Analisi Hidrologi dan Drainasi
Nama Kelas Nim
: M. Albrian Yuditya P : B 2012 : 12/332312/SV/01028
PROGRAM DIPLOMA TEKNIK SIPIL SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA JL. YACARANDA SEKIP UNIT IV YOGYAKARTA TLP. (0274) 522126, FAX (0274) 545193
BAB I PENGERTIAN SIKLUS HIDROLOGI A. Pengertian Analisis Hidrologi Untuk menyelesaikan persoalan drainase sangat berhubungan dengan aspek hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan di alirkan pada sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunyai sistem drainase mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Disain hidrologi diperlukan untuk mengetahui debit pengaliran. B. Siklus Hidrologi Siklus hidrologi adalah peredaran air secara umum dari laut ke atmosfer melaui penguapan, kemudian jatuh kepermukaan bumi sebagai hujan, mengalir diatas permukaan dan didalam tanah sebagai sungai yang menuju ke laut. Secara umum siklus hidrologi dapat dibedakan menjadi 3 yaitu: 1.Siklus pendek Penguapan terjadi dipermukaan laut, terjadi kandensasi, kemudian membentuk awan dan akhirnya terjadi hujan yang jatuh ke laut lagi. 2.Siklus sedang Penguapan terjadi dipermukaan laut, terjadi kandensasi uap air terbawa angin, kemudian terbentuk awan diatas daratan, terjadi hujan didaratan, dan mengalir lagi ke laut melalui sungai dipermukaan. 3.Siklus panjang Penguapan terjadi dipermukaan laut, terjadi kandensasi, uap air terbawa angin dan membentuk awan di atas daratan hingga ke pegunungan tinggi, kemudian jatuh sebagai salju, terbentuk gletser, mengalir ke sungai dan kembali lagi ke laut. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda: a. Evaporasi / transpirasi; Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju dan es. b. Infiltrasi/ perkolasi ke dalam tanah; Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan. Air Permukaan; Air bergerak di atas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).
Gambar 1.1 Siklus Hidrologi (Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang berkelanjutan: 20).
C. Pengertian Drainase Drainase merupakan salah satu fasilitas dasar yang dirancang sebagai sistem guna memenuhi kebutuhan masyarakat dan merupakan komponen penting dalam perencanaan kota (perencanaan infrastruktur khususnya). Menurut Dr. Ir. Suripin, M. Eng. (2004; 7) drainase mempunyai arti mengalirkan, menguras, membuang, atau mengalihkan air. Secara umum, drainase didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/ atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal. Drainase juga diartikan sebagai suatu cara pembuangan kelebihan air yang tidak diinginkan pada suatu daerah, serta cara-cara penangggulangan akibat yang ditimbulkan oleh kelebihan air tersebut. Dari sudut pandang yang lain, drainase adalah salah satu unsur dari prasarana umum yang dibutuhkan masyarakat kota dalam rangka menuju kehidupan kota yang aman, nyaman, bersih, dan sehat. Prasarana drainase di sini berfungsi untuk mengalirkan air permukaan ke badan air (sumber air permukaan dan bawah permukaan tanah) dan atau bangunan resapan. Selain itu juga berfungsi sebagai pengendali kebutuhan air permukaan dengan tindakan untuk memperbaiki daerah becek, genangan air dan banjir. Kegunaan dengan adanya saluran drainase ini adalah untuk mengeringkan daerah becek dan genangan air sehingga tidak ada akumulasi air tanah, menurunkan permukaan air tanah pada tingkat yang ideal, mengendalikan erosi tanah, kerusakan jalan dan bangunan yang ada, mengendalikan air hujan yang berlebihan sehingga tidak terjadi bencana banjir. Sebagai salah satu sistem dalam perencanaan perkotaan, maka sistem drainase yang ada dikenal dengan istilah sistem drainase perkotaan. Berikut definisi drainase perkotaan : 1. Drainase perkotaan yaitu ilmu drainase yang mengkhususkan pengkajian pada kawasan perkotaan yang erat kaitannya dengan kondisi lingkungan sosial-budaya yang ada di kawasan kota. 2. Drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan yang meliputi daerah permukiman, kawasan industri dan perdagangan, kampus dan sekolah, rumah sakit dan fasilitas umum, lapangan olahraga, lapangan parkir, instalasi militer, listrik, telekomunikasi, pelabuhan udara. a.
1.
a. b. c. d.
Sistem jaringan drainase perkotan umumnya dibagi atas 2 bagian, yaitu : Sistem Drainase Makro Sistem drainase makro yaitu sistem saluran/ badan air yang menampung dan mengalirkan air dari suatu daerah tangkapan air hujan (Catchment Area). Pada umumnya sistem drainase makro ini disebut juga sebagai sistem saluran pembuangan utama (major system) atau drainase primer. Sistem jaringan ini menampung aliran yang berskala besar dan luas seperti saluran drainase primer, kanal-kanal atau sungai-sungai. Perencanaan drainase makro ini umumnya dipakai dengan periode ulang antara 5 sampai 10 tahun dan pengukuran topografi yang detail mutlak diperlukan dalam perencanaan sistem drainase ini. Sistem Drainase Mikro Sistem drainase mikro yaitu sistem saluran dan bangunan pelengkap drainase yang menampung dan mengalirkan air dari daerah tangkapan hujan. Secara keseluruhan yang termasuk dalam sistem drainase mikro adalah saluran di sepanjang sisi jalan, saluran/ selokan air hujan di sekitar bangunan, goronggorong, saluran drainase kota dan lain sebagainya dimana debit air yang dapat ditampungnya tidak terlalu besar. Pada umumnya drainase mikro ini direncanakan untuk hujan dengan masa ulang 2, 5 atau 10 tahun tergantung pada tata guna lahan yang ada. Sistem drainase untuk lingkungan permukiman lebih cenderung sebagai sistem drainase mikro.Bila ditinjau deri segi fisik (hirarki susunan saluran) sistem drainase perkotaan diklassifikasikan atas saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya. Saluran Primer Saluran yang memanfaatkan sungai dan anak sungai. Saluran primer adalah saluran utama yang menerima aliran dari saluran sekunder. Saluran Sekunder Saluran yang menghubungkan saluran tersier dengan saluran primer (dibangun dengan beton/ plesteran semen). Saluran Tersier Saluran untuk mengalirkan limbah rumah tangga ke saluran sekunder, berupa plesteran, pipa dan tanah.
Saluran kolektor jaringan drainase lokal.
Gambar 1.2 Hirarki Susunan Saluran (Tiurma Elita Saragi, 2007, Tinjauan Manajemen Sistem Drainase Kota Pematang Siantar:11) Keterangan: a = Saluran primer b = Saluran sekunder c = Saluran tersier d = Saluran kwarter
BAB II HUJAN, PENGUAPAN DAN INFILTRASI A. Hujan Hujan merupakan peristiwa sampainya air dalam bentuk cair maupun padat yang dicurahkan dari atmosfer menuju ke permukaan bumi. Hal ini dikarenakan titik-titik air yang terkandung di dalam awan bertambah semakin banyak sampai pada keadaan dimana awan sudah tidak mampu lagi untuk menampung titik-titik air tersebut, maka akan dijatuhkan kembali ke permukaan Bumi dalam bentuk air hujan atau presipitasi. Bagaimana caranya mengukur curah hujan ? Jumlah hujan yang jatuh di suatu daerah selama waktu tertentu disebut curah hujan. Nah, untuk mengetahui besarnya curah hujan digunakanlah alat yang disebut penakar hujan (rain gauge). Alat ini terdiri dari corong dan tabung penampung. Curah hujan biasanya diukur dalam milimeter (mm) atau sentimeter (cm).
Gambar 2.1 Alat penakar curah hujan yang terdiri dari corong dan tabung (sumber: infoplease.com) Dari pengukuran curah hujan ini nantinya akan didapatkan beberapa data yang bisa kita olah menjadi 3 macam hasil pengukuran hujan, yakni; 1) Jumlah curah hujan harian. Merupakan hasil pengukuran hujan selama 24 jam. 2) Curah hujan bulanan. Merupakan jumlah total curah hujan harian selama sebulan. 3) Curah hujan tahunan. Merupakan jumlah total curah hujan harian selama 12 bulan. Nah, hujan itu sendiri dapat kita bedakan menjadi beberapa macam, antara lain; 1. Berdasarkan Ukuran Butirnya a) Hujan gerimis (drizzle), diameter butirannya kurang dari 0,5 mm. b) Hujan salju (snow), terdiri atas kristal-kristal es yang temperatur udaranya berada di bawah titik beku. c) Hujan batu es, merupakan curahan batu es yang turun di dalam cuaca panas dari awan yang temperaturnya di bawah titik beku. d) hujan deras (rain), yaitu curahan air yang turun dari awan yang temperatur nya di atas titik beku dan diameter butirannya kurang lebih 7 mm. 2. Berdasarkan Proses Terjadinya a. Hujan zenithal Hujan zenithal terjadi karena massa udara yang banyak mengandung uap air naik ke atas secara vertikal (angin mendorongnya ke atas). Akibatnya terjadilah penurunan suhu (semakin naik, suhu berkurang) sehingga terjadi peristiwa kondensasi (pengembunan) dan membentuk awan konveksi. Adapun tanda-tanda hujan Zenith yaitu butir-butir airnya kasar, jatuhnya jarang dan turunnya tibatiba, serta berhenti lebih cepat.
Gambar 2.2 Proses terjadinya hujan zenithal (sumber: isidunia.com) Untuk daerah tropis, hujan zenithal dapat terjadi sebanyak 2 kali setahun sedangkan daerah lintang 23,5° LU/LS dapat mengalami satu kali hujan dalam setahun. b. Hujan frontal Hujan frontal terjadi di daerah pertemuan antara massa udara panas dan massa udara dingin. Massa udara panas yang kurang padat akan naik ke atas sedangkan massa udara dingin yang lebih padat akan turun ke bawah.
Tempat pertemuan antara kedua massa itu disebut bidang front. Hujan terjadi di daerah front karena massa udara panas yang lembap bertemu dengan massa udara dingin sehingga terjadi kondensasi. Kemudian, terbentuklah awan pada akhirnya turun hujan.
Gambar 2.3 Proses terjadinya hujan front akibat pertemuan massa udara panas dan dingin (Sumber: isidunia.com) c. Hujan Orografis Hujan orografis, terjadi karena massa udara yang mengandung uap air dipaksa bergerak menaiki lereng gunung atau pegunungan. Oleh karena itu, massa udara tersebut terus mengalami penurunan suhu sehingga mengalami kondensasi menjadi titik-titik air. Akhirnya, titik-titik air turun di sekitar lereng pegunungan. Fenomena itulah yang dinamakan hujan orografis (Hartono.2007. Geografi: Jelajah Bumi dan Alam Semesta).
Gambar 2.4 Proses terjadinya Hujan orografis (sumber:Hartono.2007. Geografi: Jelajah Bumi dan Alam Semesta) B. Penguapan Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan. Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan "menguap" Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Uap air di udara akan berkumpul menjadi awan. Karena pengaruh suhu, partikel uap air yang berukuran kecil dapat bergabung (berkondensasi) menjadi butiran air dan turun hujan Siklus air terjadi terus menerus. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi. C. Infiltrasi Infiltrasi adalah proses meresapnya air atau proses meresapnya air dari permukaan tanah melalui pori-pori tanah. Dari siklus hidrologi, jelas bahwa air hujan yang jatuh di permukaan tanah sebagian akan meresap ke dalam tanah, sabagian akan mengisi cekungan permukaan dan sisanya merupakan overland flow. Sedangkan yang dimaksud dengan daya infiltrasi (Fp) adalah laju infiltrasi maksimum yang dimungkinkan, ditentukan oleh kondisi permukaan termasuk lapisan atas dari tanah. Besarnya daya infiltrasi dinyatakan dalam mm/jam atau mm/hari. Laju infiltrasi (Fa) adalah laju infiltrasi yang sesungguhnya terjadi yang dipengaruhi oleh intensitas hujan dan kapasitas infiltrasi.
Infiltrasi mempunyai arti penting terhadap : a. Proses Limpasan Daya infiltrasi menentukan besarnya air hujan yang dapat diserap ke dalam tanah. Sekali air hujan tersebut masuk ke dalam tanah ia akan diuapkan kembali atau mengalir sebagai air tanah. Aliran air tanah sangat lambat. Makin besar daya infiltrasi, maka perbedaan antara intensitas curah dengan daya infiltrasi menjadi makin kecil. Akibatnya limpasan permukaannya makin kecil sehingga debit puncaknya juga akan lebih kecil. b. Pengisian Lengas Tanah (Soil Moisture) dan Air Tanah Pengisian lengas tanah dan air tanah adalah penting untuk tujuan pertanian. Akar tanaman menembus daerah tidak jenuh dan menyerap air yang diperlukan untuk evapotranspirasi dari daerah tak jenuh tadi. Pengisian kembali lengas tanah sama dengan selisih antar infiltrasi dan perkolasi (jika ada). Pada permukaan air tanah yang dangkal dalam lapisan tanah yang berbutir tidak begitu kasar, pengisian kembali lengas tanah ini dapat pula diperoleh dari kenaikan kapiler air tanah. 1. Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah: a. Karakteristik –karakteristik hujan b. Kondisi-kondisi permukaan tanah Tetesan hujan, hewan maupun mesin mungkin memadatkan permukaan tanah dan mengurangi infiltrasi. Pencucian partikel yang halus dapat menyumbat pori-pori pada permukaan tanah dan mengurangi laju inflasi. Laju infiltrasi awal dapat ditingkatkan dengan jeluk detensi permukaan. Kepastian infiltrasi ditingkatkan dengan celah matahari. Kemiringan tanah secara tidak langsung mempengaruhi laju infiltrasi selama tahapan awal hujan berikutnya. Penggolongan tanah (dengan terasering, pembajakan kontur dll) dapat meningkatkan kapasitas infiltrasi karena kenaikan atau penurunan cadangan permukaan. c. Kondisi-kondisi penutup permukaan Dengan melindungi tanah dari dampak tetesan hujan dan dengan melindungi pori-pori tanah dari penyumbatan, seresah mendorong laju infiltrasi yang tinggi Salju mempengaruhi infiltrasi dengan cara yang sama seperti yang dilakukan seresah. Urbanisasi (bangunan, jalan, sistem drainase bawah permukaan) mengurangi infiltrasi. d. Transmibilitas tanah Banyaknya pori yang besar, yang menentukan sebagian dari setruktur tanah, merupakan salah satu faktor penting yang mengatur laju transmisi air yang turun melalui tanah. Infiltrasi beragam secara terbalik dengan lengas tanah. e. Karakteristik-karakteristik air yang berinfiltrasi Suhu air mempunyai banyak pengaruh, tetapi penyebabnya dan sifatnya belum pasti. Kualitas air merupakan faktor lain yang mempengaruhi infiltrasi. 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi daya infiltrasi antara lain : a. Dalamnya genangan di atas permukaan tanah (surface detention) dan tebal lapisan jenuh b. Kadar air dalam tanah c. Pemampatan oleh curah hujan d. Tumbuh-tumbuhan e. Karakteristik hujan f Kondisi-kondisi permukaan tanah 3. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi antara lain : a. Jenis permukaan tanah b Cara pengolahan lahan c. Kepadatan tanah d. Sifat dan jenis tanaman.
BAB III PENGUKURAN KLIMATOLOGI DAN PENGUKURAN HIDROMETRI A. Pengukuran Klimatologi Menentukan iklim suatu daerah diperlukan data yang telah terkumpul lama, hasil dari pengukuran alat ukur khusus yang disebut instrumentasi klimatologi. Instrumentasi tak jauh beda bahkan kadang sama dengan instrumentasi meteorologi. Alat-alat ini harus tahan setiap waktu terhadap pengaruhpengaruh buruk cuaca sehingga ketelitiannya tidak berubah. Pemeliharaan alat akan membuat ketelitian yang baik pula sehingga pengukuran dapat dipercaya. Data yang terkumpul untuk iklim diperlukan waktu yang lama, tak cukup satu tahun bahkan 10-30 tahun. Pemasangan alat di tempat terbuka memerlukan persyaratan tertentu tertentu agar tak salah ukur misalnya dipikirkan tentang halangan berupa bangunan-bangunan dekat alat ataupun pepohonan. Alatalat pengukur memerlukan penetapan waktu tertentu mengikuti prosedur tertentu yang sama di semua tempat. Maksudnya agar data dapat dibandingkan sehingga perbedaan data bukanlah akibat kesalahan prosedur tapi betul-betul karena iklimnya berbeda. Jadi perlu keseragaman dalam: peralatan, pemasangan alat, waktu pengamatan dan pengumpulan data. Alat-alat yang umum digunakan di stasiun klimatologi data cuaca menghasilkan data yang makro. Alat-alat terbagi dua golongan, manual dan otomatis (mempunyai perekam). Unsur-unsur iklim yang diukur adalah: radiasi surya, suhu udara dan suhu tanah, kelembapan udara, curah hujan, evaporasi dan angin. Tipe pertama contohnya : a. Aktinograf
Berperekam atau otomatis mengukur setiap saat pada siang hari radiasi surya yang jatuh ke alat. Sensor atau yang peka bila kena sinar surya terdiri atas bimetal (dwilogam) berwarna hitam mudah menyerap radiasi surya. Panas karena radiasi yang diserap ini membuat bimetal melengkung. Besarnya lengkungan sebanding radiasi yang diterima sensor. Lengkungan ini disampaikan secara mekanis ke jarum penulis di atas pias yang berputar menurut waktu. Hasil rekaman sehari ini berbentuk grafik. Luas grafik/integral dari grafik sebanding dengan jumlah radiasi surya yang ditangkap oleh sensor selama sehari. b. Gun Bellani
Prinsip alat adalah menangkap radiasi pada benda berbentuk bola sensor. Panas yang timbul akan menguapkan zat cair dalam bola hitam. Ruang uap zat cair berhubungan dengan tabung kondensasi. Uap zat cair yang timbul akan dikondensasi dalam tabung berbentuk buret yang berskala. Banyaknya air
kondensasi sebanding dengan radiasi surya diterima oleh sensor dalam sehari. Pengukuran dilakukan sekali dalam 24 jam, yaitu pada pagi hari dibandingkan dengan alat yang pertama hasilnya lebih kasar. c. Campbell Stokes
Prinsip alat adalah pembakaran pias. Panjang pias yang terbakar dinyatakan dalam jam. Alat ini mengukur lama penyinaran surya. Hanya pada keadaan matahari terang saja pias terbakar, sehingga yang terukur adalah lama penyinaran surya terang. Pias ditaruh pada titik api bola lensa. Pembakaran pias terlihat seperti garis lurus di bawah bola lensa. Kertas pias adalah kertas khusus yang tak mudah terbakar kecuali pada titik api lensa. Alat dipasang di tempat terbuka, tak ada halangan ke arah Timur matahari terbit dan ke barat matahari terbenam. Kemiringan sumbu bola lensa disesuaikan dengan letak lintang setempat. Posisi alat tak berubah sepanjang waktu hanya pemakaian pias dapat diganti-ganti setiap hari. Ada 3 tipe pias yang digunakan pada alat yang sama: * Pias waktu matahari di ekuator * Pias waktu matahari di utara * Pias waktu matahari di selatan d. Termometer Maksimum
Ciri khas dari termometer ini adalah terdapat penyempitan pada pipa kapiler di dekat reservoir. Air raksa dapat melalui bagian yang sempit ini pada suhu naik dan pada suhu turun air raksa tak bisa kembali ke reservoir, sehingga air raksa tetap berada posisi sama dengan suhu tertinggi. Setelah dibaca posisi ujung air raksa tertinggi, air raksa dapat dikembalikan ke reservoir dengan perlakuan khusus (diayun-ayunkan). Termometer maksimum diletakkan pada posisi hampir mendatar, agar mudah terjadi pemuaian . Pengamatan sekali dalam 24 jam. e. Termometer minimum
Mengukur suhu udara ekstrim rendah. Zat cair dalam kapiler gelas adalah alkohol yang bening. Pada bagian ujung atas alkohol yang memuai atau menyusut terdapat indeks. Indeks ini hanya dapat didorong ke bawah pada suhu rendah oleh tegangan permukaan bagian ujung kapiler alkohol. Bila suhu naik alkohol memuai, indeks tetap menunjukkan posisi suhu terendah. Setelah ujung indeks yang dekat miniskus alkohol dibaca dan dicatat, dengan perlakuan khusus indeks dikembalikan mendekati miniskus alkohol. Posisi termometer pada waktu mengukur hampir sama dengan termometer maksimum yaitu agak mendatar. Perlu diperhatikan bahwa kapiler alkohol harus dalam keadaan bersambung, tidak boleh terputus-putus. Bila kapiler alkohol terputus, termometer tidak boleh lagi dipakai sebagai alat pengukur suhu, harus dibetulkan terlebih dahulu, Pengamatan sekali dalam 24 jam. f. Termometer biasa
Mengukur suhu udara sesaat, zat cair yang digunakan adalah air raksa. Umumnya termometer ini disebut termometer bola kering yang dipasang berdampingan dengan termometer bola basah. Kedua termometer ini dipasang dalam keadaan tegak. Semua termometer pengukur suhu udara pada waktu pengukuran berada di dalam sangkar cuaca. Maksudnya adalah termometer tidak dipengaruhi radiasi surya langsung maupun radiasi dari bumi. Kemudian terlindung dari hujan ataupun angin kencang. Warna sangkar cuaca putih menghindari penyerapan radiasi surya. Panas ini dapat mempengaruhi pengukuran suhu udara. g. Termometer tanah
Prinsipnya hampir sama dengan termometer biasa, hanya bentuk dan panjangnya berbeda. Pengukuran suhu tanah lebih teliti daripada suhu udara. Perubahannya lambat sesuai dengan sifat kerapatan tanah yang lebih besar daripada udara. Suhu tanah yang diukur umumnya pada kedalaman 5 cm, 10 cm, 20 cm, 50 cm dan 100 cm. Macam alat disesuaikan dengan kedalaman yang akan diukur. Termometer tanah untuk kedalaman 50 cm dan 100 cm bentuknya berbeda dengan kedalaman lain. Termometer berada dalam tabung gelas yang berisi parafin, kemudian tabung diikat dengan rantai lalu diturunkan dalam selongsong tabung logam ke dalam tanah sampai kedalaman 50 cm atau 100 cm. Pembacaan dilakukan dengan mengangkat termometer dari dalam tabung logam, kemudian dibaca. Adanya parafin memperlambat perubahan suhu ketika termometer terbaca di udara. Termometer tanah pada kedua kedalaman ini bila meruapakan suatu kapiler yang panjang dari mulai permukaan tanah, mudah sekali patah apabila tanah bergerak turun atau pecah karena kekeringan. B. Pengukuran Hidrometri Hidrometri merupakan ilmu pengetahuan tentang cara-cara pengukuran dan pengolahan data unsurunsur aliran. Pada bab ini akan diberikan uraian tentang beberapa cara pengukuran data unsur aliran meliputi tinggi muka air, debit aliran dan kualitas air. Secara umum cakupan kegiatan hidrometri dan kegunaan data hasil pengukuran hidrometri dapat ditunjukkan pada bagan seperti pada gambar. H Q Hidrograf debit
Cek data muka air
Q H
Hidrograf muka air
t
Q Qs
Sungai
Data muka air
Lengkung debit Analisis statsitik, peramalan, ketersediaan air, dll.
Hidrograf sedimen
Lengkung sedimen
t
Variabel hidrologi lain & meteorologi
Qs
Pos Duga Air
t
Pengukuran debit Pengambilan sampel sedimen
Analisa laboratorium
Variabel hidrologi lain & kondisi DAS
Analisis penggerusan, pendangkalan, sedimentasi waduk, dll.
a. Pengukuran yang langsung dilakukan di stasiun hidrometri meliputi tinggi muka air, kecepatan
aliran, luas penampang aliran, dan pengambilan sampel air. Sampel air dianalisis di laboratorium guna mengetahui kandungan atau konsentrasi sedimen melayang (suspended load). b. Fluktuasi muka air dinyatakan dalam grafik hidrograf muka air (stage hydrograph). c. Selanjutnya dengan data luas tampang aliran dan kecepatan rerata aliran dapat dihitung debit aliran yang berupa hidrograf debit (discharge hydrograph). d. Dengan diketahui konsentrasi sedimen melayang dan debit aliran air maka dapat diketahui laju angkutan sedimen melayang. Hasil-hasil analisis atau pengolahan data hidrometri tersebut merupakan masukan utama untuk analisis hidrologi terkait dengan perancangan dan pengelolaan bangunan air, seperti analisis banjir, ketersediaan air, sedimentasi waduk dan lain-lain. Pengukuran tinggi muka air dimaksudkan untuk mengetahui posisi muka air (atau kedalaman aliran) suatu sungai di lokasi stasiun hidrometri pada waktu tertentu. Pengertian waktu dalam hal ini terkait dengan periode pengukuran/pencatatan muka air. Pengukuran dapat dilakukan pada jam-jam tertentu atau secara terus menerus (kontinyu). Untuk hal pertama dapat digunakan papan duga berskala atau sering disebut sebagai alat pengukur manual. Sedangkan untuk pendataan kontinyu digunakan alat pengukur muka air otomatis AWLR (Automatic Water Level Recorder). 1. Contoh pembacaan papan duga air (Muzet, 1980)
Berdasarkan prinsip mekanisme pengukuran muka air terdapat AWLR sebagai berikut. 1. AWLR dengan pelampung yang dihubungkan dengan sistem perekam grafik fluktuasi muka air pada kertas grafik. Pada tipe ini perlu dilakukan setup awal untuk ketelitian hasil pencatatan muka air pada kertas grafik yang berputar dengan kecepatan tertentu sesuai waktu. Pada waktu tertentu (misal setiap bulan sekali, kertas grafik diganti yang baru untuk perekaman waktu berikutnya. 2. AWLR dengan sensor elektronik dimana data muka air direkam secara digital dengan sistem data logger. Pada tipe ini sebelum dipasang di lapangan, sensor perekam muka air harus dikalibrasi di laboratorium agar mendapat hasil yang akurat. Pengambilan data dari sistem data logger ke media penyimpan data digital melalui PC dalam format digital dapat dilakukan setiap periode tertentu (misal mingguan) tergantung kapasitas energi tersedia (batere). Satuan periode pencatatan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan, misal menitan, jam-jaman, dll.
BAB IV MENGHITUNG CURAH HUJAN DAN CURAH HUJAN RENCANA A. Curah Hujan Data jumlah curah hujan (CH) rata -rata untuk suatu daerah tangkapan air (catchment area) atau daerah aliran sungai (DAS) merupakan informasi yang sangat diperlukan oleh pakar bidang hidrologi. Dalam bidang pertanian data CH sangat berguna, misalnya untuk pengaturan air irigasi ,mengetahui neraca air lahan, mengetahui besarnya aliran permukaan (run off). Untuk dapat mewakili besarnya CH di suatu wilayah/daerah diperlukan penakar CH dalam jumlah yang c ukup. Semakin banyak penakar dipasang di lapangan diharapkan dapat diketahui besarnya rata -rata CH yang menunjukkan besarnya CH yang terjadi di daerah tersebut. Disamping itu juga diketahui variasi CH di suatu titik pengamatan. Menurut (Hutchinson, 1970 ; Browning, 1987 dalam Asdak C. 1995) Ketelitian hasil pengukuran CH tegantung pada variabilitas spasial CH, maksudnya diperlukan semakin banyak lagi penakar CH bila kita mengukur CH di suatu daerah yang variasi curah hujannya besar. Ketelitian akan sema kin meningkat dengan semakin banyak penakar yang dipasang, tetapi memerlukan biaya mahal dan juga memerlukan banyak waktu dan tenaga dalam pencatatannya di lapangan. Media yang digunakan 1. Kalkulator 2. Komputer dengan program Sofware MS Excel 1. Cara rata -rata aritmatik Cara rata-rata aritamatik adalah car a yang paling mudah diantara cara lainnya (poligon dan isohet). Digunakan khususnya untuk daerah seragam dengan variasi CH kecil. Cara ini dilakukan dengan mengukur serempak untuk. Lama waktu tertentu dari semua alat penakar dan dijumlahkan seluruhnya. Kemudian hasil penjumlahannya dibagi dengan jumlah penakar hujan maka akan dihasilkan rata -rata curah hujan di daerah tersebut. Secara matimatik ditulis persamaan sbb: perhitungan:
Untuk mengukur rata -rata curah hujan yang mewakili suatu daerah X diperlukan 4 (empat buah) penakar hujan yaitu pada stasiun A, B, C dan D. Tercatat selama waktu tertentu di stasiun A sebesar 6 cm, di B (10 cm), di C (8 cm) dan di D (11 cm). Maka : Rata -rata CH = (6+10+8+11)/4 = 8,75 cm 2. Cara Poligon (Thiessen poly gon) Cara ini untuk daerah yang tidak seragam dan variasi CH besar. Menurut Shaw (1985) cara ini tidak cocok untuk daerah bergunung dengan intensitas CH tinggi. Dilakukan dengan membagi suatu wilayah (luasnya A) ke dalam beberapa daerah-daerah membentuk poligon (luas masing -masing daerah a i), seperti pada Gambar 1.1 :
Tabel 1.1. Perhitungan prosentasi luas daerah (a i)pada suatu wilayah A (10 .000 ha)
Untuk menghitung Curah Hujan ra ta-rata cara poligon menggunakan persamaan :
Tabel 2.1 Perhitungan Curah Hujan rata -rata cara poligon di suatu Wilayah A
3. Cara Isohet (Isohyetal) Cara ini dipandang paling baik, tetapi bersifat subyektif dan tergantung pada keahlian, pengalaman, pengetahuan pemakai terhadap sifat curah hujan pada daerah setempat. Isohet adalah garis pada peta yang menunjukkan tempat -tempat dengan curah hujan yang sama (Gambar 1.2).
Dalam metode isohet ini Wilayah dibagi dalam daerah -daerah yang masing-masing dibatasi oleh dua garis isohet yang berdekatan, misalnya Isohet 1 dan 2 atau (I1 – I2). Oleh karena itu, dalam Gambar 2, curah hujan rata -rata untuk daerah I1 – I2 adalah (7 cm + 6,5 cm)/2 – I2) dalam suatu peta kita bisa = 6,75 cm. Untuk menghitung luas darah ( I1 menggunakan Planimeter. Sercara sederhana bisa juga menggunakan kertas milimeter block dengan cara menghitung kotak yang masu k dalam batas daerah yang diukur.
Tabel 1.2. Perhitungan Curah Hujan rata -rata cara Isohet pada wilayah A
Metode isohet bergunan terutama berguna untuk mempelajari p engaruh hujan terhadap perilaku aliran air sungai terutama untuk daerah dengan tipe curah hujan orografik (daerah pegunungan). 4. Metode Mononobe
_ dimana : I : Intensitas curah hujan (mm/jam) T : Lamanya curah hujan / durasi curah hujan (jam) R24 : Curah hujan rencana dalam suatu periode ulang, yang nilainya didapat dari tahapan sebelumnya (tahapan analisis frekuensi) Keterangan : R24 , dapat diartikan sebagai curah hujan dalam 24 jam (mm/hari) Contoh kasusnya seperti ini, jika anda ingin mengetahui intensitas curah hujan dari data curah hujan harian selama 5 menit, pengerjaannya adalah sebagai berikut (jika diketahui curah hujan selama satu hari bernilai 56 mm/hari) :
_ Ket : Ubah satuan waktu dari menit menjadi jam. Contoh durasi selama 5 menit menjadi durasi selama 5/60 atau selama 0,833 jam. 5. Metode Van Breen Berdasarkan penelitian Ir. Van Breen di Indonesia, khususnya di Pulau Jawa, curah hujan terkonsentrasi selama 4 jam dengan jumlah curah hujan sebesar 90% dari jumlah curah hujan selama 24 jam (Anonim dalam Melinda, 2007). Perhitungan intensitas curah hujan dengan menggunakan Metode Van Breen adalah sebagai berikut
dimana : IT : Intensitas curah hujan pada suatu periode ulang (T tahun) RT : Tinggi curah hujan pada periode ulang T tahun (mm/hari) dengan nilai yang sama dengan nilai yang digunakan dalam Metode Mononobe, maka perhitungan intensitas curah hujan dengan Metode Van Breen, menghasilkan nilai sebagai berikut :
nilai intensitas curah hujan selama 5 menit dengan nilai curah hujan harian mencapai 56 mm/hari dengan menggunakan Metode Van Breen, nilainya lebih besar dibandingkan dengan perhitungan intensitas curah hujan menggunakan Metode Mononobe. 6. Metode Haspers dan Der Weduwen
Metode ini berasal dari kecenderungan curah hujan harian yang dikelompokkan atas dasar anggapan bahwa curah hujan memiliki distribusi yang simetris dengan durasi curah hujan lebih kecil dari 1 jam dan durasi curah hujan lebih kecil dari 1 sampai 24 jam ( Melinda, 2007 ) Perhitungan intensitas curah hujan dengan menggunakan Metode Haspers & der Weduwen adalah sebagai berikut :
I : Intensitas curah hujan (mm/jam) R, Rt : Curah hujan menurut Haspers dan Der Weduwen T : Durasi curah hujan (jam) Xt : Curah hujan harian maksimum yang terpilih (mm/hari) Dengan nilai contoh yang sama, akan tetapi dengan ditambah dengan durasi 60 menit :
BAB V PERHITUNGAN DEBIT BANJIR TERENCANA DENGAN MENGGUNAKAN HIDROGRAF Debit banjir rancangan adalah debit banjir maksimum yang mungkin terjadi pada suatu daerah dengan peluang kejadian tertentu. Untuk menaksir banjir rancangan digunakan cara hidrograf banjir yang didasarkan oleh parameter dan karakteristik daerah pengalirannya. Teori hidrograf banjir merupakan suatu cara perhitungan yang relatif sederhana dan cukup teliti. Hidrograf adalah grafik yang menunjukan hubungan antara debit dan waktu kejadian banjir. Perencanaan bangunan air diperlukan bahan masukan berupa perkiraan besarnya debit banjir. Estimasi tersebut seharusnya didasarkan pada metode yang tepat sehingga dapat menghasilkan perkiraan banjir yang sesuai dengan kondisi sebenarnya. Setiap daerah aliran sungai (DAS) memiliki karakteristik pengaliran yang sangat berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya bentuk topografi daerah aliran sungai, tata guna lahan, tipologi sungai (panjang, jumlah dan kemiringan), tinggi dan durasi curah hujan daerah. Beberapa metode perhitungan hidrograf satuan sintesis (HSS) yang ada diantaranya Metode Nakayasu, Snyder dan Gama I tidak selalu cocok digunakan pada setiap daerah aliran sungai (DAS). Maka dalam menentukan metode yang akan dipilih dan digunakan dalam perhitungan hidrograf satuan sintesis (HSS) pada suatu daerah aliran sungai (DAS) perlu dilakukan perbandingan antara hasil pengukuran debit lapangan dengan hasil perhitungan hidrograf banjir dari metode-metode yang ada, selanjutnya dengan menggunakan parameter statistik berupa koefisien korelasi (R) dapat diperoleh hasil metode manakah yang memiliki hubungan paling dekat dengan hasil pengukuran debit lapangan. Daerah aliran sungai (DAS) Bedadung dengan luas 499,5 km merupakan DAS yang paling besar di wilayah paling timur Pulau Jawa yang secara administrasi terletak di Kabupaten Jember. Disamping sebagai DAS yang cukup besar, DAS Bedadung juga terdapat banyak bangunan peninggi muka air berupa Bendung. Perhitungan debit banjir rencana yang akurat sangatlah diperlukan di wilayah DAS ini guna keperluan perencanaan, perbaikan bangunan air yang ada khususnya yang hancur saat terjadi bencana banjir pada tahun 2007 dan tahun 2009. Hasil kajian yang dilakukan oleh peneliti pada tahun 2009 [1], menunjukkan bahwa dari beberapa metode perhitungan hidrograf satuan sintesis (HSS) yang ada ternyata Metode Nakayasu memiliki koefisien korelasi yang cukup besar yaitu 0,80 (80%) yang berarti metode ini memiliki hubungan yang cukup dekat dengan hasil pengamatan debit banjir lapangan. Untuk mendapatkan nilai akurasi yang cukup baik dan mendekati kondisi lapangan, selanjutnya pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Bedadung dilakukan kajian model perhitungan debit banjir rencana dengan Metode Nakayasu. Beberapa parameter dalam HSS Metode Nakayasu dibuat sebagai variabel terikat dan variabel bebas. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji penerapan model hidrograf satuan sintetik (HSS) Metode Nakayasu di DAS Bedadung Kabupaten Jember. Sedangkan manfaat dari penelitian ini adalah memberikan masukan bagi instansi terkait khususnya dalam pengelolaan Sungai Bedadung, dalam menggunakan metode hidrograf banjir di Sungai Bedadung, bagaimana menghitung curah hujan rancangan dan hidrograf banjir rancangan serta kajian model hidrograf satuan sintetik (HSS) Metode Nakayasu dengan membandingkan tingkat keandalan model tersebut. 1. Debit Rencana (QT) adalah debit dengan periode ulang tertentu (T) yang diperkirakan akan melalui suatusungai atau bangunan air, sedangkan 2. Periode ulang adalah waktu hipotetik dimana suatu kejadian dengan nilai tertentu, debit rencana misalnya, akan disamai atau dilampaui 1 kali dalam jangka waktu hipotetik tersebut. Hal ini tidak berarti bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur setiap periode ulang tersebut. Contoh: Misalnya debit rencana dengan periode ulang 5 tahun (Q5) = 10 m3/detik akan terjadi secara periodik 1 kali setiap 5 tahun, melainkan setiap tahunnya ada kemungkinan terjadi 1/5 kali terjadi debit yang besarnya sama atau lebih dari 10 m3/detik. Artinya dalam 5 tahun ada kemungkinan 1 kalli terjadi debit yang besarnya sama atau lebih dari 10 m3/detik. Dalam 10 tahun ada kemungkinan 2 kali terjadi debit yang besarnya sama atau lebih dari 10 m3/detik.
Pemilihan Metode Perhitungan Penetapan masing-masing metode dalam perhitungan debit rencana, secara umum bergantung pada ketersediaan data. Data yang dimaksud antara lain data hujan, karakteristik daerah aliran, dan data debit. Ditinjau dari ketersediaan data hujan, karakteristik daerah aliran, dan data debit, terdapat 6 kelompok metode perhitungandebit rencana, yaitu: 1. Metode analisis probabilitas frekuensi debit banjir. Metode ini dipergunakan apabila ada data debit tersedia cukup panjang (>20 Tahun), sehingga analisisnya dapat dilakukan dengan distribusi probabilitas, baik secara analitis maupun grafis. Sebagai contoh distribusi probabilitas yang dimaksud adalah :
Distribusi Probabilitas Gumbel.
Distribusi Probabilitas Log Person.
Distribusi Probabilitas Log Normal.
2. Metode Analisi Regional apabila data debit yang tersedia < 20 Tahun dan > 10 Tahun maka debit rencana dapat dihitung dengan metode analisis regional. Data debit yang dimaksud dapat dari berbagai daerah pengaliran yang ada tetapi masih dalam suatu regional. Prinsip dari metode analisis regional adalah dalam upaya memperoleh lengkung frekuensi banjir regional. Kegunaan dari lengkung frekuensi banjir regional adalah untuk menentukan besarnya debit rencana pada suatu daerah pengaliran yang tidak memiliki data debit. 3. Metode Puncak Banjir di atas Ambang Metode ini dipergunakan apabila data debit yang tersedia antara 3 - 10 Tahun. Metode ini berdasarkan pengambilan puncak banjir dalam selang waktu 1 tahun di atas ambang tertentu dan hanya cocok untuk data yang didapat dari pos duga air otomatik. 4. Metode Empiris Metode ini dipergunakan apabila data hujan dan karakteristik daerah aliran tersedia. Contoh metode yang termasuk dalam kelompok metode ini adalah :
Metode Rasional.
Metode Weduwen.
Metode Haspers.
Metode Melchior.
Metode Hidrograf Satuan.
5. Metode Analisis Regresi Metode ini menggunakan persamaan-persamaan regresi yang dihasilkan Institute of Hydrology (IoH) dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Pengairan, yaitu didapat dari data hujan dan karakteristik Daerah Pengaliran Sungai (DPS), selanjutnya untuk banjir dengan periode ulang tertentu digunakan lengkung analisis regional. 6. Model Matematika Metode ini dipergunakan apabila selang waktu pengamatan data hujan lebih panjang dari pada pengamatan data debit., selanjutnya untuk memperpanjang data aliran yang ada digunakan matematika kemudian besar debit banjir rencana dihitung dengan analisis frekuensi atau menggunakan distribusi probabilitas, contohnya : Gumbel, Log Person dan Log Normal.
BAB VI PENELUSURAN BANJIR Permasalahan utama yang dihadapi praktisi hidrologi adalah mengestimasi hydrograph menaik dan menurun dari suatu sungai pada sebaran titik pengaliran terutama selama periode banjir. Permasalahn ini dapat diatasi dengan teknik penelusuran aliran atau penelusuran banjir yang mengolah sifat-sifat hydrograph banjir di hulu atau di hilir dari suatu titik ke titik yang lain sepanjang aliran sungai. Penelusuran dilakukan dari titik dimana ada data pengamatan hidrograf aliran untuk memudahkan proses penelusuran itu sendiri. Suatu hidrograf banjir dapat dimodifikasi dengan dua cara sebagaimana air hujan mengalir menuruni jaringan pengaliran air (drainage network). Pertama waktu berkumpulnya aliran-aliran untuk terjadinya aliran dan puncaknya pada suatu titik di daerah hilir. Ini disebut sebagai translasi. Kedua, besarnya laju aliran puncak yang bergerak menuju titik di aliran bawah, serta lama waktu aliran mencapai titik bawah. Modifikasi hidrograf ini disebut attenuation. Penurunan hidrograf aliran di bagian bawah seperti B pada Gambar 7.1 dari hulu yang disebabkan oleh pola hidrograf banjir A merupakan hal penting untuk diperhatikan dalam manajemen sungai sebagai upaya prediksi banjir di wilayah bagian river basin. Dalam hal disain, penelusuran hidrograf banjir juga penting untik mengatur kapasitas spillway reservoir. Disamping itu jadwal pencegahan banjir atau evaluasi tinggi bangunan jagaan banjir di tanggul sungai peru juga diperhatikan.
Memilih Model Penelusuran Banjir Pemilihan model penelusuran aliran untuk tujuan penerapan tertentu dipengaruhi oleh tingkat berbagai kepentingan dengan mempertimbangkan faktor sebagai berikut: 1. Model menyajikan informasi hidraulik yang sesuai untuk menjawab pertanyaan atau problem pemangku kepentingan; 2. Tingkat akurasi model; 3. Kebutuhan akurasi dalam penerapan penelusuran aliran; 4. Tipe dan ketersediaan kebutuhan data; 5. Ketersediaan fasilitas dan biaya komputasi; 6. Familiaritas dengan model yang diberikan; 7. Pengembangan dokumen, level kemampuan dan ketersediaan wadah atau paket model penelusuran; 8. Kekompleksan formulasi matematika model penelusuran yang akan dikembangkan dengan bahasa pemrograman komputer; dan 9. Kapabilitas dan ketersediaan waktu untuk membangun model penelusuran. Dengan pertimbangan pertimbangan di atas, maka pemilihan model penelusuran dapat dilakukan dengan asumsi bahwa tidak ada suatu model yang paling tepat melainkan memiliki konsekuensi yang besar untuk mewujudknnya. Model penelusuran yang sederhana paling cepat dan mudah karena keserhanaan komputasi akan ada. Akan tetapi pertimbangan keakuratan akan membatasi penerapan model. Akurasi Model Penelusuran Reservoir. Dalam aplikasi reservoir, akurasi model penelusuran level-kolam sangat relatif terhadap keakurasian model penelusuran dinamis terdistribusi Akurasi Model Penelusuran Sungai. Pada penerapan penelusuran aliran sungai, tipe lump dan kinematik and model penelusuran diffusi menunjukkan keuntungan kesederhanaan dimana dampak dari aliran balik (backwater) tidak ada. Pertimbangan kekauratan membatasi model dalam penerapannya dimana hubungan kedalaman air dan debit adalah nilai tunggal, dan nilai pergerakan menaik hydrograph dan kemiringan dasar saluran tidaklah kecil.
Penelusuran Aliran Tipe-Lump Bentuk sederhana dari aliran tak tunak sepanjang pengalira air sungai adalah model lumped dimana seluruh daerah pengaliran dianggap seragam kondisinya. Pendugaan dilakukan jika ada aliran masuk (I) maka dapat diprediksi debit hidrograf keluar (Q) sebagai fungsi waktu misalnya I(t) dan Q(t). Prinsip konservasi massa dengan menghitung perbedaan antara dua aliran akan sama dengan laju perubahan simpanan air (S) dalam suatu periode waktu seperti disajikan pada persamaan berikut:
Fungsi sederhana simpanan terhadap debit keluaran Q, misalnya S = f(Q), atau tinggi permukaan air h, misalnya S = f(h). Bentuk sederhana hubungan tinggi permukan air dan simpanan biasanya ditunjukkan pada danau atau reservoir. Bentuk hubungan akan menjadi lebih kompleks bila pada sepanjang pengaliran (sungai dan anak sungai) simpanan menjadi fungsi dari inflow dan outflow. Solusi persamaan untuk Q(t) dengan berbagai pendekatan simpanan dapat dilakukan melalui penelusuran aliran seragam. Teknik grafis dan penyelesaian persamaan matematis telah diterapkan. Model aliran lump (DAS seragam) relatif lebih sederhana dibandingkan dengan distributed flow routing. Akan tetapi pengabaian dampak aliran balik (waterback atau water-hammer) dapat menjadi sumber ketidak akuratan hidrograf yang mengalami perubahan tiba-tiba sepanjang reservoir. Metode Lump dapat dikategorikan ke dalam tiga tipe yakni: (1) tipe level-pool untuk reservoir, (2) tipe simpanan (storage) untuk sungai, dan (3) tipe sistem linear dengan karakterisasi fungsi respon, dan hubungan inflow-outflow atau input-output yang didefinisikan dengan teknik integral konvolusi (convolution integral).
BAB VII APLIKASI KOMPUTER DAN ANALISIS HIDROLOGI Memperoleh data parameter hidrologi dalam seri yang panjang merupakan hal yang sulit. Hal ini mendorong para ahli hidrologi khususnya yang fokus pada simulasi dan permodelan untuk melakukan pendugaan parameter hidrologi seperti debit aliran di suatu DAS. Kenyataan ini terjadi juga di Indonesia yang merupakan negara yang sedang berkembang dimana alat ukur hidrologi belum tersebar merata di seluruh wilayah Indonesia khususnya DAS-DAS yang kecil. Fenomena ini merupakan tantangan tersendiri bagi ahli hidrologi untuk mengkaji ketersediaan data baik melaluui pengadaan alat ukur sederhana sampai pendugaan parameter hidrologi yang dikembangkan melalui model matematis atau model lainnya.Untuk kasus di Indonesia dimana debit air merupakan komponen utama dalam pengembangan sumberdaya air dalam upaya pemanfaatan dan juga upaya pengendalian daya rusak air di suatu kawasan. Secara umum model-model dalam hidrologi dapat dibagi menjadi: o Model Fisik: dikembangkan dengan analsis dimensi dan pemodelan fisik misalnya pada model dam-break (scale model) o Model Matematik yang dapat dibagi lagi menjadi: Model konseptual deteministk Model empiris deterministik Model konseptual stokastik Model empiris stokastik Masing-masing model diatas dapat berupa model linear ataupun non-linear tergantung pada asumsi sistem yang digunakan. Tiruan proses hidrologi untuk keperluan analisis tentang keberadaan air menurut aspek jumlah, waktu, tempat, probabilitas dan runtun waktu (time series). 1.Rainfall runoff model: jumlah/waktu pada tempat tertentu. Prinsip pemodelan: tata buku dan kesetimbangan air. Kegunaan: perkiraan ketersediaan air (continuous flow) dan debit/ hidrograf aliran besar/banjir (event flow). Contoh: SSARR, SHE, MOCK, NASH, HEC-HMS, dll. 2.Frequency analysis: probabilitas kejadian suatu besaran hidrologi (hujan, debit aliran) dengan nilai tertentu atau sebaliknya. Prinsip pemodelan: fungsi distribusi probabilitas. Kegunaan: perkiraan besaran hidrologi sebagai nilai besaran rancangan dengan kala ulang tertentu (banjir rancangan, hujan rancangan). Contoh: distribusi Normal, Log-Normal, Gumbel, Pearson III, dll. 3.Stochastic analysis: karakteristik runtun waktu suatu besaran hidrologi (hujan, debit aliran). Prinsip pemodelan: perilaku komponen perulangan (tetap), trend dan simpangan (error). Kegunaan: pembangkitan data hidrologi (hujan, debit) untuk input evaluasi unjuk kerja design capacity atau pedoman operasi bangunan air Contoh: Thomas Fiering, Matallas, ARIMA, dll. Pada komputasi hidrologi ini, mahasiswa diarahkan untuk menggunakan model WMS 8.2 Penyuntingan DEM Beberapa dari kenampakan medan, termasuk diatantarnya: jalan, kanal, reservoir, danau, dam dan sebagainya, mungkin tidak disajikan secara sempurna oleh resolusi DEM yang kasar. Adalah hal yang sangat mungkin dalam WMS untuk melakukan penyuntingan sehingga informas obyek semacan itu dapat disajikan dengan baik. Sehingga kapasitas penyimpanan dapat
dihitung dari DEM dan untuk analisa – analisa lainnya. Menyunting DEM agar lebih akurat dalam merepresentasikan informasi obyek dan analisa drainase dapat dilakukan dengan urutan sebagai berikut: 1.Menggambar DAS menggunakan TOPAZ 2.Mengisi Gap data 3.Menyunting arah aliran 4.Menyunting ketinggigian untuk membuat aliran 5.Menyunting ketinggian menggunakan arc 6.Menghitung kapasitas penyimpanan dari reservoir, dam atau DAS 7.Melakukan routing menggunakan input dari Hidrograf aliran
BAB VIII CONTOH SOAL PERHITUNGAN PENENTUAN HUJAN RANCANGAN Analisa Hujan Rancangan Pada studi ini data yang diperlukan untuk adalah data dari stasiun penakar curah hujan yang berpengaruh terhadap Kali Dingin. Kali Dingin terletak di Daerah Pengaliran Sungai (DPS) Yapen yang memiliki 1 (satu) stasiun pengamatan yakni Stasiun Klimatologi Serui. Dikarenakan hanya terdapat 1 stasiun pengamatan curah hujan dan luas daerah irigasi yang direncanakan kurang dari 250 ha (Sosrodarsono, 1980 : 51) maka data yang diperlukan dapat diwakili 1 alat penakar curah hujan. Berikut disajikan data curah hujan harian maksimum dari Stasiun Klimatologi Serui : Tabel 4.11. Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Tahun
Rata-rata
1997 81.060 1998 70.700 1999 73.990 2000 62.930 2001 104.300 2002 76.090 2003 72.940 2004 102.970 2005 95.690 2006 85.400 Sumber : BMG Serui 4.7.1. Uji Kesesuaian Distribusi Pemeriksaan uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk menentukan analisa frekwensi yang akan digunakan dari beberapa metode yang ada yakni Log Pearson III, Gumbel dan Log Normal. Apabila persyaratan dalam uji ini dapat diterima oleh salah satu metode analisa diatas, maka metode analisa yang diterima tersebut dapat digunakan sebagai acuan untuk perhitungan selanjutnya. Uji ini dilakukan secara horisontal dengan menggunakan metode Smirnov Kolmogorof dan vertikal dengan menggunakan metode Chi Square. 4.7.1.1. Uji Smirnov Kolmogorov Contoh perhitungan : Probabilitas distribusi empiris (Pe) Data curah hujan diurutkan dari kecil ke besar, probabilitas distribusi empiris (Pe) dihitung dengan rumus : P
=
m
.100 (%)
n+ 1 Untuk curah hujan 8,990 mm probabilitas distribusi empiris (Pe) adalah : P
=
1
10 + 1
.100 (%) = 0,1 % Probabilitas distribusi teoritis (Pt) : Pt = 100 – P % Untuk curah hujan = 62,930 mm/hari G =
Log X - Log X
Sd =
0,073 1,799 - 1,911 0,073
=
-1,533
Dengan Cs = 0,2553 dan G = - 1,533, maka P % dapat dicari pada tabel nilai G distribusi Log Pearson Type III dengan menggunakan interpolasi. Didapatkan P = 94,444 % Pt = 100 – 94,444 = 5,6 % Untuk n = 10 dan = 0,05 pada tabel 2.5, diperoleh harga kritis = 0,410. Dari hasil perhitungan maks = 0,1361 sehingga maks < kritis, maka data diterima. 4.7.1.2. Uji Chi Square Jumlah data (n) = 10 Jumlah kelas (k) : K = 1 + 3,22 (log n) =4 Didapatkan probabilitas untuk 80%, 60%, 40% dan 2 Mencari batas kelas dengan batas probabilitas diatas dengan cara memasukkan persamaan Log Pearson tipe III,yakni : Xt = AntiLog ( LogX + G.Sn = 1,911 + G.0,073), kemudian dicari nilai G dengan nilai Cs = 0,2553. P= 80% G = -0,852 (Interpolasi tabel Cs dan G) Log Xt = 1,849 Xt = 70,614 Derajat Kebebasan : DK = K – (P + 1) ; P = banyaknya parameter, untuk sebaran Chi Square, P = 2 = 4 – (2 + 1) =1 Level signifikan (α) = 5% Expected frequency (Ef) : Ef = n/k
= 10/4 = 2,5 Observed frequency (Of) : Nilai Observed Frequency didapatkan dari perhitungan probabilitas distribusi teoritis (Pt) dengan memakai interval probabilitas. Untuk interval 0 < P <= 70,614 didapatkan nilai Observed Frequency = 1. Untuk perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel 4.12. Tabel 4.12. Perhitungan Uji distribusi Metode Chi Square Kela
P
s 1 2
80% 60%
3
40%
4
20%
G
Log
Xt
Xt 1.849 70.61 1.888 77.35 0.312 0.247 1.930 4 85.02 0.827
5 Jumlah
1.972
93.76
Batas Kelas
Ef
Of
0 - 70.614 70.614 - 77.354
2.50 2.50
1 4
(Of2 Ef)0.900 /Ef 0.900
77.354 - 85.022
2.50
1
0.900
85.022 - 93.767
2.50
1
0.900
2.50
3
0.100
12.50
10
3.700
93.767 - tak hingga
Sumber : Hasil Perhitungan Jadi untuk DK = 1, dan α = 5% (0,05) pada tabel Cs dan G di Lampiran L-10 diperoleh harga 2 X Kritis = 3,
