PERMODELAN HIDROLOGI DAERAH ALIRAN SUNGAI

SENGKARANG KABUPATEN PEKALONGAN DENGAN

PERANGKAT LUNAK HEC-HMS

TUGAS AKHIR

Karya tulis sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari

Universitas Katolik Soegijapranata

Oleh:

ANGSA DILAGUNA BIRU NIM: 14.B1.0061

TAMARA BUDI APRILIA NIM: 14.B1.0065

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

2018

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya

sehingga Tugas Akhir yang berjudul Permodelan Hidrologi Daerah Aliran Sungai

Sengkarang Dengan Perangkat Lunak HEC-HMS dapat terselesaikan dengan

baik.

Penyusunan laporan ini bertujuan untuk memenuhi kewajiban mata kuliah Tugas

Akhir dan juga menambah wawasan mahasiswa mengenai ilmu Teknik Sipil.

Dalam penelitian ini pula diharapkan dapat digunakan dalam mengatasi

permasalahan air sungai.

Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan dan doa dari berbagai pihak, tugas akhir

ini tidak dapat terselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Oleh karena itu,

penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Djoko Suwarno, M.Si. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik

Soegijapranata,

2. Daniel Hartanto, ST., MT. selaku Ketua Progam Studi Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Katolik Soegijapranata,

3. Ir. David Widiyanto, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir Fakultas Teknik

Universitas Katolik Soegijapranata Semarang,

4. Ir. Budi Santosa, MT. dan Rudatin Ruktiningsih, ST, MT. selaku dosen

pembimbing selama proses penyusunan tugas akhir,

5. Ir. Budi Setiyadi, M.T. dan Dr. Ir. Djoko Suwarno, M.Si. selaku dosen penguji

selama proses penyusunan tugas akhir,

6. Keluarga kami tercinta yang selalu memberikan dukungan untuk kami dalam

menyelesaikan tugas akhir,

7. Teman – teman Teknik Sipil angkatan 2014 yang selalu memberikan semangat,

Demikian yang dapat penulis sampaikan, semoga tugas akhir ini dapat berguna dan

menjadi rujukan pada penelitian selanjutnya.

Semarang, Oktober 2018

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN COVER .................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii

KATA PENGANTAR .................................................................................. iii

KARTU ASISTENSI .................................................................................... ix

DAFTAR ISI ................................................................................................ vi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ........................................................................................ x

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiv

BAB 1 PENDAHULUAN........................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2 1.3 Lokasi Penelitian ...................................................................... 2 1.4 Tujuan Penelitian...................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................... 4 1.6 Batasan Penelitian .................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5

2.1 Daerah Aliran Sungai ............................................................... 5 2.2 Daur Hidrologi ......................................................................... 8 2.3 Hujan ....................................................................................... 9 2.4 Hyetograph .............................................................................. 25 2.5 Tata Guna Lahan ...................................................................... 25 2.6 Banjir ....................................................................................... 26 2.7 Hidrograf .................................................................................. 27 2.8 ArcGis ...................................................................................... 27 2.9 Model Hidrologi ....................................................................... 29 2.10 HEC-HMS ................................................................................ 31 2.11 Penelitian Terdahulu ................................................................. 39

BAB 3 METODE PENELITIAN ................................................................ 41

3.1 Tahapan Penelitian ................................................................... 41 3.2 Studi Literatur .......................................................................... 43 3.3 Pengumpulan Data ................................................................... 43 3.4 Pengolahan Data ....................................................................... 43 3.5 Parameter Penelitian ................................................................. 51

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN .................................................. 52

4.1 Penentuan Batas DAS ............................................................... 52 4.2 Analisa Hujan Rancangan ......................................................... 57 4.3 Analisa Peta Tata Guna Lahan .................................................. 70 4.4 Analisa Karakteristik DAS Sengkarang .................................... 74 4.5 Permodelan HEC-HMS ............................................................ 76

BAB 5 PENUTUP ........................................................................................ 115

5.1. Kesimpulan .............................................................................. 115 5.2. Saran ........................................................................................ 116

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 117

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta lokasi penelitian .............................................................. 3 Gambar 1.2 Peta DAS Sengkarang ............................................................ 3 Gambar 2.1 DAS berbentuk bulu burung ................................................... 6 Gambar 2.2 DAS berbentuk radial ............................................................. 6 Gambar 2.3 DAS berbentuk pararel ........................................................... 7 Gambar 2.4 Bagan daur hidrologi .............................................................. 9 Gambar 2.5 Peta UTM Indonesia .............................................................. 29 Gambar 3.1 Diagram alir secara umum ..................................................... 42 Gambar 3.2 Diagram alir penentuan batas DAS ........................................ 44 Gambar 3.3 Diagram alir poligon thiessen ................................................ 46 Gambar 3.4 Diagram alir curah hujan rancangan ...................................... 47 Gambar 3.5 Diagram alir HEC-HMS ........................................................ 49 Gambar 3.6 Diagram alir kalibrasi ............................................................. 50 Gambar 4.1. Contoh Punggung untuk Menentukan Batas DAS ................... 53 Gambar 4.2. Alur Sungai dan Batas DAS Sengkarang ................................ 53 Gambar 4.3. Batas Sub DAS Sengkarang ................................................... 54 Gambar 4.4. Area Poengaruh Poligon Thiessen .......................................... 56 Gambar 4.5. Grafik Hujan Harian Maksimum ............................................ 58 Gambar 4.6. Hyetograph Curah Hujan Jam-Jaman 4 Februari 2015 ............ 68 Gambar 4.7. Hyetograph Curah Hujan Jam-Jaman Periode 2 Tahunan ....... 69 Gambar 4.8. Hyetograph Curah Hujan Jam-Jaman Periode 5 Tahunan ....... 69 Gambar 4.9. Hyetograph Curah Hujan Jam-Jaman Periode 10 Tahunan ..... 69 Gambar 4.10. Hyetograph Curah Hujan Jam-Jaman Periode 25 Tahunan ..... 70 Gambar 4.11. Hyetograph Curah Hujan Jam-Jaman Periode 50 Tahunan ..... 70 Gambar 4.12. Penggabungan subDAS dan Jenis Tanah ................................ 71 Gambar 4.13. (a) Penggunaan Lahan Tahun 2011 ........................................ 73

(b) Penggunaan Lahan Tahun 2031 ........................................ 73

Gambar 4.14. Muka Air Tertinggi di Bendung Pesantren Kletak .................. 77 Gambar 4.15. Basin Model DAS Sengkarang ............................................... 78 Gambar 4.16. Input Subbasin Area ............................................................... 78 Gambar 4.17. Peta penggunaan lahan 2015 .................................................. 80 Gambar 4.18. Input Parameter SCS Loss Model (Curve Number) ................. 85 Gambar 4.19. Input Parameter Transform Model (SCS Unit Hydrograph

Method) DAS Sengkarang 2015 ............................................. 87

Gambar 4.20. Reach DAS Sengkarang ......................................................... 88 Gambar 4.21. Memasukkan Nilai Lag Time Parameter Routing DAS

Sengkarang ............................................................................ 90

Gambar 4.22. Input Data Meteotologic Model .............................................. 90 Gambar 4.23. Input Gage Meteotologic Model Kalibrasi .............................. 91 Gambar 4.24. Input Data Control Specification ............................................ 91 Gambar 4.25. Membuat Simulasi Run .......................................................... 92 Gambar 4.26. Debit Puncak Hasil Simulasi Permodelan DAS Sengkarang

2015 ....................................................................................... 93

Gambar 4.27. Grafik Debit Puncak Lapangan 4 Febuari 2015 ...................... 93

Gambar 4.28. Input Parameter Loss Model (SCS Curve Number) DAS Sengkarang 2015 setelah Kalibrasi ......................................... 98

Gambar 4.29. Input Parameter Loss Model (SCS Transform) DAS Sengkarang 2015 setelah Perubahan Kalibrasi ........................ 98

Gambar 4.30. Hasil Simulasi Debit Puncak DAS Sengkarang 2015 setelah Perubahan CN dan Imprevious ............................................... 99

Gambar 4.31. Input parameter Loss Model (SCS Curve Number DAS Sengkarang 2011 .................................................................... 102

Gambar 4.32. Input Nilai Lag Time Parameter Transfrom Model (SCS Unit Hydrograph Method) DAS Sengkarang Tahun 2011 .............. 103

Gambar 4.33. Hidrograf Aliran DAS Sengkarang 2011 ................................ 105 Gambar 4.34. Input parameter Loss Model (SCS Curve Number DAS

Sengkarang 2031 .................................................................... 107

Gambar 4.35. Input Nilai Lag Time Parameter Transfrom Model (SCS Unit Hydrograph Method) DAS Sengkarang Tahun 2031 .............. 108

Gambar 4.36. Hidrograf Aliran DAS Sengkarang 2031 ................................ 109 Gambar 4.37. Perbandingan Hidrograf Aliran DAS Sengkarang Periode

Ulang 2 Tahun ....................................................................... 112

Gambar 4.38. Perbandingan Hidrograf Aliran DAS Sengkarang Periode Ulang 5 Tahun ....................................................................... 112

Gambar 4.39. Perbandingan Hidrograf Aliran DAS Sengkarang Periode Ulang 10 Tahun...................................................................... 112

Gambar 4.40. Perbandingan Hidrograf Aliran DAS Sengkarang Periode Ulang 25 Tahun...................................................................... 113

Gambar 4.41. Perbandingan Hidrograf Aliran DAS Sengkarang Periode Ulang 50 Tahun...................................................................... 113

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penentuan Bentuk DAS dari Nilai Basin Circularity ................... 8 Tabel 2.2 Standar deviasi ........................................................................... 16 Tabel 2.3 Jumlah Data (n), Reduced Mean (Yn) dan Reduced Standart

Deviation (Sn) ............................................................................ 17

Tabel 2.4 Faktor k Untuk Sebaran Log Pearson III .................................... 19 Tabel 2.5 Nilai Kritis untuk Uji Chi-Kuadrat ............................................. 21 Tabel 2.6 Nilai Δ Kritik untuk Metode Sminov – Kolmogorov ................... 23 Tabel 2.7 Metode Simulasi dalam HEC – HMS .......................................... 33 Tabel 2.8 Klasifikasi Grup Tanah .............................................................. 35 Tabel 2.9 Nilai Curve Number ................................................................... 35 Tabel 2.10 Nilai Impervious Penggunaan Lahan ........................................... 37 Tabel 2.11 Nilai Impervious ......................................................................... 37 Tabel 2.12 Nilai Impervious non-residensial ................................................. 37 Tabel 3.1. Nilai Parameter Untuk Kalibrasi Model HEC-HMS .................... 51 Tabel 4.1. Luas Sub DAS Sengkarang ......................................................... 55 Tabel 4.2. Koefisien Thiessen ..................................................................... 57 Tabel 4.3. Perhitungan Hujan DAS ............................................................. 58 Tabel 4.4. Parameter Statistik DAS Sengkarang .......................................... 59 Tabel 4.5. Syarat Jenis Distribusi ................................................................ 60 Tabel 4.6. Pengambilan Nilai Chi – Kritik ................................................... 61 Tabel 4.7. Perhitungan Uji Chi-Kuadrat Distribusi Normal .......................... 61 Tabel 4.8. Perhitungan Uji Chi-Kuadrat Distribusi Log Normal .................. 62 Tabel 4.9. Perhitungan Uji Chi-Kuadrat Distribusi Gumbel ......................... 62 Tabel 4.10. Perhitungan Uji Chi-Kuadrat Distribusi Log-Pearson III ............. 63 Tabel 4.11. Nilai Δ Kritik Tes Smirnov Kolmogorov .................................... 63 Tabel 4.12. Analisa Perhitungan Uji Kecocokan Sebaran Smirnov

Kolmogorov ............................................................................... 64

Tabel 4.13. Hujan Rancangan berdasarkan Log pearson III ........................... 65 Tabel 4.14. Hujan Rancangan DAS Sengkarang ............................................ 66 Tabel 4.15. Perhitungan Intensitas Curah Hujan (i) ....................................... 67 Tabel 4.16. Perhitungan Curah Hujan Jam-Jaman.......................................... 67 Tabel 4.17. Jenis Tanah dan Kelompok Tanah DAS Sengkarang ................... 71 Tabel 4.18. Penggunaan lahan DAS Sengkarang tahun 2011 dan 2031 .......... 74 Tabel 4.19. Luas tiap jenis tanah ................................................................... 75 Tabel 4.20. Penggunaan Lahan DAS Sengkarang 2011 ................................. 75 Tabel 4.21. Model dan Metode Parameter ..................................................... 79 Tabel 4.22. Nilai Curve Number (CN) yang digunakan ................................. 80 Tabel 4.23. Perhitungan Curve Number (CN) subDAS 1 ............................... 81 Tabel 4.24. Nilai Curve Number (CN) DAS Sengkarang 2015 ...................... 81 Tabel 4.25. Nilai Impervious subDAS 1 ........................................................ 82 Tabel 4.26. Nilai Impervious (%) DAS Sengkarang 2015 .............................. 83 Tabel 4.27. Nilai Initial Abstraction DAS Sengkarang .................................. 84 Tabel 4.28. Nilai Lag Time SCS UH DAS Sengkarang Tahun 2015 .............. 86 Tabel 4.29. Nilai Lag Time Parameter Routing DAS Sengkarang .................. 89

Tabel 4.30. Input Parameter Precipitation pada Precipitation Gages Kalibrasi ..................................................................................... 92

Tabel 4.31. Parameter Model Hasil Kalibrasi 2015 ........................................ 94 Tabel 4.32. Nilai CN dan Imprevious DAS Sengkarang 2015 setelah

Kalibrasi ..................................................................................... 95

Tabel 4.33. Nilai Initial Abstraction DAS Sengkarang 2015 setelah Kalibrasi ..................................................................................... 96

Tabel 4.34. Nilai Lag Time DAS Sengkarang 2015 setelah Kalibrasi ............. 97 Tabel 4.35. Hasil Akhir Impervious dan CN setelah Kalibrasi ....................... 100 Tabel 4.36. Nilai CN, Impervious dan Initial Abstraction DAS Sengkarang

Tahun 2011 ................................................................................. 101

Tabel 4.37. Nilai Lag Time untuk Parameter Transform Model (SCS Unit Hydrograph Method) DAS Sengkarang Tahun 2011 ................... 102

Tabel 4.38. Parameter Precipitation pada Precipitation Gages ...................... 104 Tabel 4.39. Nilai CN, Impervious dan Initial Abstraction DAS Sengkarang

Tahun 2031 ................................................................................. 106

Tabel 4.40. Nilai Lag Time untuk Parameter Transform Model (SCS Unit Hydrograph Method) DAS Sengkarang Tahun 2031 ................... 107

Tabel 4.41. Perbandingan Penggunaan Lahan Tahun 2011 dan 2031 ............. 110 Tabel 4.42. Perbandingan Peak Discharge Tahun 2011 dan 2031 .................. 111 Tabel 4.43. Perbandingan Peak Discharge Tahun 2011 dan 2031 .................. 114

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

Singkatan Nama Pemakaian

pertama kali

pada halaman

km2 Kilometer persegi 1

LS Lintang Selatan 1

BT Bujur Timur 1

Lambang Nama Satuan

Rc Basin Circularity 8

A Luas DAS km2 8

P Keliling km 8

�̅� Curah hujan rata – rata mm 10 A Luas daerah pengaruh yang diamati km

2 11 S Deviasi standar curah hujan 12

�̅� Nilai rata-rata curah hujan 12 Cv koefisien varian 13

Cs Koefisien skewness 13

Ck Koefisien kurtosis curah hujan 14

σ standar deviasi nilai X 15

μ rata-rata nilai X 15

P(X) Nilai logaritmik dari X atau log (X) 15

Xt Besarnya curah hujan yang terjadi pada

periode ulang T tahun 15

Kt Standar variable untuk periode ulang T 15

YT Nilai redukasi variat (reduced variate)

dari variabel yang diharapkan terjadi

pada periode ulang T tahun 17

Yn Nilai rata-rata dari reduksi variat

(reduce mean) yang nilainya

tergantung dari jumlah data (n) 17

Sn Deviasi standar dari reduksi variat

(reduced standart deviation) yang nilainya

tergantung dari jumlah data (n) 17

𝑋𝑖 Nilai curah hujan tiap-tiap tahun (R24 maks) 18 k Harga yang diperoleh berdasarkan nilai Cs 19

𝑋2 Harga Chi-kuadrat terhitung 21 Oi Jumlah data yang teramati terdapat pada

sub kelompok ke-i 21

Ei Jumlah data yang secara teoritis terdapat pada

sub kelompok ke-i 21

G Jumlah sub kelompok 21

R24 Curah hujan maksimum dalam 24 jam mm 24

t Lamanya curah hujan menit 24

i Intensitas curah hujan mm/jam 24

a,b Konstanta yang tergantung pada lama

curah hujan yang terjadi di daerah aliran 24

Ia Nilai Initial Abstraction 34

S Nilai retensi maksimum 34

CN Nilai Curve Number 34

CNTA Nilai CN untuk satu SubDAS 36

CNi Nilai CN untuk setiap jenis penggunaan

lahan 36

ImpTA Nilai impervious untuk satu SubDAS 38

Impi Nilai impervious untuk setiap penggunaan

lahan 38

L Panjang Sungai m 38

TL Time Lag menit 38

S Kemiringan m 38

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Rencana Pola Ruang ................................................................. L-01

BAB IPENDAHULUAN1.2 Rumusan Masalah1.3 Lokasi Penelitian

BAB IITINJAUAN PUSTAKAA1, A2, …,An = Luas bagian yang dibatasi isohyet - isohyet (km2)Setelah didapatkan nilai dari koefisien variasi (Cv), kemudian dilakukan pemilihan jenis sebaran dengan melakukan perbandingan koefisien distribusi dari metode perhitungan yang akan digunakan.c. Koefisien Skawness (Cs)Setelah menghitung koefisien variasi, tahap selanjutnya adalah menghitung koefisien Shawness. Koefisien skawness atau kemencengan merupakan nilai yang menunjukkan derajat ketidaksimetrisan (assymetry) dari suatu bentuk distribusi.Berikut merupakan rumus untuk menghitung koefisien skawness:Keterangan:Keterangan:

BAB IIIMETODE PENELITIANBAB IVANALISA DAN PEMBAHASANBAB VPENUTUPDAFTAR PUSTAKASujono, Joko. 2008. Petunjuk Pemakaian HEC-HMS 3.2. Universitas Gajah Mada Yogyakarta[https://www.scribd.com/doc/239673692/Petunjuk-Pemakaian-HEC-HMS-3-2]Tanah Air Indonesia. 2018. Peta Rupa Bumi Indonesia (RBI). [tanahair.indonesia.go.id]Triatmodjo, Bambang. 2008. Hidrologi Terapan. Beta Offset. Yogyakarta.