ABSTRAK Tukad Unda adalah adalah sungai yang daerah aliran sungainya mencakup wilayah Kabupaten Karangasem di bagian hulunya, Kabupaten Klungkung di bagian hilirnya. Pada Tukad Unda terjadi banjir yang mengakibatkan kerugian yang cukup besar. Untuk mengurangi resiko tersebut, maka dibutuhkan upaya untuk pengendalian banjir, pengendalian banjir di suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) dapat dilakukan dengan baik apabila debit banjir rencana diketahui. Metode Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) dibuat berdasarkan karakteristik fisik dari suatu Daerah Aliran Sungai (DAS). Kemudian metode Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) dikembangkan berdasarkan rumus empiris dimana pendekatan empiris seringkali bersifat setempat sehingga untuk digunakan di tempat lain memerlukan pengujian keberlakuannya. Penelitian ini dlakukan di daerah Aliran Sungai (DAS) Tukad Unda. Data curah hujan harian maksimum yang diperoleh dari Balai Wilayah Sungai, Bali-Penida (BWS Bali-Penida) digunakan untuk menganalisa curah hujan rencana dengan metode Log Person Type III, dimana curah hujan harian maksimum menggunakan data hujan stasiun Besakih, Stasiun Rendang dan Stasiun Klungkung, dari perhitungan polygon thiessen, standar deviasi, dan koefisien skewness. Selanjutnya debit teoritis dihitung menggunakan metode HSS Nakayasu dan Snyder. Kemudian hasil debit banjir dari masing-masing HSS dibandingkan dengan debit puncak terukur AWLR di Tukad Unda. Namun Perbedaan antara debit terukur dengan Nakayasu dan Snyder cukup besar sehingga perlu di teliti lebih lanjut terhadap besar debit pengambilan untuk irigasi
Kata kunci : Tukad Unda, Hidrgraf Satuan Sintetik (HSS), HSS Nakayasu, HSS Snyder
i
UCAPAN TERIMAKASIH Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan karunia-Nya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir dengan judul “Analisis Perbandingan Debit Banjir Rancangan Tukad Unda Dengan Menggunakan Metode Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Nakayasu dan Snyder” merupakan persyaratan dalam menyelesaikan studi strata 1 (satu) di Jurusan Tekni Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. Dengan adanya penelitian ini diharapkan mahasiswa mampu memahami dan mengetahui Hidrograf yang efektif dalam menghitung debit banjir rancangan Tukad Unda dengan menggunakan HSS Nakayasu dan Snyder. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah turut membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam proses maupun saat penulisan Tugas Akhir. Terima kasih secara khusus disampaikan kepada Bapak Prof. Ir. I Nyoman Norken, SU., PhD., selaku dosen pembimbing I (satu) dan Ir. Ida Bagus Ngurah Purbawijaya, MT. selaku dosen pembimbing II (dua) yang telah membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, kepada kedua orang tua atas dorongan semangat dan doa yang diberikan. Terima kasih pula kepada teman-teman mahasiswa yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu. Akhir kata, penulis mohon maaf dan menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan dan memiliki banyak kekurangan, sehingga diharapkan adanya masukan baik berupa kritik maupun saran demi kemajuan dan kesempurnaan penelitian ini. Semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Denpasar,
September 2016
Penulis
ii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................ i UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................. ii DAFTAR ISI .................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ....................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................ vi DAFTAR NOTASI .......................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 4 1.3 TujuanPenelitian ........................................................................ 5 1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................... 5 1.5 Batasan Masalah ........................................................................ 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Daerah Aliran Sungai (DAS) .................................... 6 2.2 Debit Aliran Sungai ................................................................... 8 2.2.1 Definisi Debit Aliran Sungai ........................................... 8 2.2.2 Hubungan Antara Intensitas Hujan dengan Debit Aliran Sungai .................................................................. 8 2.3 Hujan ........................................................................................ 9 2.3.1 Pengertian Hujan Rencana Data Hujan ............................ 11 2.3.2 Besaran Hujan Rencana ................................................... 11 2.3.3 Data Hujan ...................................................................... 12 2.3.4 Penetuan Hujan Kawasan ................................................ 12 2.3.5 Uji konsistensis ............................................................... 15 2.3.6 Analisis Frekuensi........................................................... 17 2.3.7 Plotting Data Curah Hujan Ke Dalam Kertas Probabilitas ..................................................................... 25 2.3.8 Uji Distribusi Frekuensi ................................................... 28 2.3.9Analisis Distribusi Hujan Jam-jaman .................................. 31 2.4 Debit Rencana ........................................................................... 32 2.4.1 Hidrograf ........................................................................ 33 2.4.2 Hidrograf Satuan ............................................................. 34 2.4.3 Pengertian Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) .................... 35 2.4.4 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu (HSS Nakayasu) ...... 36 2.4.5 Hidrograf Satuan Sintetik Snyder (HSS Snyder) .............. 38 2.5 Pembahasan Hasil Penelitian Sebelumnya Pada Judul Yang Sejenis .................................................................... 39 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian ....................................................................... 40 3.2 Jenis Data .................................................................................. 41 3.3 Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 41 3.4 Analisis Data ............................................................................ 41 iii
3.4.1 Uji Konsistensi ............................................................... 41 3.4.2 Penentuan Analisis Frekuensi .......................................... 41 3.4.3 Analisis Curah Hujan ...................................................... 42 3.4.4 Uji Distribusi Frekuensi .................................................. 42 3.4.5 Perhitungan Debit Banjir Rancangan ............................... 42 3.5 Kerangka Penelitian ................................................................... 43 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kondisi Umum DAS Tukad Unda .............................................. 45 4.2 Uji Konsistensi Data Hujan ........................................................ 46 4.3 Penetuan Luas Pengaruh Stasiun Hujan ...................................... 50 4.4 Analisis Hujan Rencana ............................................................ 51 4.4.1 Pemilihan Distribusi Frekuensi ........................................ 52 4.4.2 Analisis Curah Hujan Rencana Dengan Metode Log Person Type III ........................................................ 56 4.4.3 Plotting Data Curah Ke Dalam Kertas Probabilitas .......... 58 4.5 Distribusi Hujan Jam-jaman ....................................................... 62 4.6 Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Nakayasu ............. 64 4.7 Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Snyder ................. 79 4.8 Perhitungan Debit Puncak Terukur Tukad Unda ......................... 92 4.8.1 Analisis Debit Puncak Terukur Dengan Metode Log Person Type III ........................................................ 95 4.8.2 Hasil Perbandingan ......................................................... 97 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................................................ 100 5.2 Saran ......................................................................................... 100 DAFTAR PUSTAKA........................................................................ 101 LAMPIRAN A PETA DAS TUKAD UNDA LAMPIRAN B DATA CURAH HUJAN HARIAN MAKSIMUM LAMPIRAN C DATA DEBIT EKSISTING LAMPIRAN D PERHITUNGAN HSS SNYDER
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Peta DAS Unda ............................................................. 3 Gambar 2.1 Klasifikasi DAS ............................................................ 7 Gambar 2.2 Pengukuran Curah Hujan dengan Metode Poligon Thiessen .......................................................... 14 Gambar 2.3 Pengukuran Curah Hujan dengan Metode Isohyet .......... 15 Gambar 2.4 Contoh Plotting Data Pada Kertas Probabilitas Normal ...................................................... 26 Gambar 2.5 Contoh Plotting Data Pada Kertas Probabilitas Log Normal .................................................................. 27 Gambar 2.5 Contoh Plotting Data Pada Kertas Probabilitas Log Person III .............................................................. 27 Gambar 2.6 Contoh Plotting Data Pada Kertas Probabilitas Gumbel ......................................................................... 28 Gambar 2.7 Bagian-Bagian Hidrograf .............................................. 33 Gambar 2.8 Prinsip Hidrograf Satuan ............................................... 35 Gambar 2.9 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu .............................. 37 Gambar 3.1 Peta DAS Unda ............................................................. 40 Gambar 3.2 Kerangka Penelitian ...................................................... 43 Gambar 4.1 Plotting Distribusi Log Person Type III pada Kertas Probabilitas ....................................................... 59 Gambar 4.2 Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ................. 67 Gambar 4.3 Grafik Hidrograf Banjir Metode Nakayasu .................... 78 Gambar 4.4 Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Snyder ..................... 82 Gambar 4.5 Grafik Hidrograf Banjir Metode Snyder ........................ 91 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Debit Puncak Terukur Tukad Unda Dengan Debit Banjir HSS Snyder dan HSS Nakayasu .............................................................. 98
v
DAFTAR TABEL Tabel Tabel Tabel Tabel
2.1 2.2 2.3 2.4
Tabel 2.5 Tabel 2.6 Tabel 2.7 Tabel 2.8 Tabel 2.9 Tabel 2.10 Tabel 4.1 Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13
Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
4.16 4.17 4.18 4.19 4.20
Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
4.21 4.22 4.23 4.24 4.25
Nilai kritis Q dan R .......................................................... 16 Persyaratan Pemilihan Sebaran Frekuensi ......................... 19 Nilai Variabel Reduksi Gauss ........................................... 20 Faktor Penyimpangan (G) untuk distribusi Log Person III ......................................................................... 22 Rata-Rata Tereduksi (Yn) ................................................. 24 Simpangan Baku Tereduksi (S n ) ....................................... 24 Hubungan antara Kala Ulang Dengan Faktor Reduksi (Yt ) ................................................................... 25 Nilai Kritis Untuk Uji Keselarasan Chi Kuadrat ................ 29 Nilai Delta Kritis Untuk Uji Keselarasan Smirnov – Kolmogorof .................................................... 31 Nilai C pada berbagai topografi dan penggunaan lahan .... 32 Data Curah Hujan Harian Maksimum Untuk Stasiun Besakih, Rendang dan Klungkung ....................... 46 Perhitungan uji RAPS pada stasiun hujan Besakih ........... 48 Perhitungan uji RAPS pada stasiun hujan Rendang .......... 48 Perhitungan uji RAPS pada stasiun hujan Klungkung ....... 49 Hasil Perhitungan uji RAPS pada masing-masing stasiun . 50 Luas Pengaruh Stasiun Hujan terhadap DAS Unda ........... 51 Perhitungan Hujan Rerata Daerah pada masing-masing stasiun dengan Metode Poligon Thiessen ......................... 52 Parameter Statistik Curah Hujan Rerata ........................... 53 Penentuan Jenis Distribusi ............................................... 55 Perhitungan Curah Hujan Dengan Log Person Type III .... 56 Nilai G untuk periode ulang tertentu ................................ 57 Perhitungan Log Person Type III ..................................... 57 Data Curah Hujan dan Probabilitas untuk distribusi Log Peron Type III .......................................................... 58 Pengamatan uji Smirnov-Kolmogorov.............................. 60 Pengujian Distribusi Log Person Type III Dengan Metode Chi Kuadrat ........................................................ 62 Rata-rata curah hujan dari awal sampai dengan jam ke-T . 63 Perhitungan curah hujan effektif ...................................... 63 Distribusi curah hujan tiap jam ........................................ 64 Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu .................... 66 Konsep perhitungan debit banjir dengan hidrograf superposisi ....................................................... 69 Perhitungan HSS Nakayasu Periode Ulang 2 Tahun ......... 69 Perhitungan HSS Nakayasu Periode Ulang 5 Tahun ......... 70 Perhitungan HSS Nakayasu Periode Ulang 10 Tahun ....... 71 Perhitungan HSS Nakayasu Periode Ulang 25 Tahun ....... 73 Perhitungan HSS Nakayasu Periode Ulang 50 Tahun ....... 74 vi
Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
4.26 4.27 4.28 4.29 4.30 4.31 4.32 4.33 4.34 4.35 4.36 4.37 4.38
Tabel 4.39 Tabel 4.40 Tabel 4.41
Tabel 4.42 Tabel 4.43
Perhitungan HSS Nakayasu Periode Ulang 100 Tahun ...... 75 Rekapitulasi Hasil Perhitungan HSS Nakayasu ................ 76 Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Snyder ........................ 81 Perhitungan HSS Snyder Periode Ulang 2 Tahun ............. 83 Perhitungan HSS Snyder Periode Ulang 5 Tahun ............. 84 Perhitungan HSS Snyder Periode Ulang 10 Tahun............ 85 Perhitungan HSS Snyder Periode Ulang 25 Tahun............ 86 Perhitungan HSS Snyder Periode Ulang 50 Tahun............ 87 Perhitungan HSS Snyder Periode Ulang 100 Tahun .......... 88 Rekapitulasi Hasil Perhitungan HSS Snyder..................... 89 Parameter Statistik Debit Puncak Terukur ........................ 92 Penentuan Jenis Distribusi ............................................... 94 Perhitungan Debit Puncak Terukur Dengan Log Person Type III ............................................................... 95 Nilai G untuk periode ulang tertentu ................................ 96 Perhitungan Log Person Type III ..................................... 97 Rekapitulasi Hasil Debit Puncak Terukur Tukad Unda dengan Hasil Debit Banjir HSS Nakayasu dan HSS Snyder .............................................................. 97 Persentase Perbedaan Perhitungan Debit Banjir HSS Snyder Terhadap HSS Nakayasu .............................. 99 Hasil Selisih Perhitungan Debit Banjir HSS Nakayasu dan HSS Snyder dengan Debit Puncak Terukur Tukad Unda ..................................................................... 99
vii
DAFTAR NOTASI A
= Luas penampang.
A
= Luas DAS (km 2 )
A 1 ,A 2 = Luas daerah yang mewakili pos penakar hujan 1,2 𝛼
= Koefisien karakteristik DAS biasanya diambil 2.
Ck
= Koefisien kurtosis.
Cp
= Koefisien yang tergantung pada karakteristik DAS, yang bervariasi antara 0,15 sampai 0,19.
Cs
= Koefisien Skewness.
Ct
= Koefisien yang tergantung kemiringan DAS, yang bervariasi dari 1,4 sampai 1,7.
Cv
= Koefisien varian.
Ef
= Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya
G
= Faktor penyimpangan.
I1 ,I2
= Garis Ishoiet.
KT
= Faktor Frekuensi, nilainya bergantung T dari Variable Reduksi Gauss.
L
= Panjang sungai utama (km)
Lc
= Jarak antara titik kontrol ke titik yang terdekat dengan titik berat DAS (km)
Log X = Rata-rata log curah hujan harian maksimum. m
= Nomor urut.
n
= Jumlah data.
N
= Jumlah tahun pencatatan data hujan.
N
= Jumlah Stasiun
Of
= Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama
P
= Hujan rerata kawasan
P
= Probabilitas
P1,P2, = Curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1,2 P(X i ) = Peluang Empiris
viii
Q
= Debit aliran (m 3 /detik)
Qp
= Debit puncak banjir
Qp
= Debit puncak untuk durasi t D
Q pR
= Debit puncak untuk durasi t r
Re
= Curah hujan efektif (1 mm)
R 24
= Curah hujan efektif dalam sehari
Rt
= Rata-rata curah hujan dari awal sampai dengan jam ke T
RT
= Curah hujan pada jam ke T
S
= Deviasi standar
Sk*
= Nilai kumulatif penyimpanganya terhadap nilai rata-rata
Sk **
= Rascaled Adjusted Partial Sums (RAPS)
Sn
= Reduced standard deviation yang tergantung dari jumlah data
T
= Periode ulang
T 0,3
= Waktu dari puncak banjir sampai 0,3 kali debit puncak (jam)
tD
= Durasi standar dari hujan efektif (jam).
Tp
= Waktu dari permulaan banjir sampai puncak hidrograf (jam)
tp
= Waktu dari titik berat durasi hujan efektif t D ke puncak hidrograf satuan (jam)
t pR
= Waktu dari titik berat durasi hujan tr ke puncak hidrograf satuan (jam)
tr
= Durasi hujan efektif (jam)
Tr
= Satuan waktu dari curah hujan (jam)
tg
= Waktu konsentrasi (jam)
V
= Volume air (m 3 )
X
= Nilai varian ke i
X̅
= Nilai rata-rata varian
X2
= Nilai Chi-kuadrat terhitung
Xi
= Tinggi hujan di tahun ke … (mm)
XT ̅𝑌
= Hujan rencana dengan periode ulang T tahun
Yi
= Data Hujan ke-i
= Data Hujan rerata-i
ix
Yn
= Reduced mean yang juga tergantung dari jumlah data
YT
= Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang Tahun tahunan
Yt
= Reduced variate sebagai fungsi periode ulang “T” Tahun
x
