Hidrologi

Analisis hidrologi merupakan tahapan awal perencanaan suatu rancang bangun

dalam suatu DPS untuk memperkirakan besarnya debit banjir yang terjadi didaerah

tersebut. Tahapan awal analisis hidrologi, adalah sebagai berikut :

1. Uji Konsistensi Data

Uji konsistensi data dengan menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted

Partial Sums), digunakan untuk menguji ketidakpanggahan antar data dalam stasiun

itu sendiri dengan mendeteksi pergeseran nilai rata-rata (mean). Persamaan yang

digunakan adalah sebagai berikut :

k = 0,1,2, … , n

k = 1,2,3, … , n

Keterangan :n = jumlah data hujan

= data curah hujan= rerata curah hujan

= nilai statistik

Nilai statistik Q

Nilai Statistik R (Range)

Keterangan :Q = nilai statistikn = jumlah data hujan

Nilai statistik Q dan R diberikan pada tabel 3.1

Tabel 3.9 Nilai dan

N90% 95% 99% 90% 95% 99%

1020304050100>100

1,051,101,121,131,141,171,22

1,141,221,241,261,271,291,36

1,291,421,461,501,521,551,53

1,211,341,401,421,441,501,62

1,281,431,501,531,551,621,75

1,381,601,701,741,781,862,00

Sumber : Harto, 1993

2. Curah Hujan Rerata Daerah

Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan

air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan rata-rata diseluruh daerah

yang bersangkutan, curah hujan ini disebut curah hujan wilayah.

Curah hujan daerah harus diperkirakan dari beberapa titik pengamatan curah

hujan. Ada tiga cara perhitungan curah hujan dibeberapa titik antara lain :

(1) Cara rata-rata aljabar

(2) Cara Polygon Thiessen

(3) Cara Isohyet

Cara yang dipakai dalam perencanaan ini adalah cara yang kedua yaitu cara

Polygon Thiessen. Cara ini dipandang cukup baik karena memberikan koreksi

terhadap kedalaman hujan sebagai fungsi luas daerah yang (dianggap) diwakili. Cara

ini memberikan bobot tertentu untuk setiap stasiun hujan dengan pengertian bahwa

setiap stasiun hujan dianggap mewakili hujan suatu daerah dengan luas tertentu, dan

luas tersebut merupakan faktor koreksi bagi hujan distasiun yang bersangkutan. (Sri

Harto, 1993) :

Curah hujan daerah ini dapat dihitung dengan persamaan :

Keterangan := Curah hujan rata-rata DAS (mm)

A = Luas total (m2)A1,A2, . . . An = Luas daerah pengaruh pos 1, 2, . . . n (m2)R1,R2, . . . Rn = Tinggi curah hujan pada pos penakar (mm)

3. Analisis Distribusi Frekuensi/Agihan

Dalam statistik dikenal beberapa jenis distribusi frekuensi dan masing-masing

distribusi memiliki sifat khas, sehingga setiap data hidrologi harus diuji

kesesuaiannya dengan sifat statistik masing-masing distribusi tersebut.

Jenis distribusi frekuensi yang banyak digunakan digunakan dalam hidrologi,

yaitu sebagai berikut (Soemarto,1987) :

(1) Agihan Normal,

(2) Agihan Log Normal,

(3) Agihan Log Pearson Tipe III,

(4) Agihan Gumbel.

Parameter-parameter yang digunakan dalam pemilihan jenis distribusi curah

hujan rancangan yang akan digunakan, yaitu:

a. Nilai rerata curah hujan

Keterangan:

: Nilai rerata curah hujan (mm),

Xi : Data curah hujan (mm),N : Jumlah data.

b. Standar deviasi (Sd), dengan persamaan:

c. Koefisien variasi (Cv), dengan persamaan:

d. Koefisien kepencengan (Cs), dengan persamaan:

e. Koefisien kurtosis (Ck), dengan persamaan:

Tabel Syarat penentuan agihanNo Agihan Syarat1234

Agihan NormalAgihan Log NormalAgihan GumbelAgihan Log Pearson Type III

Cs=0,Ck=3Cs=3CvCs=1.4,Ck=5.4Tidak ada syarat (seluruh nilai diluar ketiga agihan lainnya)

Sumber : Harto, 1993

4. Uji Kecocokan Agihan

Untuk mengetahui apakah data tersebut benar sesuai dengan jenis agihan yang

dipilih maka perlu dilakukan pengujian kecocokan data. Sebelum dilakukan

pengujian data yang telah diurutkan, digambarkan pada kertas probabilitas dengan

cara Weibull, yaitu:

Keterangan :P : peluang empiris,m : nomor urut data,n : jumlah data.

Metode pengujian data yang digunakan adalah:

a. Uji Chi Kuadrat

Uji Chi-Kuadrat dimaksud untuk menentukan apakah persamaan distribusi

peluang yang telah dipilh dapat mewakili dari distribusi statistik sample data yang

dianalisis. Parameter Uji Chi-Kuadrat dapat dihitung dengan rumus (Soewarno,

1995) :

Keterangan :X2 = Parameter chi kuadrat terhitungG = Jumlah sub kelompokOi = Nilai jumlah pengamatan pada sub kelompok ke-iEi = Jumlah nilai teoritis pada sub ke-i

b. Uji Smirvon Kolmogorov

- Urutkan data dan

tentukan besarnya peluang dari masing-masing data tersebut.

- Tentukan nilai

masing-masing peluang teoritis dari hasil penggambaran data.

- Dari kedua nilai

peluang tersebut tentukan selisih terbesarnya.

D = maksimum [P(x) – P(xi)]

- Berdasarkan tabel

nilai kritis (Smirnov Kolmogorov Test) Tentukan harga Do.

5. Distribusi Curah Hujan Rancangan

a. Distribusi normal , dengan persamaan (Soewarno, 1995) :

XT = + K. S

Keterangan :XT : curah hujan yang diperkirakan dengan periode ulang tertentu (mm),

: curah hujan rerata (mm),K : faktor frekuensi,S : standar deviasi.

b. Distribusi Log Normal, dengan persamaan (Soewarno, 1995) :

XT = + K. S

Keterangan :XT : Curah hujan yang diperkirakan dengan periode ulang tertentu

(mm),

: Curah hujan rerata (mm),

K : Faktor frekuensi,Sd : Standar deviasi.

c. Distribusi Gumbel, dengan persamaan (Soemarto, 1987) :

XT = b + - YT

b = -

YT = - ln [- ln {(T-1) / T}]

Keterangan :YT : reduced variate sebagai fungsi periode ulang T,Yn : reduced mean, tergantung dari jumlah data n,S : standar deviasi, tergantung dari jumlah data n,T : periode ulang (tahun).

d. Agihan Log Pearson Type III,

Parameter statistik yang diperlukan adalah (Soemarto, 1987) :

S =

Cs =

Curah hujan dapat dihitung dengan persamaan :

Log XT = + K.S

Keterangan :

: harga rata-rata log dari curah hujan harian maksimum,

Xi : data curah hujan (mm),n : data curah hujan (mm),

6. Curah Hujan Rancangan

Berdasarkan Distribusi Metode Rasional

……………………………………………..……….... (3.26)

Keterangan :Rt = Curah hujan rata-rata sampai jam ke-t (mm)

R24 = Curah hujan harian maksimal dalam 24 jam (mm)T = Periode hujan (jam)t = Jumlah jam-jaman (jam)

7. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Nakayasu

Analisa debit banjir untuk menghitung banjir rancangan dengan periode ulang

tertentu, untuk menganalisa debit banjir ini dipergunakan HSS Nakayasu, karena

dalam penelitian terdahulu telah diuji bahwa HSS Nakayasu mempunyai

penyimpangan yang lebih kecil dibandingkan dengan hidrograf satuan sintetis yang

lain.

Waktu konsentrasi untuk L > 15 km

Waktu konsentrasi untuk L < 15 km

Waktu satuan hujan (tr)

Tenggang waktu dari mulai hujan sampai puncak banjir (Tp)

Waktu yang diperlukan untuk penurunan debit dari debit puncak menjadi 30% dari

debit puncak (T0.3)

Rumus yang dipergunakan adalah rumusan hidrograf satuan sintetik Nakayasu :

Keterangan :Qp = Debit puncak banjir (m3/detik)C = Koefisien pengaliranA = Luas DAS (m2)Ro = Hujan satuan (mm)Tp = Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)T0.3 = Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi30 % dari debit puncak (jam)

Pada waktu kurva naik

0 ≤ t ≤ Tp

Pada waktu kurva turun

Tp ≤ t ≤ (Tp + T0.3)

(Tp + T0.3) ≤ t ≤ (Tp + T0.3 + 1.5 T0.3)

t ≥ (Tp + T0.3 + 1.5 T0.3)

Gambar Hidrograf satuan sintetik Nakayasu

8. Koefisien Pengaliran

Koefisien pengaliran adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi

daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh pada suatu daerah.

Faktor-faktor penting yang mempengaruhi besarannya adalah :

a. Keadaan hujan

b. Luas dan bentuk daerah aliran

c. Kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai

d. Daya infiltrasi dan daya perkolasi tanah

e. Kebasahan tanah

f. Suhu udara dan angin serta evaporasi yang berhubungan dengan itu

g. Letak daerah aliran terhadap arah angin

tr

0.8 tr tg

lengkung naik lengkung turun

t

Qp

0.3 Q

0.32 Qp

Tp T0.3 1.5 T0.3

Harga koefisien berubah dari waktu ke waktu sesuai dengan perubahan pada

faktor-faktor yang bersangkutan dan aliran permukaan didalam sungai, terutama

kelembaban tanah. Beberapa petunjuk untuk mendapatkan angka koefisien pengaliran

dapat dilihat pada tabel

Harga koefisien pengaliran (C) syaratnya harus < 1, tetapi dalam perhitungan

harga C dapat lebih dari 1. Hal ini disebabkan karena kesalahan pengamatan debit,

curah hujan dan base flow. Apabila harga C lebih besar dari 1 maka untuk harga

pengaliran harus diambil 0.90 (Anonim, 1991).

Keterangan :Ci = Koefisien pengaliran bulan tertentuQi = Debit sungai untuk bulan tertentuA = Luas catchment area (km2)Ri = Curah hujan rata-rata untuk bulan tertentu (mm)

Tabel 3.11 Penggunaan Umum Koefisien Pengaliran (C)Type DaerahAliran

Jenis Harga C

Perumputan tanah pasir, datar, 2 %tanah pasir, rata-rata 2 – 7 %tanah pasir, curam, 7 %tanah gemuk, datar, 2 %tanah gemuk, rata-rata 2 – 7 %tanah gemuk, curam, 7 %

0,05 – 0,100,10 – 0,150,15 – 0,200,13 – 0,170,18 – 0,220,25 – 0,35

Business daerah kota lamadaerah pinggiran

0,75 – 0,950,50 – 0,70

Perumahan daerah single familymulti unit, terpisah-pisahmulti unit, tertutupsuburbandaerah rumah-rumah apartemen

0,30 – 0,500,40 – 0,600,60 – 0,750,25 – 0,400,50 – 0,70

Industri daerah ringandaerah berat

0,50 – 0,800,60 – 0,90

Pertamanan, kuburan 0,10 – 0,25Tempat bermain 0,20 – 0,35Halaman kereta api 0,20 – 0,40Daerah yg tdk dikerjakan 0,10 – 0,30Jalan Beraspal

BetonBatu

0,70 – 0,950,80 – 0,950,70 – 0,85

Untuk berjalan & naik kuda 0,75 – 0,85

Atap 0,75 – 0,95Sumber : Imam Subarkah (1980)