Durasi(t) (mn, j) - Intensitas(I) (mm/mn, mm/j, mm/hr, in/mn, in/j, in/hr) - Frekuensi(T) (th)

Alat pengukur hujan :ManualOtomatis

HUJANMANUAL :Pengukuran dilakukan 1 hariSketsa Alat Penakar Hujan Manual

HUJANOTOMATIS :Pengukuran dilakukan > 1 hari / minggu

Beberapa jenis alat pengukur hujan otomatis :Weighting bucket type rain-gaugeFloat type automatic rain-gaugeTipping bucket type rain-gaugeAlat Penakar Hujan MekanikSket Alat penakar hujan otomatis type weighting Bucket

Jenis Syphon Hujan masuk kedalam corong dan diteruskan ke dalam penampung. Akibat masukan air hujan, maka air dalam penampungan naik, maka pelampung juga ikut naik dan pena pencatat pun juga ikut naik.Bila tinggi air mencapai bengkokan syphon dan air hujan masih tetap masuk ke dalam corong, maka air di dalam bak penampungan akan keluar melalui syphon dan muka airnya akan turun bersamaan dengan turunnya pena pencatat sampai bak penampung kosong. Bila hujan tetap berlangsung, maka muka air di dalam penampung akan naik lagi dan pena pencatat pun ikut naikSket Alat Penakar Hujan dengan Syphon

Selain naik turunnya pena pencatat, kertas grafik juga bergerak berputar terhadap sumbu vertikal. Gerakan putar kertas grafik ini sesuai dengan gerakan jarum jamKertas grafik dapat diganti seminggu sekali. Dari kertas grafik ini dapat diperoleh data tinggi hujan dan durasinya dalam menit atau jam

Contoh hasil pencatatan :

Syarat pemasangan alatHindarkan pengaruh angin pasang pd ketinggian tertentuBebas halangan :D > 2H 14 negaraD > H 7 negaraD> 4H Standar WMO (World Meteorological Organization)Dipasang pada tanah datarDilindungiDekat dengan pengamatSyarat-syarat teknis dipenuhi

Beberapa data tinggi hujan di dunia

Equator : 0 - 20: 1500 3000 mm/thGaris Lintang: 30 - 40: 400 800 mm/thGaris Lintang: > 70: 200 mm/th

Cherrapodngee (India): 10.800 mm/thBuenaventura (Colombia): 7.310 mm/thMalang: 2.000 mm/thTeheran: 220 mm/th

PENYAJIAN DATA HUJANTergantung pada kebutuhan, maka data hujan dapat diberikan dalam bentuk :TabelDiagramGrafikPenyajian dalam bentuk Tabel :Biasanya berupa data hujan harian, hujan harian maksimum, hujan bulanan atau hujan tahunan.Tabel Hujan Harian HipotetikTabel Hujan Bulanan

BULANR (mm)Januari 70341Febuari 70312Maret 70234April 70150

Desember 70214

Tabel Hujan Harian MaxTabel Hujan TahunanPenyajian dalam bentuk diagram :Data hujan yang disajikan dalam bentuk diagram unit waktunya biasanya tergantung dari keperluannya.

TANGGALR (mm)199018019911721992146

2000161

TAHUNR (mm)199023411991213519922436

20001864

ContohHujan terjadi selama 70 menit dengan distribusi sbb:Untuk satu kejadian hujan dapat juga disajikan dalam bentuk diagram batang, terutama untuk data dari alat pencatat otomatis diagram curah hujan atau diagram distribusi hujan.

Dari diagram hujan untuk satu kejadian hujan dapat juga digambarkan diagram intensitasnya, yang disebut : hyetograph.HyetographPada umumnya grafik curah hujan dibuat langsung dengan menggambarkan titik-titik data.Dalam bentuk grafik ini dapat juga disajikan grafik akumulasi hujan (hujan kumulatif) Mass CurvePenyajian dalam bentuk grafik :

Chart3

20

50

75

125

160

175

tkum (menit)

Rkum (mm)

Sheet1

tRt kumR kum

15201520

10302550

20254575

135058125

73565160

51570175

Sheet1

tkum (menit)

Rkum (mm)

Sheet2

Sheet3

Melengkapi Data Hujan yang Hilang / Tidak LengkapAda beberapa cara, diantaranya :Cara harga rata-rataCara rasio normalCara kolerasi dengan grafikCara inversed square distanceCara Harga Rata-rata :Dapat dipakai bila hujan rata-rata tahunan stasiun yang datanya tidak lengkap < 10 % perbedaannya dengan hujan rata-rata tahunan stasiun index (stasiun pembanding yang datanya lengkap)Misal : Sta D datanya tidak lengkapSta B, C dan E sta. index (sta A dapat dipakai atau dapat juga tidak)

Data hujan yang hilang dapat dihitung dengan :atauCara Rasio Normal :Dapat dipakai bila hujan rata-rata tahunan stasiun yang datanya tidak lengkap > 10 % perbedaannya dengan hujan rata-rata tahunan stasiun index.Perumusan yang dipakai :atauRD = data hujan yang hendak dicariND = hujan rata-rata tahunan ditempat yang datanya hilangRD, RA, RB, RC, RE = data hujan pada stasiun indexND, NA, NB, NC, NE = hujan rata-rata tahunan pada stasiun index

Cara Korelasi dengan Grafik :Cara ini hanya dipakai bila hendak dicari (data yang hilang) hujan tahunannya. Caranya dengan menggambarkan korelasi curah hujan dari stasiun hujan yang datanya hilang dengan stasiun index.Bila ada hubungan antara data keduanya, maka data yang hilang dapat diperkirakan. Bila tidak ada hubungan, maka hal tersebut sulit untuk diperkirakan.Cara Inversed Square Distance :dDA, dDB, dDC, dDE = Jarak antara stasiun yang datanya hilang, terhadap stasiun index.

Mengecek Data Hujan terhadap Perubahan-perubahanAkibat adanya perubahan-perubahan pada stasiun pencatat (misal : stasiun pindah, alat diganti dsb), maka akan terjadi juga perubahan data hasil pencatatannya. Cara pengecekan perubahan data seperti ini dipakai analisa double massa (double mass curve).Digambar garis korelasi antara massa hujan tahunan dari stasiun yang dicek datanya dengan massa hujan tahunan stasiun index. Perubahan kemiringan dari garis korelasi memberikan indikasi adanya perubahan.

Dari kurva di atas terlihat bahwa pada tahun 1978 ada perubahan garis korelasinya. Jika yang berubah meteorologinya, maka stasiun indexpun akan turut berubah, sehingga garis korelasi tidak mengalami perubahan.Dengan adanya perubahan maka data sebelum tahun 1978 harus disesuaikan dengan data sesudah tahun 1978, dengan perumusan :Rx = hujan yang dicariR0 = hujan yang hendak disesuaikanIx = kemiringan lengkung massa dari data sesudah tahun 1978I0 = kemiringan lengkung massa dari data sebelum tahun 1978

Hujan Rata-rata Suatu DASPoint RainfallArea RainfallBeberapa cara untuk menghitung tinggi hujan rata-rata :Arithmetic Mean MethodThiessen MethodIsohyet MethodIntersection Line MethodDepth Elevation MethodMean Areal Elevation MethodHypsometric Method

Arithmetic Mean Method :Data point rainfall pada stasiun A, B, C, D dan E berturut-turut adalah : RA, RB, RC, RD dan RE.Maka besarnya area rainfall adalah :atauR= hujan rata-rata (area rainfall)Ri = tinggi hujan pada stasiun i (point rainfall)n= banyaknya data (stasiun)

Thiessen Method :Cara ini dengan memperhitungkan luas daerah yang diwakili oleh stasiun yang bersangkutan (luas daerah pengaruh), untuk digunakan sebagai faktor dalam menghitung hujan rata-rata.Menurut Thiessen luas daerah pengaruh dari setiap stasiun ditentukan dengan cara :Menghubungkan stasiun-stasiun dengan suatu garis sehingga membentuk poligon segitiga.Menarik sumbu-sumbu dari poligon segitiga.Perpotongan sumbu-sumbu ini akan membentuk luasan daerah pengaruh dari tiap-tiap stasiun.Luas daerah pengaruh masing-masing stasiun dibagi dengan luas daerah aliran disebut sebagai Koefisien Thiessen masing-masing stasiun (weighting factor)

Misal luas daerah pengaruh untuk stasiun A, B, C, D dan E berturut-turut adalah : AA, AB, AC, AD dan AE, dengan luas total daerah aliran = A- Koefisien Thiessen untuk stasiun-stasiun tersebut :- Hujan rata-rata di daerah aliran :ataudenganR= hujan rata-rata (area rainfall)Ri = tinggi hujan pada stasiun i (point rainfall)Wi= Koefisien Thiessen pada stasiun in= banyaknya data (stasiun)Contoh :

BLNWA = 0.16WB = 0.28WC = 0.21WD = 0.26WE = 0.09RAWARARBWBRBRCWCRCRDWDRDREWERERAVmmmmmmmmmmmmNop.12119.3610429.128918.6911529.912711.43108.5Des.11818.8812735.5610922.8912432.291019.09118.7

Isohyet Method :Isohyet adalag garis yang menunjukkan tempat-tempat yang mempunyai tinggi hujan samaCara ini adalah cara yang paling teliti, tetapi cukup sulit pembuatannya. Pada umumnya digunakan untuk hujan tahunan, karena untuk hujan harian terlalu banyak variasinya, sehingga isohyet akan berubah-ubah.- Hujan rata-rata di daerah aliran :denganR= hujan rata-rata (area rainfall)Ii dan Ii+1 = besarnya isohyet Ii dan isohyet Ii+1Ai= luas daerah yang dibatasi oleh dua isohyet Ii dan Ii+1A= luas daerah alirann= banyaknya daerah yang dibatasi oleh dua isohyet Ii dan Ii+1

Intersection Line Method :Penyederhanaan cara isohyetBesarnya curah hujan pada titik perpotongan didapatkan dari interpolasi data dua isohyet yang mengapitnya.Hujan rata-rata daerah aliran dihitung dengan Arithmatic Mean Method, dengan memakai data hujan yang didapat pada titik-titik perpotongan.

Hujan Harian Max Rata-rataDapat dihitung dengan arithmatic mean method atau Thiessen method Rmax = mm

Untuk Menghitung Hujan Rata-rata Daerah Aliran dapat Digunakan Standar Luas DAS : 250 havariasi topografi kecil cukup 1 stasiun

250 50.000 haterdapat 2 3 stasiun arithmetic mean method

120.000 500.000 haBila stasiun-stasiun tersebar merata dan curah hujan tidak dipengaruhi oleh kondisi topografi arithmetic mean method Bila stasiun-stasiun tersebar tidak merata Thiessen method.

> 500.000 haisohyet method atau intersection line method

Hujan Harian Maksimum Rencana

Metode perhitungan curah Hujan Harian Maksimum (HHM)GumbelLog PersonIwai Kadoya

Metode GumbelRt = R + (R/n) (Yt Yn) Dimana :Rt= Hujan harian maksimum (HHM) rencana sesuai dengan PUHR = Presipitasi rata-rata dalam data HHM (mm/24jam)R= Standart deviasi (diperoleh dari perhitungan)n = Expected standart deviasi (diperoleh dari tabel)Yt= Reduced variate untuk periode ulang hujan (PUH) tertentu (dari tabel)Yn = Expected mean reduced variate (dari tabel)

Rentang keyakinan (convidence interval) GumbelRk = t . (a) . Se

Dimana:Rk= rentang keyakinan (mm/ 24jam)t(a)= fungsi Se= probability error

Untuk = 90% t(a) = 1,64Untuk = 80% t(a) = 1,282

Se= b . (R/ n)b= (1+1,3k+1,1k2)k= (Yt-Yn)/ n

n= jumlah tahun pengamatan (jumlah data)

Tabel Reduce Variate (Yt)

Contoh perhitungan HHM Gumbeln = 20 tabel Reduced Mean dan Reduced standart Deviation diperoleh:n : 1,0625Yn : 0,5236Yt tabel ReduceVariate pada PUH t tahunRata-rata: 97Rumus R didapatkan nilai standart deviasi sebesar 20,38

Tabel Perhitungan Standart Deviasi

Perhitungan HHM RencanaHHM rencana dengan PUH, T tahun, (RT) dengan T= 10 tahun adalah:

R10= 97 + (20,38/1,0625) x ( 2,2502 0,5236 ) = 130,03 mm/hariContoh perhitungan T=10 th sesuai rumus diperoleh data sebagai berikut:K = 1,625b = 2,453Se= 11,180Rk= (1,64) . (11,180) = 18,335hasil perhitungan analisis HHM metode Gumbel dapat dilihat secara lengkap pada tabel

Metode Log Pearson Tipe IIILangkah perhitungan:Menyusun data curah hujan (R) dari nilai yang terbesar sampai terkecil.Merubah data ke dalam bentuk logaritma yang selanjutnya dinotasikan dengan Xi.Menghitung nilai rata rata Xi, dengan rumus:

Menghitung nilai deviasi rata rata dari besaran nilai logaritma:

Menghitung nilai koefisien asimetri (skew coeffisient):

Berdasarkan nilai Cs yang diperoleh dan PUH (T) yang ditentukan, nilai Kx dapat diketahui dari tabel. Nilai Cs bisa positif atau negatif. Untuk nilai Cs positif nilai Kx menggunakan tabel positive skew coeffisient sedangkan untuk nilai Cs negatif nilai Kx menggunakan tabel negatif skew coeffisient.

Menghitung nilai logaritma dari masing-masing data curah hujan:

Perkiraan harga HHM untuk PUH tertentu adalah: RT = antilog XT atau RT = 10 XT

Contoh perhitungan HHM Log PersonPrinsip metode ini adalah menransfer data-data curah hujan ke harga logaritma, kemudian dihitung parameter-parameter statistikny.

Tabel tersebut dipergunakan untuk mencari nilai x (standart deviasi) dan nilai Cs (skew coeffisient).Berikut ini rangkaian perhitungan analisis HHM Metode Log Person:rata rata = 1,98Standar deviasi = 0,084624Cs = 0,602 Berdasarkan harga Cs, dapat ditentukan besarnya Kx (Table of Frequency Factor K), dari data ini dapat dihitung HHM-nya dengan menggunakan rumus:

T= 2 Kx = -0,099 maka Kx . x = -0,008378T= 5 Kx = 0,800maka Kx . x = 0,067699seterusnya sampai PUH 100 tahun.

Contoh perhitungan:PUH = 2 th, XT = 1,98 + (-0,008378) = 1,969822R2= antilog XT = 93.29hasil perhitungan HHM Metode Log Person pada tabel berikut:

METODE IWAY KADOYA Metode ini disebut juga cara distribusi sebatas sepihak (One Side Finite Distribution). Prinsip metode ini adalah merubah variabel (x) dari kurva kemungkinan kerapatan curah hujan harian maksimum ke log x atau merubah kurva distribusi yang asimetris menjadi kurva distribusi normal. Kemungkinan terlampau W(x) dengan asumsi data hidrologi mempunyai distribusi log-normalHarga konstanta b>0, sebagai harga minimum variabel kemungkinan (x).Agar kurva kerapatan tidak < harga minimum (-b), maka setiap sukunya diambil x+b, dimana harga log (a+b) diperkirakan mempunyai distribusi normal.

Langkah-langkah perhitunganMemperkirakan harga x0 2. Memperkirakan harga b

Memperkirakan harga X0Memperkirakan harga c

Dimana:xs =harga pengamatan dengan nomor urut m terbesarxt =harga pengamatan dengan nomor urut m terkeciln = banyaknya data

Tabel variabel normal ()

Contoh Perhitungan Metode Iwai Kadoya Contoh perhitungan:Xr = 39,564 / 20 = 1,9782X0 = 95,10X02= 9044,83

Perhitungan HHM

Tabel Perhitungan bim = n/10 = 20/10 = 2b = x bi = x (-74.47) = -37.236Karena nilai b sangat kecil (-)Ambil nilai b = 0 (Sosrodarsono & Takeda, 1980)

HHM dengan cara Iway Kadoya

Klasifikasi HujanDari bentuk Hyetographnya, hujan diklasifikasikan menjadi 4 macam:

Hubungan antara Intensitas Hujan dan Waktu (lama/duration) HujanBesarnya intensitas dan waktu kejadian hujan sangat besar pengaruhnya dalam perhitungan design flood akibat hujan

Hujan dengan intensitas tinggi biasanya terjadi pada waktu yang pendek, sedang hujan dengan intensitas rendah biasanya terjadi dalam waktu yang cukup panjang.

Besarnya intensitas hujan rata-rata untuk waktu t jam dapat dinyatakan dengan :mm/jamR= tinggi hujan (mm)t = waktu / lama hujan (jam)I= intensitas hujan (mm/jam)

Jika tidak diperoleh data untuk setiap durasi hujan gunakan cara empiris berdasarkan:Durasi hujan 60 menit (1 jam)Curah hujan harian maksimumCara BellDipakai curah hujan 60 menit (1 jam) dengan PUH 10 tahunDapat menurunkan curah hujan 5 menit 120 menit dengan PUH 2 th 100 th

Dimana:R = curah hujan (mm)T = periode ulang (tahun)t = durasi hujan (menit)

Contoh Metode Bell

Curah hujan PUH 10 tahun gunakan rata-rata hujan 2 jam pertama Dengan menggunakan persamaan Intensitas Bell

Perhitungan intensitas hujan Metode Van BreenHujan terpusat selama 4 jamHujan efektif 90% dari hujan 24 jam

Van Breen menggunakan Kurva Kota Jakarta sebagai basis.Dengan menggunakan rumus di atas, Intensitas hujan terpusat selama 4 jamdapat dihitung sbb: dst

DurasiINTENSITAS HUJAN JAKARTA (mm/jam) Untuk Periode Ulang Hujan (Tahun)

(menit)251025505126148155180191101141261381561682010211412313514440768796105114606173819110012036455158632402127303540

Perhitungan intensitas hujan Metode Hasper & Der WeduwenAnggapan hujan mempunyai distribusi simetris dengan durasi hujan < 1 jam dan 1 s.d 24 jam

Hasil perhitungan intensitas hujan dengan Metode Hasper & Weduwen

DurasiINTENSITAS HUJAN (mm/jam) Untuk Periode Ulang Hujan (Tahun)

(menit)25102550526830431532432910180214231245257201221501631801914079101112125136606180899910812040525863682402431353840

Hubungan antara intensitas dan waktu / lama hujan juga bisa didapatkan dari rumus-rumus empiris untuk menyatakan intensitas hujan dala persamaan sederhana1. Perumusan Prof. TALBOT :Dipakai untuk waktu hujan antara 5 menit sampai 2 jam.I= intensitas hujan (mm/jam)t = waktu / lama hujan (menit) a, b= konstantaN= banyaknya data

2. Perumusan Prof. SHERMAN :Dipakai untuk waktu hujan > 2 jamI= intensitas hujan (mm/jam)t = waktu / lama hujan (mn) m, n= konstantaN= banyaknya data

3. Perumusan Dr. ISHIGURO :I= intensitas hujan (mm/jam)t = waktu / lama hujan (mn) c, d= konstantaN= banyaknya data

Tabel untuk perhitungan intensitas hujan dengan Metode Talbot, Sherman, dan IshiguroLanjut...

NotII*tI2I2*tLog tLog I12345678152103204305406607808120

Lanjutan...

NoLog t * Log I(Log t)2191011121312345678