bab 3 akhir
DESCRIPTION
Analisis HidrologiTRANSCRIPT
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-1
Bab III
Analisa Data Hidrologi
3.1. DATA HIDROLOGI
Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta
mengenai penomena hidrologi. Data hidrologi merupakan bahan
informasi yang sangat penting dalam melaksanakan analisa hidrologi.
Data hidrologi yang diperoleh merupakan data yang telah dilaporkan
atau dipublikasikan oleh kantor pemerintah sebagai data sekunder.
Data hidrologi yang digunakan dalam analisa hidrologi pada
daerah aliran sungai ditentukan berdasarkan pengaruh stasiun
terhadap DAS yang ditinjau. Untuk melakukan analisa hidrologi pada
pekerjaan ini dilakukan pengumpulan data hidrologi berupa data
hujan bulanan yang ada disekitar. Data hidrologi yang tersedia adalah
Stasiun Meteorologi Bandara Wasior dari tahun 2005 - 2014
3.2. ANALISA CURAH HUJAN RENCANA
Berdasarkan data curah hujan harian maksimum yang diperoleh
dari Stasiun Meteorologi Bandara Wasior, selanjutnya dihitung curah
hujan rencana dengan menggunakan metode Gumbel dan Log
Pearson Tipe III dengan periode ulang tertentu. Perhitungan dengan
metode Gumbel dan Log Pearson Tipe III menggunakan formula
sebagai berikut :
1. Metode Gumbel
Metode Gumber menggunakan teori harga ekstrim untuk
menunjukkan bahwa dalam deretan harga ekstrim X1, X2, X3, . . ., Xn
dan X merupakan veriabel berdistribusi eksponensial. Perhitungan
dengan metode Gumber menggunakan persamaan sebagai
berikut :
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-2
( )n
nt
t
S
YYK
dan
KSXX
=
+= .
Dimana :
Xt = Besarnya curah hujan rencana
X = Harga rata-rata dari data curah hujan
S = Simpangan baku
K = Faktor frekuensi
Yn = Reduced mean yang tergantung dari banyaknya data n
Sn = Reduced standard deviasi sebagai fungsi dari banyaknya
data n
Yt = Reduced variate sebagai fungsi waktu balik
2. Metode Log Pearson Tipe III
Distribusi loq Pearson tipe III banyak digunakan dalam analisa
hidrologi, terutama dalam analisa data maksimum dengan nilai
ekstrim.
Bentuk kumulatip dari distribusi loq Pearson tipe III dengan nilai
variatnya X apabila digambarkan pada kertas peluang logaritmik
akan merupakan model matematik persamaan garis lurus.
Persamaan garis lurusnya adalah :
1.SGloqXLogX +=
( )( )( )snn
loqXloqX
C
n
is
1
1
3
21
=
=
( )1
1
2
1
=
=
n
loqXloqXn
i
S
dimana :
X = Curah Hujan (mm).
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-3
Xlog = Logaritma curah hujan harian maksimum rata-rata
(mm).
log X = Logaritma curah hujan harian maksimum (mm)
G = Konstanta
S1 = Standard Deviasi
Cs = Koefisien Kepencengan
Hasil perhitungan curah hujan rencana dengan Log Pearson Tipe
III dapat dilihat pada Tabel 3 1 sebagai berikut :
Tabel 31 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana
T Peluang ( % ) Curah Hujan Rencana (mm)
Gumbel Log Person
2
5
10
20
25
50
100
50
20
10
5
5
2
1
334
542
679
811
853
982
1110
397
564
635
675
696
726
745
Sumber : Hasil Perhitungan
3.3. UJI DISTRIBUSI PROBABILITAS
Uji distribusi probabilitas dimaksudkan untuk mencegah apakah
persamaan distribusi probabilitas yang dipilh dapat mewakili distribusi
statistic sampel data yang dianalisis.
- Apakah data curah hujan tersebut benar-benar sesuai dengan
distribusi teoritis yang dipakai (metode Log Pearson Type III dan
Metode Gumbell) atau tidak
- Apakah hipotesa tersebut dapat digunakan atau tidak
Untuk menguji distribusi probabiltas dapat digunakan metode
Chi-Kuadrat (2) dan metode Smirnov Kolmogorof. Kedua metode ini
dijelaskan sebagai berikut :
a) Uji Chi Kuadrat (X2 Test)
Uji kesesuaian Chi-Kuadrat merupakan suatu ukuran mengenai
perbedaan yang terdapat antara frekuensi yang diamati dan
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-4
diharapkan. Uji ini digunakan untuk menguji simpangan secara
tegak lurus, yang ditentukan dengan rumus :
f
ff
E
EOhitX
=2
2)(
dimana :
X2hit = harga uji statistik
Ef = Frekuensi yang diharapkan
Of = Frekuensi pengamatan
Adapun langkah-langkah pengujian adalah sebagai berikut :
1. Memplot data hujan dengan persamaan Weibull
2. Tarik Garis dengan bantuan titik data hujan yang mempunyai
periode ulang tertentu
3. Harga 2kr dicari dari Tabel 3 2, dengan menentukan taraf
signifikan () dan derajat kebebasan (DK), sedangkan derajat
kebebasan dapat dihitung dengan persamaan :
DK = n (m+1)
dimana :
DK = harga derajat bebas
n = jumlah data
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-5
Tabel 32
Harga 2 Kritis Untuk Chi-Kuadrat N
0.995 0.975 0.050 0.025 0.01 0.005
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0.000039
0.0100
0.0717
0.207
0.412
0.676
0.989
1.344
1.735
2.156
2.603
3.074
3.565
4.075
4.601
5.142
5.697
6.265
6.844
7.434
8.034
8.643
9.260
9.886
10.520
11.160
11.808
12.461
13.121
13.787
0.00098
0.0506
0.216
0.484
0.831
1.237
1.690
2.180
2.700
3.247
3.816
4.404
5.009
5.629
6.262
6.908
7.564
8.231
8.907
9.591
10.283
10.982
11.689
12.401
13.120
13.844
14.573
15.308
16.047
16.791
3.841
5.991
7.815
9.488
11.070
12.592
14.067
15.507
16.919
18.307
19.675
21.026
22.362
23.685
24.996
26.296
27.587
28.869
30.144
31.410
32.671
33.924
36.172
36.415
37.652
38.885
40.113
41.337
42.557
43.773
5.0200
7.3278
9.3484
11.1433
12.6325
14.6494
16.0128
17.5346
18.0128
20.4831
21.9200
23.3367
24.7356
26.1190
27.4884
28.8454
30.3910
31.4264
32.8523
6.6300
9.2130
11.3449
13.2707
15.0863
16.6119
18.4753
20.0903
21.6660
23.2093
24.7250
26.2120
27.6883
29.1433
30.5779
31.9999
33.4087
34.8053
36.1908
8.8390
10.5966
12.8381
14.8602
16.2496
18.5476
20.2222
21.9550
23.3893
24.1457
26.7569
28.2995
29.8190
31.8153
32.8013
34.2072
35.7183
37.1564
38.5822
Sumber : Suwarno.1995. Aplikasi Metode Statistik Untuk Analisa Data
4. m = jumlah parameter untuk X2hit (m=2)
5. Bila harga X2hit < X2cr maka dapat disimpulkan bahwa
penyimpangan yang terjadi masih dalam bats-batas yang
diijinkan.
b) Uji Smirnov - Kolmogorov
Uji Smirnov-Kolmogorov sering juga disebut uji kesesuaian non
parametrik, karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi
distribusi tertentu.
Prosedur perhitungannya dilakukan sebagai berikut :
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-6
1. Urutkan data (dari besar ke kecil atau sebaliknya) dan tentukan
besarnya peluang dari masing-masing data ;
X1 P(X1)
X2 P(X2)
Xm P(Xm)
2. Tentukan nilai masing-masing peluang teoritis dari hasil
penggambaran data :
X1 P(X1)
X2 P(X2)
Xm P(Xm)
3. dari kedua nilai peluang tersebut tentukan selisih terbesarnya
antara peluang pengamatan dengan peluang teoritis ().
= maksimum (P(Xm) P(Xm)
4. nilai kritis kr diperoleh dari Tabel 3 3 untuk uji Smirnov-
Kolmogorov. Pada proyek ini digunakan nilai kritis (significant
level) = 5 %. Nilai kritis cr untuk pengujian ini tergantung pada
jumlah data dan .
Tabel 33
Nilai Kritis cr Untuk Uji Smirnov-Kolmogorov
n
0,20 0,10 0,05 0,01
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,45
0,32
0,27
0,23
0,21
0,19
0,18
0,17
0,16
0,15
0,51
0,37
0,30
0,26
0,24
0,22
0,20
0,19
0,18
0,17
0,56
0,41
0,34
0,29
0,27
0,24
0,23
0,21
0,20
0,19
0,67
0,49
0,40
0,36
0,32
0,29
0,27
0,25
0,24
0,23
N>50 5,007,1
N
5,0
22,1
N
5,0
36,1
N
5,0
63,1
N
Sumber : Soewarno.1995, Hidrologi Aplikasi Metode
Statistik Untuk Analisa Data.
Hasil perhitungan uji kesesuaian distribusi dari hasil analisa
frekuensi metode Gumbel dan Log Pearson Tipe III dengan
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-7
menggunakan Uji Chi - Kuadrat dan Uji Smirnov Kolmogorov
ditampilkan pada Tabel 3 4. Dari hasil uji kesesuaian distribusi tersebut
menunjukkan bahwa analisa frekuensi metode Gumbel dan Log
Pearson Tipe III dapat diterima
Tabel 34
Hasil Perhitungan Uji Kesesuaian Distribusi
Sumber : Hasil Perhitungan
3.4. ANALISA DEBIT BANJIR
A. Data Daerah Aliran Sungai
Luas daerah aliran sungai (DAS) dan panjang sungai merupakan
parameter dalam menganalisa debit banjir. Dari peta Rupa Bumi
Indonesia skala 1 : 50.000, diperoleh luas masing-masing daerah
aliran Sungai adalah sebagai berikut
NO KALA ULANG HUJAN RANCANGAN ( mm )
(Tahun) METODE METODE
LOG PEARSON GUMBEL
2 2 406 380
3 5 578 574
4 10 653 703
5 20 713 826
6 50 735 986
7 100 743 1105
UJI SMIRNOV KOLMOGOROF
D P Maximum, P Max (%) 119.86% 80.72%
Derajat Signifikansi,a (%) 5.00 5.00
D Kritis (%) 35.00% 35.00%
HIPOTESA DITERIMA TIDAK DITERIMA
UJI CHI SQUARE
Chi - Square hitung 9.40 8.60
Chi - Square kritis 7.82 7.82
Derajat Bebas 1.00 1.00
Derajat Signifikansi 5.00 5.00
HIPOTESA DITERIMA TIDAK DITERIMA
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-8
Tabel 35
Luas Daerah Aliran Sungai
DAERAH ALIRAN
SUNGAI
LUAS DAS
(KM2)
PANJANG SUNGAI
(KM)
Rado 19.67 11.91
Sanduay 18.70 11.02
Angris 12.10 9.74
Manggurai 10.40 10.13
B. Debit Banjir
Dalam mencapai tujuan dalam studi ini yang memegang
peranan penting adalah besarnya debit banjir yang akan
terjadi di Sungai . Besarnya debit banjir yang terjadi di Sungai
dapat dihitung dengan menggunakan beberapa metode yang
umum dipergunakan pada studi yang terdahulu diantaranya
Metode Rasional dan Metode Haspers.
1. Metode Haspers
Bentuk persamaan metode Haspers dapat ditulis sebagai
berikut
QT = q.A. .
Dimana :
QT = debit maksimum dengan periode ulang T tahun (m3/det.)
Q = intensitas hujan yang diperhitungkan (m3/km2/det.)
A = luas daerah aliran (km2)
= Koefisien limpasan
= koefisien reduksi
Langkah-langkah perhitungan :
7,0
7,0
075,01
012,01
A
A
+
+=
12.
15
10.7,31
1 75,0
2
4,0 A
t
t t
+
++=
3,08,0 ..1,0 = ILt
( )LH
I.9,0
=
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-9
t
Rq
.6,3
24= (t dalam jam)
t
Rq
.4,86
24= (t dalam hari)
( ) ( )( )2008,024
22601
.
tRt
RtR
+=
(t dalam jam) (t < 2 jam)
( )1. 24
+=t
RtR (t dalam jam) (2 jam
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-10
Sungai Sanduay
Sumber : Hasil Perhitungan
Sungai Angris
Sumber : Hasil Perhitungan
Sungai Manggurai
Sumber : Hasil Perhitungan
2. Metode Rasional
Metode ini dapat menggambarkan hubungan antara debit
banjir rencana (QT) dengan besar intensitas curah hujan, secara
praktis berlaku untuk luas DAS lebih kecil 100 KM2 sesuai SK SNI M-
18-1989-F. Persamaan yang digunakan sebagai berikut :
QT = 0,278 x C x IT x A
Dimana :
QT = debit banjir rencana periode ulang T tahun (m3/det.)
C = angka pengaliran
A = luas DAS (Km2)
Periode Curah Hujan Koefisien Koefisien Waktu Curah Hujan Hujan Max Luas Debit
Ulang Harian Aliran Reduksi Konsentrasi Selama Konsentrasi m3/dt/Km
2 DPS Banjir Puncak
(t = jam) Rt (q) Km2 (Q = m3/det)
2 379.95 182.29 47.30 264.06
5 574.14 275.45 71.47 399.02
10 702.70 337.13 87.48 488.37
20 826.03 396.30 102.83 574.08
50 985.66 472.88 122.71 685.02
100 1105.28 530.27 137.60 768.16
0.50 0.92 0.99 12.10
Periode Curah Hujan Koefisien Koefisien Waktu Curah Hujan Hujan Max Luas Debit
Ulang Harian Aliran Reduksi Konsentrasi Selama Konsentrasi m3/dt/Km
2 DPS Banjir Puncak
(t = jam) Rt (q) Km2 (Q = m3/det)
2 379.95 208.81 54.18 364.46
5 574.14 315.52 81.87 550.73
10 702.70 386.18 100.21 674.05
20 826.03 453.95 117.79 792.35
50 985.66 541.68 140.56 945.47
100 1105.28 607.41 157.61 1060.21
0.40 0.90 1.14 18.70
Periode Curah Hujan Koefisien Koefisien Waktu Curah Hujan Hujan Max Luas Debit
Ulang Harian Aliran Reduksi Konsentrasi Selama Konsentrasi m3/dt/Km
2DPS Banjir Puncak
(t = jam) Rt (q) Km2 (Q = m3/det)
2 379.95 196.45 50.97 395.16
5 574.14 296.84 77.03 597.11
10 702.70 363.32 94.27 730.82
20 826.03 427.08 110.82 859.08
50 985.66 509.61 132.24 1025.10
100 1105.28 571.46 148.28 1149.51
0.80 0.93 1.07 10.40
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-11
IT = intensitas curah hujan periode ulang T tahun (mm/jam)
3/2
c
24T
t
24x
24
RI
=
Besarnya nilai tc dihitung dengan rumus dari Kirpich seperti
berikut :
0,3852
cS1000
L0,87t
=
Dimana :
tc = waktu konsentrasi (jam)
L = panjang lingtasan aliran (Km)
S = kemiringan rata-rata daerah lintasan aliran
Koefisien limpasan (C) dapat diperkirakan dengan meninjau tata
guna lahan. Nilai koefisien limpasan sesuai karakteristik tanah dan
tata guna lahan diperlihatkan pada Tabel 3 6.
Tabel 36
Nilai Koefisien Limpasan
Karakteristik Tanah Tata Guna Lahan Koefisien Limpasan
Campuran pasir
dan/atau campuran
kerikil
Geluh dan sejenisnya
Lempung dan
sejenisnya
Pertanian
Padang rumput
Hutan
Pertanian
Padang rumput
Hutan
Pertanian
Padang rumput
Hutan
0,20
0,15
0,10
0,40
0,35
0,30
0,50
0,45
0,40
Sumber : SNI 03-2415-1991, NSPM KIMPRASWIL
Hasil Perhitungan debit banjir dengan menggunakan metode
Rasional dapat dilihat pada tabel berikut ini :
-
Perencanaan Pembangunan Saluran Drainase
Laporan Akhir
III-12
Sungai Rado
Sumber : Hasil Perhitungan
Sungai Sanduay
Sumber : Hasil Perhitungan
Sungai Angris
Sumber : Hasil Perhitungan
Sungai Manggurai
Sumber : Hasil Perhitungan
Periode Curah Hujan Koefisien Aliran Luas DAS Kecepatan Banjir Waktu Konsentrasi Intensitas Hujan Debit Banjir Puncak
Ulang Harian (Km2) (v = Km/Jam) (t = jam) Selama Konsentrasi (Q = m
3/det)
(r = mm/jam)
2 379.9528 107.7810 235.5614
5 574.1360 162.8648 355.9501
10 702.7022 199.3351 435.6580
20 826.0259 234.3183 512.1157
50 985.6559 279.6004 611.0823
100 1105.2760 313.5330 685.2439
( )
0.4000 19.6700 20.7702 1.3511
Periode Curah Hujan Koefisien Aliran Luas DAS Kecepatan Banjir Waktu Konsentrasi Intensitas Hujan Debit Banjir Puncak
Ulang Harian (Km2) (v = Km/Jam) (t = jam) Selama Konsentrasi (Q = m
3/det)
(r = mm/jam)
2 379.9528 118.3352 245.8742
5 574.1360 178.8130 371.5336
10 702.7022 218.8545 454.7311
20 826.0259 257.2634 534.5361
50 985.6559 306.9796 637.8355
100 1105.2760 344.2350 715.2438
( )
0.4000 18.7000 24.2766 1.1744
Periode Curah Hujan Koefisien Aliran Luas DAS Kecepatan Banjir Waktu Konsentrasi Intensitas Hujan Debit Banjir Puncak
Ulang Harian (Km2) (v = Km/Jam) (t = jam) Selama Konsentrasi (Q = m
3/det)
(r = mm/jam)
2 379.9528 129.5499 217.7159
5 574.1360 195.7593 328.9843
10 702.7022 239.5956 402.6537
20 826.0259 281.6444 473.3191
50 985.6559 336.0724 564.7883
100 1105.2760 376.8585 633.3316
( )
0.5000 12.1000 26.1433 1.0253
Periode Curah Hujan Koefisien Aliran Luas DAS Kecepatan Banjir Waktu Konsentrasi Intensitas Hujan Debit Banjir Puncak
Ulang Harian (Km2) (v = Km/Jam) (t = jam) Selama Konsentrasi (Q = m
3/det)
(r = mm/jam)
2 379.9528 122.9428 284.1344
5 574.1360 185.7754 429.3475
10 702.7022 227.3760 525.4912
20 826.0259 267.2803 617.7145
50 985.6559 318.9324 737.0882
100 1105.2760 357.6383 826.5420
( )
0.8000 10.4000 23.7924 1.1090