ANALISIS CURAH HUJAN UNTUK PENDUGAAN DEBIT PUNCAK DENGAN METODE RASIONAL PADA DAS BELAWAN KABUPATEN DELI SERDANG
SKRIPSI
Oleh: FEBRINA GIRSANG 030308039
DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2008
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
2
ANALISIS CURAH HUJAN UNTUK PENDUGAAN DEBIT PUNCAK DENGAN METODE RASIONAL PADA DAS BELAWAN KABUPATEN DELI SERDANG
SKRIPSI
Oleh : FEBRINA GIRSANG 030308039 Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh gelar Sarjana di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing
(Ir.Edi Susanto M.Si)
(Achwil Putra Munir, STP, M.Si)
Ketua
Anggota
DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2007 Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
3
ABSTRACT
Rainfall is the most important input component in the hydrologic process. Some of rainfall characteristics, are intensity (I), duration (t), depth (d) and frequency. Intensity that is related to duration and frequency can be expressed by intensity duration frequency (IDF) curve. IDF curve can be used to calculated floodrate using rational method. In this IDF study, daily rainfall depth was calculated by frequency analysis, which was started by determining the daily maximum mean rainfall, in this case there are three stations were observed at DAS Belawan i.e Bulu Cina, Tandem Hilir and Sei Semayang, then followed by calculating statistical parameter to choose the best distribution. Intensity could be calculated by mononobe method, while coefficient of runoff value was taken from land use data at DAS Belawan. The result of this study indicated that most data was fixed to the log Pearson Type III distribution. Keyword : Rainfall, Intensity, duration, frequency, distribution, and floodrate .
ABSTRAK
Hujan adalah komponen masukan penting dalam proses hidrologi. Karakteristik hujan diantaranya intensitas, durasi, kedalaman, dan frekuensi. Intensitas yang berhubungan dengan durasi dan frekuensi dapat diekspresikan dengan kurva Intensity-Duration-Frequency (IDF). Kurva IDF digunakan untuk menghitung debit puncak dengan metode rasional. Dalam kurva IDF, kedalaman curah hujan harian dihitung dengan analisis frekuensi, dimulai dengan menghitung curah hujan maksimum harian, dalam hal ini ada tiga stasiun yang diamati pada DAS Belawan yaitu Bulu Cina, Tandem Hilir dan Sei Semayang, kemudian dilanjutkan dengan menghitung parameter statistik dan memilih jenis distribusi yang sesuai. Intensitas hujan dapat dihitung dengan metode mononobe sementara nilai koefisien limpasan diperoleh dari jenis tata guna lahan yang ada pada DAS Belawan. Hasilnya diperoleh bahwa jenis distribusi yang sesuai adalah distribusi Log Pearson Type III. Kata kunci: curah hujan, intensitas, durasi, frekuensi, pola distribusi dan debit puncak.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
4
RINGKASAN PENELITIAN
Febrina, “Analisis Curah Hujan untuk Pendugaan Debit Puncak dengan Metode Rasional pada DAS Belawan kabupaten Deli Serdang” di bawah bimbingan Edi Susanto, selaku ketua komisi pembimbing dan Achwil P. Munir selaku anggota komisi pembimbing. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pola distribusi yang tepat dan menghitung debit puncak dengan metode rasional pada DAS Belawan kabupaten Deli Serdang. Dari penelitian yang dilakukan menghasilkan kesimpulan sebagai berikut : Kondisi DAS Belawan Luas total daerah pengaliran sungai Belawan (A) sebesar 439,37 km 2 , panjang sungai 65 km, kemiringan sungai (S) 0,00798 m/m. Ada lima stasiun penakar hujan pada DAS Belawan yaitu Sei Semayang, Tiga Panah, Tandem Hilir, Bulu Cina dan Belawan. Dari kelima stasiun hujan yang ada, stasiun yang mempunyai data yang lengkap hanya stasiun Bulu Cina, Tandem Hilir dan Sei Semayang. Curah hujan di DAS Belawan dapat diwakili oleh ketiga stasiun hujan tersebut. Kondisi tata guna lahan DAS Belawan terdiri dari kawasan hutan primer, hutan mangrove, hutan sekunder, padang rumput, kebun campuran, kelapa sawit, sawah irigasi dan permukiman. Kawasan yang mendominasi adalah perkebunan dan permukiman. Analisis Curah Hujan Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
5
Curah hujan maksimum tertinggi sebesar 155 mm dan curah hujan maksimum terendah 45 mm. Berdasarkan parameter statistika yang diperoleh dan setelah diuji dengan uji Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov, jenis distribusi yang cocok dengan sebaran data curah hujan harian maksimum di wilayah studi adalah distribusi Log Pearson Type III. Besarnya curah hujan rancangan berbagai periode ulang 1, 2, 5, 10, 20, 25, 30, 40, 50, 100, 200, tahun adalah sebesar 47,38 mm; 78,61 mm; 98,97 mm; 112,93 mm; 118,66 mm; 124,82 mm; 131,13 mm; 133,54 mm; 138,52 mm; 143,65 mm; 159,55 mm; dan 174,5 mm. Intensitas Hujan
Salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam penggunaan metode rasional adalah nilai intensitas hujan dengan durasi tertentu harus sama dengan waktu konsentrasi. Hal ini terpenuhi dimana waktu konsentrasi diperoleh sebesar 10,60 jam yang tidak melebihi durasi hujan yang umum terjadi 1-6 jam dan paling maksimum 12 jam. Intensitas hujan yang diperoleh berdasarkan waktu konsentrasi untuk kala ulang sama sebesar 3,5 mm/jam; 5,76 mm/jam; 7,25 mm/jam; 8,28 mm/jam; 8,69 mm/jam; 9,15 mm/jam; 9,61 mm/jam; 9,79 mm/jam; 10,15 mm/jam; 10,53 mm/jam; 11,69 mm/jam; dan 12,79 mm/jam. Debit Puncak
Koefisien limpasan sangat mempengaruhi debit puncak yang terjadi. Pada DAS Belawan koefisien limpasan diperoleh sebesar 0,2122. Hal ini berarti bahwa DAS Belawan dalam kondisi baik. Perubahan tata guna lahan yang terjadi harus bersamaan dengan upaya pelestarian lingkungan. Debit puncak yang diperoleh untuk masing-masing kala ulang sebesar sebesar
95,27 m 3 /detik; 156,78
m 3 /detik; 197,34 m 3 /detik; 225,37 m 3 /detik; 236,53 m 3 /detik; 249,05 m 3 /detik; Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
6
261,57 m 3 /detik; 266,47 m 3 /detik; 276,27 m 3 /detik; 286,61 m 3 /detik; 318,19 m 3 /detik; dan 348,13 m 3 /detik.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
7
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kuta Buluh pada tanggal 01 Pebruari 1986 dari bapak T. Girsang dan Ibu M br Bangun. Penulis merupakan putri ketiga dari empat bersaudara. Tahun 2003 penulis lulus dari SMU Swasta Cahaya Medan dan pada tahun 2003 lulus seleksi masuk USU melalui jalur SPMB. Penulis memilih program studi Teknik Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian. Selama masa kuliah penulis mengikuti beberapa organisasi seperti IMATETA dan KMK pada tahun 2003-2008. Penulis melaksanakan praktek kerja lapangan (PKL) di Pabrik Gula PTPN II Kwala Madu.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
8
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa karena berkat rahmat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Adapun judul dari skripsi ini adalah “ Analisis Curah Hujan untuk Pendugaan Debit Puncak dengan Metode Rasional pada DAS Belawan Kabupaten Deli Serdang “. Penulis mengucapkan terima kasih kepada bapak Ir. Edi Susanto, M.Si dan Bapak Achwil Putra Munir STP, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan saran. Disamping itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada kedua orang tua atas segala dukungannya kepada penulis. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis mengharapkan saran dan kritik untuk kesempurnaan skripsi ini. Sekian dan terima kasih.
Medan, Mei 2008
Penulis
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
9
DAFTAR ISI
ABSTRAK -----------------------------------------------------------------------RINGKASAN PENELITIAN--------------------------------------------------RIWAYAT HIDUP -------------------------------------------------------------KATA PENGANTAR ----------------------------------------------------------DAFTAR ISI
Hal i ii iv v
vi
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR -----------------------------------------------------------DAFTAR LAMPIRAN ----------------------------------------------------------
ix x
PENDAHULUAN Latar Belakang -------------------------------------------------------------Tujuan Penelitian ----------------------------------------------------------Kegunaan Penelitian -------------------------------------------------------
1 6 6
TINJAUAN LITERATUR Siklus Hidrologi -----------------------------------------------------------Daerah Aliran Sungai ( DAS ) -------------------------------------------Analisis Frekuensi ---------------------------------------------------------Distribusi Normal ----------------------------------------------------Distribusi Log Normal ----------------------------------------------Distribusi Log Pearson Type III -----------------------------------Distribusi Gumbel ---------------------------------------------------Uji Kecocokan -------------------------------------------------------------Intensitas Curah Hujan ----------------------------------------------------Waktu Konsentrasi --------------------------------------------------------Koefisien Limpasan -------------------------------------------------------Metode Rasional ------------------------------------------------------------
7 9 10 14 16 18 19 21 23 25 26 28
METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian ---------------------------------------------Bahan Dan Alat ------------------------------------------------------------Metode Penelitian ---------------------------------------------------------Pelaksanaan Penelitian ----------------------------------------------------Pengolahan Data ------------------------------------------------------------
30 30 30 31 32
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi DAS Belawan ----------------------------------------------------Analisis Curah Hujan -----------------------------------------------------Curah Hujan Harian Maksimum -----------------------------------Penentuan Pola Distribusi Hujan-----------------------------------Uji Kecocokan (Goodness of Fit) ----------------------------------------Curah Hujan Rencana -----------------------------------------------------Intensitas Hujan -------------------------------------------------------------
34 35 35 37 39 39 41
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
10
Analisis Debit Banjir ------------------------------------------------------Waktu Konsentrasi --------------------------------------------------Koefisien Limpasan -------------------------------------------------Debit Puncak ----------------------------------------------------------
42 42 43 45
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan -----------------------------------------------------------------Saran -------------------------------------------------------------------------
46 46
DAFTAR PUSTAKA ------------------------------------------------------------
48
LAMPIRAN ----------------------------------------------------------------------
50
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
11
DAFTAR TABEL
Hal 1. Parameter statistik analisis frekuensi --------------------------------------
14
2. Koefisien limpasan berdasarkan fungsi lahan ----------------------------
27
3. Data penggunaan lahan pada DAS Belawan ------------------------------
35
4. Data curah hujan harian makimum tahun 1985-2006 --------------------
37
5. Parameter statistik analisis frekuensi --------------------------------------
37
6. Hasil uji Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov ------------------------
39
7. Parameter statistik analisis frekuensi disribusi Log Pearson Type III --------------------------------------------------------
40
8. Hujan rancangan berbagai periode ulang ---------------------------------
40
9. Intensitas hujan jam-jaman--------------------------------------------------
41
10. Perhitungan koefisien limpasan --------------------------------------------
43
11. Debit puncak DAS Belawan ------------------------------------------------
45
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
12
DAFTAR GAMBAR
Hal 1. Gambar siklus hidrologi -----------------------------------------------------
9
2. Gambar kurva distribusi frekuensi normal --------------------------------
15
3. Distribusi frekuensi hujan DAS Belawan ---------------------------------
38
4. Kurva IDF (Intensity-Duration-Frequency) ------------------------------
42
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
13
DAFTAR LAMPIRAN
Hal 1
Kerangka pemikiran penelitian-----------------------------------------
49
2
Data curah hujan maksimum harian -----------------------------------
50
3
Nilai faktor frekuensi K -------------------------------------------------
52
4
Nilai kritis untuk distribusi Chi-Kuadrat (uji satu sisi) --------------
54
5
Uji kritis Do untuk uji Smirnov-Kolmogorov ------------------------
55
6
Tabel distribusi normal -------------------------------------------------
56
7
Peta DAS Belawan ------------------------------------------------------
57
8
Peta tata guna lahan DAS Belawan ------------------------------------
58
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
14
PENDAHULUAN
Latar Belakang Air merupakan sumber daya alam yang paling berharga, karena tanpa air tidak mungkin terdapat kehidupan. Air tidak hanya dibutuhkan untuk kehidupan manusia, hewan, dan tanaman, tetapi juga merupakan media pengangkutan, sumber energi dan berbagai keperluan lainnya. Pada suatu saat dalam bentuk hujan lebat dan banjir, air juga dapat menjadi benda perusak, menimbulkan kerugian harta dan jiwa, serta menghanyutkan berjuta-juta ton tanah subur. Ilmu yang mempelajari proses yang mengatur kehilangan dan penambahan serta penampungan sumber-sumber air di bumi adalah hidrologi. Dua besaran ekstrim dalam hidrologi adalah besaran maksimum berupa banjir dan besaran minimum berupa kekeringan. Mengingat pentingnya sungai bagi kehidupan manusia, maka keadaan ekstrim alirannya, baik kekeringan maupun banjir tidak dikehendaki. Terutama untuk kasus banjir, perlindungan terhadap berbagai aspek kehidupan di sepanjang sungai perlu diperhatikan. Di dalam analisis hidrologi, salah satu hasil akhir yang sering diharapkan adalah perkiraan besar banjir (hujan) rancangan untuk suatu bangunan hidraulik tertentu (Sri Harto, 1993). Aliran air sangat bergantung kepada kondisi tata guna lahan di permukaan bumi. Bila tidak ada daerah yang bisa menyerap dan daerah yang bisa menahan laju aliran maka pada waktu musim penghujan air akan mengalir langsung ke laut. Pada waktu musim kemarau karena tidak ada lagi hujan maka keberadaan air di suatu tempat tergantung dari kuantitas dan kualitas resapan dan penahan air pada Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
15
waktu musim penghujan. Dengan resapan maupun penahan air yang baik dan optimal maka kebutuhan air dapat terpenuhi di musim kemarau karena masih ada air yang tertampung dan terhenti misalnya : waduk, danau, dan lain-lain serta yang meresap di dalam tanah sehingga membentuk air tanah, sumur, spring, dan lain-lain (Kodoatie dan Syarief, 2005). Daerah aliran sungai (DAS) adalah wilayah tangkapan air hujan yang akan mengalir ke sungai yang bersangkutan. Perubahan fisik yang terjadi di DAS akan berpengaruh langsung terhadap kemampuan retensi DAS terhadap banjir. Retensi DAS dimaksudkan sebagai kemampuan DAS untuk menahan air di bagian hulu. Perubahan tata guna lahan misalnya dari hutan dijadikan perumahan, perkebunan atau lapangan golf akan menyebabkan retensi DAS ini berkurang secara drastis. Seluruh air hujan akan dilepaskan DAS ke arah hilir. Sebaliknya semakin besar retensi suatu DAS semakin baik, karena air hujan dapat dengan baik diresapkan di DAS ini dan secara perlahan-lahan dialirkan ke sungai hingga tidak menimbulkan banjir di hilir (Maryono, 2005). Adanya tekanan penduduk terhadap kebutuhan lahan baik untuk kegiatan pertanian, perumahan, industri, rekreasi, maupun kegiatan lain akan menyebabkan perubahan penggunaan lahan. Perubahan penggunaan lahan yang paling besar pengaruhnya terhadap kelestarian sumber daya air adalah perubahan dari kawasan hutan ke penggunaan lainnya seperti pertanian, perumahan ataupun industri. Kerapatan bangunan yang tinggi misalnya akan mengurangi area peresapan air hujan ke dalam tanah. Kerapatan bangunan (perumahan) ini dipengaruhi oleh meningkatnya jumlah penduduk. Apabila kegiatan tersebut tidak dengan segera dikelola dengan baik, maka akan menyebabkan kelebihan air (banjir) pada saat Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
16
musim hujan dan kekeringan pada saat musim kemarau. Hal ini disebabkan karena perubahan penggunaan lahan yang tidak bijaksana (tidak disertai tindakan konservasi), sehingga hujan yang jatuh sebagian besar akan menjadi aliran permukaan (run off). Kekeringan dan banjir, secara bersamaan maupun terpisah, menjadi pandangan publik yang memilukan. Dalam beberapa dekade terakhir ini, kekeringan berlangsung diberbagai tempat di Indonesia. Akibatnya, jutaan hektar areal pertanian di Jawa dan luar Jawa terancam gagal panen. Sementara masih sangat kental dalam ingatan, musim hujan selalu memaksa orang untuk tergopohgopoh karena datangnya banjir yang meredam berbagai kota. Sejumlah sungai dan pantai di Sumatera Utara dewasa ini dalam kondisi kritis dan mengancam kehidupan masyarakat. Di samping kualitas dan kuantitas air sungainya yang semakin menurun untuk penyediaan air baku pada musim kemarau, hal itu juga menimbulkan bahaya banjir pada musim hujan. Luas daerah pengaliran sungai yang telah kritis di kota Medan lebih kurang 592.000 Ha, tersebar di satuan wilayah sungai (SWS) Wampu-Besitang, SWS BelawanBelumai-Ular, SWS BahBolon, SWS Barumun Kualah, dan SWS Batang GadisBatang Toru. Sedangkan yang rawan terhadap banjir mencapai seluas 115.903 Ha, terdiri dari perkotaan 7.996 Ha, daerah industri 4.549 Ha, dan daerah pertanian atau pedesaan 103.903 Ha, serta sarana transportasi yang rawan banjir terdapat sepanjang 386,40 km. Sungai-sungai yang dalam kondisi kritis antara lain sungai pada SWS Wampu-Besitang dan SWS Belawan-Belumai-Ular, yaitu Sungai Deli, Sungai Percut, dan Sungai Belawan (Anonimous, 2006). Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
17
Menurut Sudjarwadi (1987), banjir adalah aliran atau genangan air yang menimbulkan kerugian ekonomi bahkan kehilangan jiwa. Aliran atau genangan air ini dapat terjadi karena adanya luapan-luapan pada daerah di kanan atau kiri sungai atau saluran akibat alur sungai tidak memiliki kapasitas yang cukup bagi debit aliran yang lewat. Bencana banjir selain akibat kerusakan ekosistem ataupun aspek lingkungan yang tidak terjaga juga disebabkan karena bencana alam itu sendiri seperti curah hujan yang tinggi. Curah hujan sangat berpengaruh pada besarnya debit air yang mengalir pada suatu sungai. Curah hujan yang diperlukan untuk analisis hidrologi adalah curah hujan rata-rata dari seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu (stasiun). Curah hujan ini disebut curah hujan wilayah atau daerah dan dinyatakan dalam mm. Analisis hidrologi memerlukan data curah hujan yang akurat, namun data curah hujan ini sulit untuk diperoleh. Ketidaklengkapan data dapat disebabkan oleh terbatasnya jumlah alat yang dipasang dan tidak semua data tercatat secara lengkap. Dalam perencanaan bangunan pengendali banjir seperti saluran drainase, tanggul dan lain-lain, data masukan curah hujan sangat diperlukan. Ada 3 cara untuk memperkirakan debit banjir yaitu : 1. Cara Statistik (Probabilistik) 2. Cara Satuan hidrograf 3. Cara Empiris (Whistler, Rasional, dll) Metoda rasional sudah dipakai sejak pertengahan abad 19 dan merupakan metoda yang paling sering dipakai untuk perencanaan banjir daerah perkotaan. Walaupun banyak yang mengkritik akurasinya, namun metoda ini tetap dipakai karena Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
18
kesederhanaanya. Metoda ini dipakai untuk DAS yang kecil. Metoda ini juga menunjukkan parameter-parameter yang dipakai metoda perkiraan banjir lainnya yaitu koefisien run off, intensitas hujan, dan luas DAS. Kurva frekuensi intensitaslamanya dipakai untuk perhitungan limpasan (run off) dengan rumus rasional dan untuk perhitungan debit puncak. Luas DAS untuk metoda rasional kurang dari 81 Ha (Dumairy, 1992). Analisis frekuensi adalah prosedur memperkirakan frekuensi suatu kejadian pada masa lalu atau masa yang akan datang. Prosedur tersebut dapat digunakan menentukan hujan rancangan dalam berbagai kala ulang berdasarkan distribusi yang paling sesuai antara distribusi hujan secara teoritis dengan distribusi hujan secara empiris. Dalam analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar hujan, baik yang manual maupun yang otomatis. Analisis frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang. Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu (Suripin, 2004). Sungai Belawan merupakan sumber utama air untuk pengairan pada areal persawahan di daerah aliran sungai tersebut serta untuk keperluan lainnya. Suatu permasalahan yang umum terjadi di areal persawahan adalah mengenai ketersediaan air yang memadai untuk kebutuhan pengairan persawahan dan untuk keperluan lainnya. Hal ini biasanya terjadi pada musim kemarau dimana biasanya jumlah air pada sungai tersebut pada kondisi minimum. Oleh karena itu perlu Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
19
dilakukan pendugaan jumlah debit aliran sungai yang terjadi pada saat tersebut agar dapat dilakukan antisipasi dalam menghadapi keadaan tersebut. Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui pola distribusi frekuensi yang tepat pada DAS Belawan. 2. Untuk menghitung debit puncak aliran sungai pada DAS Belawan dengan menggunakan metoda rasional. Kegunaan Penelitian 1. Sebagai bahan bagi penulis untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. 2. Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
20
TINJAUAN LITERATUR Siklus Hidrologi Siklus hidrologi merupakan proses pengeluaran air dan perubahannya menjadi uap air yang mengembun kembali menjadi air yang berlangsung terusmenerus tiada henti-hentinya. Sebagai akibat terjadinya sinar matahari maka timbul panas. Dengan adanya panas ini maka air akan menguap menjadi uap air dari semua tanah, sungai, danau, telaga, waduk, laut, kolam, sawah dan lain-lain dan prosesnya disebut penguapan (evaporation). Penguapan juga terjadi pada semua tanaman yang disebut transpirasi
(transpiration) (Soedibyo, 2003).
Siklus hidrologi dimulai dengan penguapan air dari laut. Uap yang dihasilkan dibawa oleh udara yang bergerak. Dalam kondisi yang memungkinkan, uap tersebut terkondensasi membentuk awan, pada akhirnya dapat menghasilkan presipitasi. Presipitasi jatuh ke bumi menyebar dengan arah yang berbeda-beda dalam beberapa cara. Sebagian besar dari presipitasi tersebut sementara tertahan pada tanah di dekat tempat ia jatuh, dan akhirnya dikembalikan lagi ke atmosfir oleh penguapan (evaporasi) dan pemeluhan (transpirasi) oleh tanaman. Sebagian air mencari jalanya sendiri melalui permukaan dan bagian atas tanah menuju sungai, sementara lainnya menembus masuk lebih jauh ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah (groundwater). Di bawah pengaruh gaya gravitasi, baik aliran air permukaan (surface streamflow) maupun air dalam tanah bergerak ke tempat yang lebih rendah yang dapat mengalir ke laut. Namun, sejumlah besar air permukaan dan air bawah tanah dikembalikan ke atmosfer oleh penguapan dan pemeluhan (transpirasi) sebelum sampai ke laut ( Linsley, dkk, 1989 ). Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
21
Secara gravitasi (alami) air mengalir dari daerah yang tinggi ke daerah yang rendah, dari gunung-gunung, pegunungan ke lembah, lalu ke daerah lebih rendah, sampai ke daerah pantai dan akhirnya akan bermuara ke laut. Aliran air ini disebut aliran permukaan tanah karena bergerak di atas muka tanah. Aliran ini biasanya akan memasuki daerah tangkapan atau daerah aliran menuju ke sistem jaringan sungai, sistem danau ataupun waduk (Kodoatie dan Syarief, 2005). Sebagian air hujan yang jatuh di permukaan bumi akan menjadi aliran permukaan (surface run off). Aliran permukaan sebagian akan meresap ke dalam tanah menjadi aliran bawah permukaan melalui proses infiltrasi (infiltration), dan perkolasi (percolation), selebihnya terkumpul di dalam jaringan alur sungai (river flow). Apabila kondisi tanah memungkinkan sebagian air infiltrasi akan mengalir kembali ke dalam sungai (river), atau genangan lainnya seperti waduk, danau sebagai interflow. Sebagian dari air dalam tanah dapat muncul lagi ke permukaan tanah sebagai air eksfiltrasi (exfiltration) dan dapat terkumpul lagi dalam alur sungai atau langsung menuju ke laut (Soewarno, 2000). Akibat panas matahari air di permukaan bumi juga akan berubah wujud menjadi gas atau uap dalam bentuk evaporasi dan bila melalui tanaman disebut transpirasi. Air akan diambil oleh tanaman melalui akar-akarnya yang dipakai untuk kebutuhan hidup dari tanaman tersebut, lalu air di dalam tanaman juga akan keluar berupa uap akibat energi panas matahari ( evaporasi ). Proses pengambilan air oleh akar tanaman kemudian terjadinya penguapan dari dalam tanaman disebut sebagai evapotranspirasi (Kodoatie dan Syarief, 2005).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
22
Gambar 1 : siklus hidrologi
Daerah Aliran Sungai Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan daerah dimana semua airnya mengalir ke dalam suatu sungai yang dimaksudkan. Daerah ini umumnya dibatasi oleh batas topografi, yang berarti tidak ditetapkan berdasarkan air bawah tanah karena permukaan air tanah selalu berubah sesuai dengan musim dan tingkat kegiatan pemakaian. Nama sebuah DAS ditandai dengan nama sungai yang bersangkutan dan dibatasi oleh titik kontrol yang umumnya merupakan stasiun hidrometri. Dalam praktek, penetapan batas DAS ini sangat diperlukan untuk menetapkan batas-batas DAS yang akan dianalisis (Sri Harto, 1993). DAS dapat dipandang sebagai bagian dari permukaan bumi tempat air hujan menjadi aliran permukaan dan mengumpul ke sungai menjadi aliran sungai menuju ke suatu titik di sebelah hilir (down stream point) sebagai titik pengeluaran (catchment outlet). Setiap DAS besar yang bermuara ke laut merupakan gabungan dari beberapa DAS sedang (sub DAS) dan sub DAS adalah gabungan dari sub DAS kecil-kecil (Soewarno, 2000).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
23
DAS merupakan ekosistem yang terdiri dari berbagai macam komponen dan terjadi keseimbangan dinamik antara komponen yang merupakan masukan (input) dan komponen yang merupakan keluaran (output), dimana keadaan atau pengaruh yang berlaku pada salah satu bagian didalamnya akan mempengaruhi wilayah secara keseluruhan (Hartono, dkk, 2005). Pengelolaan DAS adalah proses formulasi dan implementasi kegiatan atau program yang bersifat manipulasi sumber daya alam dan manusia yang terdapat di DAS untuk memperoleh manfaat produksi dan jasa tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan sumber daya air dan tanah. Ia mempunyai arti sebagai pengelolaan dan alokasi sumber daya alam di DAS termasuk pencegahan banjir dan erosi, serta perlindungan nilai keindahan yang berkaitan dengan sumber daya alam. Pengelolaan DAS perlu mempertimbangkan aspek-aspek sosial, ekonomi dan kelembagaan yang beroperasi di dalam dan di luar DAS (Asdak, 1995).
Analisis Frekuensi Analisis
frekuensi
adalah
suatu
analisis
data
hidrologi dengan
menggunakan statistika yang bertujuan untuk memprediksi suatu besaran hujan atau debit dengan masa ulang tertentu. Frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai atau dilampaui. Sebaliknya, kala ulang (return period) diartikan sebagai waktu dimana hujan atau debit dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui sekali dalam jangka waktu tersebut. Dalam hal ini tidak berarti bahwa selama jangka waktu ulang tersebut (misalnya T tahun) hanya sekali kejadian yang menyamai atau melampaui, tetapi merupakan
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
24
perkiraan bahwa hujan ataupun debit tersebut akan disamai atau dilampaui K kali dalam jangka panjang L tahun dimana K/L kira-kira sama dengan 1/T (Sri Harto, 1993). Analisis frekuensi atas data hidrologi menurut syarat tertentu untuk data yang bersangkutan, yaitu harus seragam (homogeneous), ‘independent’ dan mewakili (representative). Data yang seragam berarti bahwa data tersebut harus berasal dari populasi yang sama. Dalam arti lain, stasiun pengumpul data yang bersangkutan, baik stasiun hujan atau stasiun hidrometri harus tidak pindah, DAS tidak akan berubah menjadi DAS perkotaan (urban catchment), maupun tidak ada gangguan-gangguan lain yang menyebabkan data yang terkumpul menjadi lain sifatnya. Batasan ‘independence’ disini berarti bahwa besaran data ekstrim tidak terjadi lebih dari sekali. Syarat lain adalah bahwa data harus mewakili untuk perkiraan kejadian yang akan datang, misalnya tidak akan terjadi perubahan akibat tangan manusia secara besar-besaran, dibangun konstruksi yang mengganggu pengukuran, seperti bangunan sadap dan perubahan tata guna tanah(Sri Harto, 1993). Perhitungan data hujan maksimum harian rata-rata DAS harus dilakukan secara benar untuk analisis frekuensi data hujan. Dalam praktek sering kita jumpai perhitungan yang kurang pas, yaitu dengan cara mencari hujan maksimum harian setiap pos hujan dalam satu tahun, kemudian dirata-ratakan untuk mendapatkan hujan DAS. Cara ini tidak logis karena rata-rata hujan dilakukan atas hujan masing-masing pos hujan yang terjadi pada hari yang berlainan. Hasilnya akan jauh menyimpang dari yang seharusnya (Suripin, 2004).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
25
Curah hujan daerah ini harus diperkirakan dari beberapa titik pengamatan curah hujan. Cara-cara perhitungan curah hujan daerah dari pengamatan curah hujan di beberapa titik adalah sebagai berikut. 1) Cara rata-rata aljabar Jika titik pengamatan banyak dan tersebar merata di seluruh daerah dapat digunakan cara ini. Hasil yang diperoleh dengan cara ini tidak berbeda jauh dari hasil yang didapat dengan cara lain. 2)
Cara poligon Thiessen
Jika titik-titik pengamatan di dalam daerah itu tidak tersebar merata, maka perhitungan curah hujan harian ratarata itu dilakukan denga memperhitungkan daerah pengaruh tiap titik pengamatan. 3)
Cara Isohiet
Cara ini adalah cara rasionil yang paling baik jika garis-garis isohiet dapat digambar dengan teliti. Akan tetapi jika titik-titik pengamatan itu banyak dan variasi curah hujan di daerah bersangkutan besar, maka pada pembuatan peta isohiet ini akan terdapat kesalahan pribadi sipembuat peta (Sosrodarsono dan Takeda, 1993).
Makin baik data yang tersedia, dalam pengertian kuantitatif dan kualitatif memberikan kemungkinan penggunaan cara analisis yang diharapkan dapat memberikan hasil perkiraan data hidrologi yang lebih baik, khususnya untuk menetapkan besar hujan atau debit dengan kala ulang tertentu. Kala-ulang (return period) diartikan sebagai waktu hipotetik dimana hujan atau debit dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui sekali dalam jangka waktu tersebut. Jadi, tidak ada pengertian bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur setiap kala-ulang tersebut. Dalam statistik dikenal beberapa jenis distribusi frekuensi dan yang banyak digunakan dalam hidrologi yaitu : 1. Distribusi Normal 2. Distribusi Log-Normal 3. Distribusi Log-Person Type III 4. Distribusi Gumbel Dalam analisis frekuensi data hidrologi baik data hujan maupun data debit sungai terbukti sangat jarang dijumpai seri data yang sesuai dengan distribusi Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
26
normal. Sebaliknya, sebagian besar data hidrologi sesuai dengan tiga distribusi lainnya. Masing-masing distribusi memiliki sifat-sifat khas sehingga setiap data hidrologi harus diuji kesesuaiannya dengan sifat statistik masing-masing distribusi tersebut. Pemilihan distribusi yang tidak benar dapat mengandung kesalahan perkiraan yang cukup besar baik, ‘overestimated’ maupun ‘underestimated’, keduanya tidak diingini. Dengan demikian, jelas bahwa pengambilan salah satu distribusi secara sembarang untuk analisis tanpa pengujian data hidrologi sangat tidak dianjurkan, meskipun dalam praktek harus diakui bahwa besar kemungkinan banyak dilakukan analisis frekuensi dengan menggunakan distribusi tertentu (Sri Harto, 1993). Dalam statistik dikenal beberapa parameter yang berkaitan dengan analisis data yang meliputi: 1) nilai rata-rata (mean), 2) simpangan baku, 3) koefisien variasi, 4) koefisien skewness, 5) koefisien kurtosis.
Tabel 1. Parameter statistik analisis frekuensi Parameter Rata-rata
Simpangan Baku
Koefisien Variasi
Sampel X=
1 n ∑ Xi n i =1
(
)
2 1 n S= log X − log X i Σ n − 1 i −1
Cv =
1
2
S X
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
27
(
n
n∑ Xi − X
Koefisien Skewness
Cs =
)
i =1
(n −1)(n − 2)s 3 n
(
n2 ∑ X i − X
Koefisien Kurtosis
Ck =
3
)
4
i =1
(n −1)(n − 2)(n − 3)s 4
Sumber: Singh, 1992.
Distribusi Normal Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss. Fungsi densitas peluang normal (PDF = probability density function) yang paling dikenal adalah sebagai distribusi normal. PDF distribusi normal dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai beriku t: (x − µ) 2 P' ( X ) = exp − ………………….........….................. (1) 2σ 2 σ 2π 1
dimana : P’(X)
= fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal)
X
= Variabel acak kontiniu
μ
= Rata-rata nilai X
σ
= Simpangan baku dari X.
Analisis kurva normal cukup menggunakan parameter statistik µ dan σ . Bentuk kurvanya simetris terhadap X = µ , dan grafiknya selalu di atas sumbu datar X serta mendekati sumbu datar X dan di mulai dari X = µ + 3 σ dan X = µ - 3 σ , nilai mean = median = modus. Nilai X mempunyai batas -:<X<:+ . Apabila suatu populasi data hidrologi mempunyai distribusi berbentuk distribusi normal, maka
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
28
1)
Kira-kira 68,27 % terletak di daerah satu deviasi standard sekitar nilai rata-ratanya yaitu antara ( µ - σ ) dan ( µ + σ ).
2)
Kira-kira 95,45 % terletak di daerah dua deviasi standard sekitar nilai rata-ratanya yaitu antara ( µ - 2 σ ) dan ( µ + 2 σ ).
3)
Kira-kira 99,73 % terletak di daerah tiga deviasi standard sekitar nilai rata-ratanya yaitu antara ( µ - 3 σ ) dan ( µ + 3 σ )
Luas 68,27% Luas 96, 45 %
Luas 99,73 %
3
σ
2
σ
σ
x
σ
2
σ
3
σ
Gambar 2. Kurva distribusi frekuensi normal
Sedangkan, nilai 50%-nya terletak di daerah antara ( µ -0,6745 σ ) dan ( µ +0,6745 σ ). Rumus yang umum digunakan untuk distribusi normal adalah: XT = X + KT.s …………………………………………...................... (2) di mana: XT = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
29
X = Nilai rata-rata hitung sampel s
= Deviasi standard nilai sampel
KT = Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau yang digunakan periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang (Suripin, 2004). Sifat khas lain yaitu nilai asimetris (koefisien skewness) hampir sama dengan nol dan dengan kurtosis 3 selain itu kemungkinan:
(
)
P x − σ = 15,87%
()
P x = 50%
(
)
P x + σ = 84,14% (Jayadi, 2000).
Distribusi Log Normal Jika variabel acak
Y = Log x terdistribusi secara normal, maka x
dikatakan mengikuti distribusi Log Normal. PDF (probability density function) untuk distribusi normal dalam bentuk rata-rata dan simpangan baku, sebagai berikut: (Y − µ y ) 2 P' ( X ) = exp − X>0……………………….................(3) 2σy 2 σ 2π 1
Y
= LogX
P’(X) = peluang log normal X
= nilai variat pengamatan
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
30
σy
= deviasi standard nilai variat Y
µy
= nilai rata-rata populasi Y
Ini dapat dinyatakan dengan model matematik dengan persamaan : YT
= Y + KTS ………………………………………………......... (4)
dimana: YT
= Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan
Y
= Nilai rata-rata hitung sampel
S
= Standard deviasi nilai sampel
KT
= Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau yang digunakan periode ulang dan tipe model metematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang
(Singh, 1992). Menurut Jayadi (2000), ciri khas statistik distribusi Log Normal adalah nilai asimetris (koefisien skewness, Cs) sama dengan tiga kali nilai koefisien variasi (Cv) dan selalu bertanda positif. Distribusi Log Pearson Type III Parameter penting dalam Log Pearson Type III yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan koefisien kemencengan. Jika koefisien kemencengan sama dengan nol maka distribusi kembali ke distribusi Log Normal. Tidak seperti konsep yang melatar belakangi pemakaian distribusi normal untuk debit puncak, maka probabilitas distribusi Log-Pearson III masih tetap dipakai karena fleksibilitasnya (Suripin, 2004).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
31
Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log Pearson Type III adalah sebagai berikut : 1. Ubah data ke dalam bentuk logaritmis, X = log X 2. Hitung harga rata-rata: Log X =
1 n ∑ log X i ..............................................................................(5) n i =1
3. Hitung harga simpangan baku:
(
)
2 1 n s= log X i − log X ∑ n − 1 i −1
1/ 2
.............................................................(6)
4. Hitung koefisien kemencengan:
(
n
n ∑ log X i − log X Cs =
i =1
(n − 1)(n − 2)s 3
)
3
................................................................... (7)
5. Hitung logaritma hujan dengan periode ulang T: Log XT = log X + K.s ........................................................................... (8) (Linsley, et al, 1975). Menurut Jayadi (2000), ciri khas statistik distribusi Log Pearson Type III adalah: 1. Jika tidak menunjukkan sifat-sifat seperti ketiga distribusi di atas 2. Garis teoritis probabilitasnya berupa garis lengkung. Ada dua cara untuk mengetahui ketepatan distribusi probabilitas data hidrologi yaitu data yang ada diplot pada kertas probabilitas yang sudah desain khusus atau menggunakan skala plot yang melinierkan fungsi distribusi. Suatu garis lurus yang mempresentasikan sebaran data-data yang diplot
kemudian
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
32
ditarik sedemikian rupa berupa garis linier. Metode pengeplotan data dapat dilakukan secara empiris, persamaan yang umum digunakan adalah persamaan Weibull :
Tr =
n +1 ……………………………………………............... (9) m
dimana : m = Nomor urut (peringkat) data setelah diurutkan dari besar ke kecil n = Banyaknya data atau jumlah kejadian (Soedibyo, 2003).
Distribusi Gumbel Menurut Chow (1964), rumus umum yang digunakan dalam metode Gumbel adalah sebagai berikut: X =
X + s.K
...................................................................................(10)
Dengan : X = nilai rata-rata atau mean, s = standard deviasi (simpangan baku) . Faktor frekuensi K untuk nilai-nilai ekstrim Gumbel ditulis dengan rumus berikut ini:
K=
YTr − Yn Sn
.........................................................................................(11)
dimana : Yn
= reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data n
Sn
= reduced standardd deviation yang juga tergantung pada jumlah data
Tr
= Fungsi waktu balik (tahun)
YTr
= reduced variate yang dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
33
YTr
T − 1 = -In − In r …………………………………................ (12) Tr
Ciri khas statistik distribusi Gumbel adalah nilai asimetris (koefisien skewness) sama dengan 1,396 dan dengan kurtosis (Ck) = 5,4002 (Wilson, 1972). Menurut Sri Harto (1993), dalam penelitian disimpulkan bahwa ketidakpastian dalam analisis frekuensi masih sangat besar, tanpa memperhatikan analisis yang dipergunakan. Distribusi Log Normal dan distribusi Log Pearson Type III memberikan hasil yang sama baiknya. Distribusi lainnya cukup baik akan tetapi memberikan ketidakpastian perkiraan frekuensi untuk masing-masing stasiun. Masing-masing distribusi mempunyai sifat yang khas, sehingga data curah hujan harus diuji kecocokannya dengan sifat statistik masing-masing distribusi tersebut. Pemilihan distribusi yang tidak benar dapat menimbulkan kesalahan baik over estimate maupun under estimate (Sri Harto, 2000). Uji kecocokan Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of fittest test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi tersebut. Pengujian parameter yang sering dipakai adalah Chi-Square dan Smirnov Kolmogorov (Suripin, 2004).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
34
1. Uji Chi-Square Uji Chi-Square dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi yang telah dipilih dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang dianalisis. Parameter Xh2 merupakan variabel acak. Parameter X2 yang digunakan dapat dihitung dengan rumus: Xh2 Dimana : Xh2
=
n
(Oi − Ei )2
i =1
Ei
∑
.............................................................. (13)
= parameter Chi-Square terhitung
G
= jumlah sub kelompok
Oi
= jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok i
Ei
= jumlah nilai teoritis pada sub kelompok i
(Suripin, 2004). Menurut Danapriatna dan Setiawan (2005), pada dasarnya uji ini merupakan pengecekan terhadap penyimpangan rerata data yang dianalisis berdasarkan distribusi terpilih. Penyimpangan tersebut diukur dari perbedaan antara nilai probabilitas setiap variant X menurut hitungan distribusi frekuensi teoritik (diharapkan) dan menurut hitungan dengan pendekatan empiris. Teknik pengujiannya yaitu menguji apakah ada perbedaan yang nyata antara data yang diamati dengan data berdasarkan hipotesis nol (H0). Cara memberikan interpretasi terhadap Chi-Square adalah dengan menentukan df atau db (derajat kebebasan). Uji ini digunakan untuk data yang variabelnya tidak dipengaruhi oleh varibel lain dan diasumsikan bahwa sampel dipilih secara acak (Hartono, 2004).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
35
2. Uji Smirnov-Kolmogorov Uji smirnov-kolmogorov digunakan untuk pengujian sampai dimana sebaran data tersebut berdasarkan hipotesis. Uji ini ditegaskan berdasarkan H0: data mengikuti distribusi yang ditetapkan, Ha: data tidak mengikuti distribusi yang ditetapkan (Danapriatna dan Setiawan, 2005). Menurut Wikipedia (2006), dalam statistika, uji Smirnov-Kolmogorov dipakai untuk membedakan dua buah sebaran data yaitu membedakan sebaran berdasarkan data hasil pengamatan sebenarnya dan populasi atau sampel yang diandaikan atau diharapkan. Nilai-nilai parameter populasi yang dipakai untuk menghitung frekuensi yang diharapkan atau frekuensi teoritik ditaksir berdasarkan nilai-nilai statistik sampel. Uji statistik ini dapat dirumuskan: Dn = max { F0(x)-SN(x)} …………………………….............. (14) dimana F0(x) menyatakan sebaran frekuensi kumulatif yaitu sebaran frekuensi teoritik berdasarkan H0. Untuk setiap harga x, F0(x) merupakan proporsi harapan yang nilainnya sama atau lebih kecil dari x. SN(x) adalah sebaran frekuensi kumulatif dari suatu sampel sebesar N pengamatan. Uji ini menitikberatkan pada perbedaan antara nilai selisih yang terbesar. Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov sering disebut uji kecocokan non parametrik, kerena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu Menurut Chakravart, et al (1967), menyatakan bahwa uji smirnov-kolmogorov dipergunakan untuk mengambil keputusan jika sampel tidak diperoleh dari distribusi spesifik. Tujuannya untuk menguji perbedaan distribusi kumulatif dari variabel kontinyu, sehingga merupakan test of goodness of fit. Uji SmirnovFebrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
36
Kolmogorov (KS-tes) mencoba untuk memutuskan jika dua data berbeda secara signifikan.
Intensitas Curah hujan Perhitungan debit banjir dengan metode rasional memerlukan data intensitas curah hujan. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada kurun waktu dimana air tersebut terkonsentrasi. Intensitas curah hujan dinotasikan dengan huruf I dengan satuan mm/jam (Loebis, 1992). Durasi adalah lamanya suatu kejadian hujan. Intensitas hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak begitu luas. Hujan yang meliputi daerah yang luas, jarang sekali dengan intensitas yang tinggi tetapi dapat berlangsung dengan durasi yang cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi yang panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan ditumpahkan dari langit (Sudjarwadi, 1987). Besarnya intensitas curah hujan tidak sama di segala tempat. Hal ini dipengaruhi oleh topografi, durasi dan frekuensi di tempat atau lokasi yang bersangkutan. Ketiga hal ini dijadikan pertimbangan dalam membuat lengkung IDF (Intensity – Duration – Frequency). Lengkung IDF ini digunakan dalam metode rasional untuk menentukan intensitas curah hujan rata–rata dari waktu konsentrasi yang dipilih. Namun pembuatan lengkung IDF ini cukup sulit dan membutuhkan banyak data curah hujan sehingga secara periodik perlu diperbaharui bila ada tambahan data dan hal ini akan memakan waktu yang cukup lama bila dilakukan secara manual. Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
37
Kurva frekuensi intensitas-lamanya adalah kurva yang menunjukkan persamaan dimana t sebagai absis dan I sebagai ordinat. Kurva ini digunakan untuk perhitungan limpasan (run off) dengan rumus rasional dan untuk perhitungan debit puncak dengan menggunakan intensitas curah hujan yang sebanding dengan waktu pengaliran curah hujan dari titik paling atas ke titik yang ditinjau di bagian hilir daerah pengaliran itu (Sosrodarsono dan Takeda, 2003). Intensitas hujan (mm/jam) dapat diturunkan dari data curah hujan harian (mm) empiris menggunakan metode mononobe, intensitas curah hujan (I) dalam rumus rasional dapat dihitung berdasarkan rumus : 2/3
R 24 I = 24 24 t ..............................................................................................(15) dimana: R = Curah hujan rancangan setempat (mm) t = Lamanya curah hujan (jam) I = Intensitas curah hujan (mm/jam) (Loebis, 1992). Waktu Konsentrasi Waktu konsentrasi adalah waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir dari titik terjauh daerah tangkapan hujan ke saluran keluar (outlet) atau waktu yang dibutuhkan oleh air dari awal curah hujan sampai terkumpul serempak mengalir ke saluran keluar (outlet). Waktu konsentrasi (tc = to + td) terdiri dari : a.
Inlet time (to), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dimuka tanah menuju saluran drainase.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
38
b. Conduct time (td), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di sepanjang saluran. (Hasmar, 2002). Salah satu metode untuk memperkirakan waktu konsentrasi adalah rumus yang dikembangkan oleh Kirpich (1940) yang dapat ditulis sebagai berikut :
0,87 xL2 tc= 1000 xS
0 , 385
……………………………….................. (16)
dimana: tc = Waktu konsentrasi dalam jam, L = Panjang sungai dalam Km, S = Kemiringan sungai dalam m/m Durasi hujan yang biasa terjadi 1-6 jam bahkan maksimum 12 jam pun jarang terjadi. Durasi hujan sering dikaitkan dengan waktu konsentrasi sehingga sangat berpengaruh pada besarnya debit yang masuk ke saluran atau sungai. Jika tidak diperoleh waktu konsentrasi sama dengan intensitas hujan maka perlu digunakan metode rasional yang dimodifikasi (Suroso,2006).
Koefisien Limpasan Koefisien ditetapkan sebagai rasio kecepatan maksimum pada aliran air dari daerah tangkapan hujan. Koefisien ini merupakan nilai banding antara bagian hujan yang membentuk limpasan langsung dengan hujan total yang terjadi. Nilai C tergantung pada beberapa karakteristik dari daerah tangkapan hujan, yang termasuk didalamnya : Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
39
a. Relief atau kelandaian daerah tangkapan b. Karakteristik daerah, seperti perlindungan vegetasi, tipe tanah dan daerah kedap air c. Storage atau karakteristik detention lainnya. Besarnya aliran permukaan dapat menjadi kecil, terlebih bila curah hujan tidak melebihi kapasitas infiltrasi. Selama hujan yang terjadi adalah kecil atau sedang, aliran permukaan hanya terjadi di daerah yang impermeabel dan jenuh di dalam suatu DAS atau langsung jatuh di atas permukaan air. Apabila curah hujan yang jatuh jumlahnya lebih besar dari jumlah air yang dibutuhkan untuk evaporasi, intersepsi, infiltrasi, simpanan depresi dan cadangan depresi, maka barulah bisa terjadi aliran permukaan. Apabila hujan yang terjadi kecil, maka hampir semua curah hujan yang jatuh terintersepsi oleh vegetasi yang lebat (Kodoatie dan Sugiyanto, 2002). Pada daerah dimana penggunaan lahan berubah-ubah, nilai dari koefisien limpasan yang digunakan harus mempertimbangkan pembangunan di daerah hulu, untuk daerah tangkapan air pada masa yang akan datang. Hal ini sangat relevan pada situasi dimana daerah tangkapan air di pedesaan mungkin berkembang sebagian atau seluruhnya menjadi daerah tangkapan hujan perkotaan selama dilakukanya perencanaan pelayanan kesejahteraan hidup. Pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam koefisien aliran permukaan (C), yaitu bilangan yang menampilkan perbandingan antara besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran permukaan itu merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
40
fisik suatu DAS. Nilai C berkisar antara 0-1. Nilai C = 0 menunjukkan bahwa semua air hujan terintersepsi dan terinfiltrasi ke dalam tanah, sebaliknya untuk nilai C = 1 menunjukkan bahwa air hujan mengalir sebagai aliran permukaan. Pada DAS yang baik harga C mendekati nol dan semakin rusak suatu DAS maka harga C semakin mendekati satu (Kodoatie dan Sjarief, 2005). Nilai koefisien limpasan berdasarkan fungsi lahan menurut metode rasional disajikan pada tabel 2. Tabel 2. Koefisien limpasan berdasarkan fungsi lahan menurut metode rasional Tata Guna Lahan Hutan Tropis Hutan produksi Semak belukar Sawah-sawah Daerah pertanian, perkebunan Jalan aspal Daerah permukiman Bangunan padat Bangunan terpencar Atap rumah Jalan tanah Lapis keras kerikil batu pecah Lapis keras beton Taman, halaman Tanah lapang, tegalan Kebun, ladang
Nilai C <3 5 7 15 40 95 50-70 70-90 30-70 70-90 13-50 35-70 70-90 5 -25 10-30 0-20
Suripin (2004), menyatakan bahwa jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien aliran permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS yang dapat dihitung dengan n
∑C A persamaan berikut :
CDAS =
i =1 n
i
i
∑A i =1
i
......................................................................................(17) Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
41
dimana : Ai = luas lahan dengan jenis penutup tanah i Ci = koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah i n = jumlah jenis penutup lahan. Metode Rasional Metode rasional adalah metode lama yang masih digunakan hingga sekarang untuk memperkirakan debit puncak (peak discharge). Ide yang melatarbelakangi metode rasional adalah jika curah hujan dengan intensitas I terjadi secara terus-menerus, maka laju limpasan langsung akan bertambah sampai mencapai waktu konsentrasi tc. Waktu konsentrasi tc tercapai ketika seluruh bagian DAS telah memberikan kontribusi aliran di outlet. Laju masukan pada sistem adalah hasil curah hujan dengan intensitas I pada DAS dengan luas A. Nilai perbandingan antara laju masukan dengan laju debit puncak (Qp) yang terjadi pada saat tc dinyatakan sebagai run off coefficient (C) dengan nilai 0<=C<=1 (Chow, 1998). Beberapa asumsi dasar untuk menggunakan metode rasional adalah : 1. Curah hujan terjadi dengan intensitas yang tetap dalam jangka waktu tertentu, setidaknya sama dengan waktu konsentrasi. 2. Limpasan langsung mencapai maksimum ketika durasi hujan dengan intensitas tetap sama dengan waktu konsentrasi. 3. Koefisien run off dianggap tetap selama durasi hujan. 4. Luas DAS tidak berubah selama durasi hujan. (Wanielista, 1990).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
42
Rumus ini adalah rumus yang tertua dan yang terkenal di antara rumusrumus empiris lainnya. Rumus ini banyak digunakan untuk sungai-sungai biasa dengan daerah pengaliran yang luas dan juga untuk perencanaan drainase daerah pengaliran yang relatif sempit. Bentuk umum rumus rasional ini adalah sebagai berikut : Q = 0,2778.C.I.A………………………………………………………..(18) Dimana : Q = Debit banjir maksimum (m3/det) C = Koefisien pengaliran/limpasan I = Intensitas curah hujan rata-rata (mm/jam) A = Luas daerah pengaliran (km2) Arti rumus ini dapat segera diketahui yakni jika terjadi curah hujan selama 1 jam dengan intensitas 1 mm/jam dalam daerah seluas 1 km 2 , maka debit banjir sebesar 0,2778 m 3 /det dan melimpas selama 1 jam ( Sosrodarsono dan Takeda, 2003).
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
43
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi DAS Belawan Kondisi hidrologi kota Medan dipengaruhi oleh 3 DAS utama yaitu DAS Deli, DAS Percut dan DAS Belawan. Hulu sungai Belawan di kabupaten Deli Serdang yaitu Sibolangit dan Kuta Limbaru hingga bermuara pada daerah hilir di kecamatan Hamparan Perak kemudian terus mengalir sampai selat Malaka (Pantai Timur Sumatera Utara). Sungai Belawan dan sungai Deli juga mempunyai peranan yang penting bagi industri di provinsi sumatera utara. Air sungai Belawan diperuntukkan sebagai salah satu sumber air bersih dan kehidupan kota Medan. DAS Belawan terdiri dari beberapa anak sungai yaitu sungai Baharu, sungai Badak dan sungai Paluh Manan dimana sungai Belawan ini sebagian besar melintasi kota medan dan kabupaten Deli Serdang. Ada lima stasiun penakar hujan pada DAS Belawan yaitu Bulu Cina, Tandem Hilir, Sei Semayang, Tiga Panah, dan Belawan. Dari kelima stasiun hujan yang ada hanya tiga stasiun yang mempunyai data yang lengkap yaitu Bulu Cina, Tandem Hilir dan Sei Semayang. Dalam hal ini penulis menggunakan ketiga stasiun di atas. Data kondisi DAS Belawan yang diperoleh dari Dinas Pengairan Kota Medan dan Yayasan Leuser Indonesia adalah sebagai : Luas total daerah pengaliran sungai Belawan (A) = 439,37 km 2 Panjang sungai Belawan = 65 km Kemiringan = 0,00798 m/m
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
44
Kondisi tata guna lahan di DAS Belawan terdiri dari hutan primer, hutan sekunder, hutan mangrove, padang rumput, kebun campuran, kelapa sawit, sawah irigasi dan daerah perkotaan. Pemukiman di DAS Belawan digolongkan pada kawasan dengan kepadatan yang sedang yaitu 15,46 km 2 dari total luas sebesar 439,37 km 2 . Berdasarkan peta tata guna lahan yang ada, DAS Belawan dapat dikelompokkan ke dalam beberapa penggunaan lahan yang luas masing-masing lahan adalah sebagai berikut. Tabel 3. Data penggunaan lahan pada DAS Belawan Jenis penutup tanah
2
A ( km )
Hutan Primer
2.37
Hutan Mangrove
6.92
Hutan Sekunder
5.26
Tanah Terbuka/padang rumput
0.70
Kebun Campuran
387.73
Kelapa Sawit
8.52
Sawah Irigasi
3.23
Daerah Perkotaan
15.46
Total
430.19
Sumber : Yayasan Leuser Indonesia
Dari data di atas dapat diketahui bahwa kondisi tata guna lahan pada DAS Belawan didominasi daerah pertanian dan pemukiman. Analisis Curah Hujan
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
45
Curah Hujan Harian Maksimum Untuk mengetahui besarnya curah hujan rencana yang terjadi di DAS Belawan diperlukan data curah hujan harian selama beberapa tahun terakhir pada stasiun penakar hujan yang terdekat. Data curah hujan harian yang digunakan diperoleh dari Bagian Penelitian Tebu Tembakau Deli (BPTTD) Sampali, Medan yang merupakan data curah hujan harian selama 22 tahun terakhir (1985-2006), dari stasiun penakar hujan Bulu Cina, Tandem Hilir, dan Sei Semayang. Data curah hujan yang diperoleh terlebih dahulu dianalisis untuk mendapatkan data curah hujan harian maksimum. Penentuan data curah hujan maksimum harian ini dilakukan dengan cara menghitung koefisien Thiessen dari masing-masing pos hujan. Setelah itu dicari hujan maksimum setiap tahun pada stasiun Bulu Cina, kemudian pada tanggal, bulan dan tahun yang sama dicari curah hujan harian pada stasiun Tandem Hilir dan Sei Semayang. Masing-masing curah hujan pada tiap stasiun yang diperoleh dikalikan dengan koefisien Thiessennya. Masih dalam tahun yang sama, dicari hujan maksimum tahunan untuk stasiun Tandem Hilir dan Sei Semayang dengan cara di atas. Dari curah hujan ketiga stasiun yang telah diperoleh dicari yang paling maksimum dan itulah curah hujan maksimum harian rata-rata pada tahun tersebut. Untuk tahun berikutnya cara yang sama dilakukan sampai seluruh data yang tersedia, sehingga akan diperoleh 22 buah data hujan harian maksimum DAS. Cara ini sesuai dengan cara yang dianjurkan oleh Sosrodarsono dan Takeda (1993) yang mengatakan jika titik-titik pengamatan di dalam daerah itu tidak tersebar merata, maka dapat digunakan cara poligon Thiessen. Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
46
Setelah dilakukan analisis, diperoleh data curah hujan harian maksimum selama 22 tahun terakhir. Berdasarkan Tabel 4 di bawah diperoleh bahwa curah hujan harian maksimum tertinggi sebesar 155 mm dan curah hujan harian maksimum terendah sebesar 45 mm. Tabel 4. Data curah hujan harian maksimum tahunan periode 1985-2006 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Rmax 45 60 64 67 68 68 71 71 71 72 75 76 80 82 94 94 95 96 100 103 118 155
Penentuan Pola Distribusi Hujan Penentuan pola distribusi atau sebaran hujan dilakukan dengan menganalisis data curah hujan harian maksimum yang diperoleh dengan menggunakan analisis frekuensi. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai untuk masing-masing parameter statistik adalah sebagai berikut. Tabel 5. Parameter statistik analisis frekuensi Parameter
Nilai
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
47
Rata-rata Simpangan Baku
x = 82,95 s = 23,27
Koefisien Variasi
Cv = 0,28
Koefisien Skewness
Cs = 1,43
Koefisien Kurtosis
Ck = 3,33
Berdasarkan hitungan parameter statistik yang diperoleh pada Tabel 5 tersebut ditetapkan bahwa jenis distribusi yang cocok dengan sebaran data curah hujan harian maksimum di wilayah studi adalah distribusi Log Pearson Type III untuk menghitung curah hujan rancangan dengan berbagai kala ulang. Hal ini ditunjukkan oleh nilai parameter statistik yang diperoleh tidak mengikuti pola distribusi untuk ketiga metode lainnya dan penggambaran garis teoritiknya berupa garis lengkung (dapat dilihat pada gambar 3). Hal ini sesuai dengan pernyataan Jayadi (2000), bahwa ciri khas statistik distribusi Log Pearson Type III adalah: 1. Jika tidak menunjukkan sifat-sifat seperti ketiga distribusi yaitu distribusi Gumbel, Normal maupun Log Normal 2. Garis teoritis probabilitasnya berupa garis lengkung. Penggambaran garis teoritiknya dapat dilakukan dengan melakukan pengeplotan data secara empiris dengan metode Weibull. Pengeplotan ini bertujuan untuk mengetahui ketepatan distribusi probabilitas dan penggambaran garis teoritik data hidrologi. Setelah dilakukan pengeplotan, data curah hujan maksimum
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
48
Curah Hujan Maksimum Harian
digambarkan di kertas probabilitas. 1000
100
10
1 95.65%
86.96%
78.26%
69.57%
60.87%
52.17%
43.48%
34.78%
26.09%
17.39%
8.70%
% Probabilitas
Gambar 3. Distribusi frekuensi hujan DAS Belawan Uji Kecocokan (Goodness of Fit) Dari distribusi yang telah diketahui, maka dilakukan uji statistik untuk mengetahui kesesuaian distribusi yang dipilih dengan hasil empiris. Pada penelitian ini, uji statistik dilakukan dengan metode Chi-Square dan SmirnovKolmogorov. Menurut Sri Harto (2000), setiap distribusi mempunyai ciri yang khas sehingga data curah hujan harus diuji kecocokannya dengan metode ChiSquare dan Smirnov-Kolmogorov. Pemilihan distribusi yang tidak benar dapat menimbulkan kesalahan perkiraan yang cukup besar baik over estimate maupun under estimate. Tabel 6. Hasil uji Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov Uji Kecocokan
Nilai Tabel
Nilai Hitung
Chi-Square
3,841
2,0
Smirnov-Kolmogorov
0,276
0,1048
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
49
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa dengan uji Chi-square diperoleh nilai x 2 hitung < x 2 tabel sedangkan Smirnov-Kolmoorov diperoleh nilai D hitung < D tabel sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa H 0 terima. Hal ini berarti bahwa distribusi observasi (pengamatan) dan distribusi teoritis (yang diharapkan) tidak berbeda secara nyata atau dapat dinyatakan pola distribusi yang digunakan sudah tepat yaitu distribusi Log Pearson Type III. Curah Hujan Rencana Berdasarkan analisis frekuensi yang dilakukan pada data curah hujan harian maksimum diperoleh bahwa jenis distribusi yang paling cocok dengan sebaran data curah hujan harian maksimum di daerah aliran sungai Belawan adalah distribusi Log Pearson Type III. Untuk itu, data curah hujan harian maksimum yang diperoleh diubah dalam bentuk logaritmik sehingga parameter statistik berubah sesuai dengan Tabel 7 di bawah ini. Tabel 7. Parameter statistik analisis frekuensi distribusi Log Pearson Type III Parameter
Nilai
Simpangan Baku
x = 1,904 s = 0,1132
Koefisien Variasi
Cv = 0,0594
Koefisien Skewness
Cs = 0,4057
Koefisien Kurtosis
Ck = 1,2576
Rata-rata
Setelah itu, dilakukan penghitungan curah hujan rancangan pada periode ulang tertentu dengan persamaan LogX T = Log x + K .S sehingga:
LogX T = 1,904 + 0,1132 K dimana nilai K dapat dilihat pada lampiran 3.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
50
Berdasarkan persamaan di atas dapat dihitung hujan rancangan untuk berbagai periode ulang. Hujan rancangan ini dapat dilihat pada Tabel 8 berikut. Tabel 8. Hujan rancangan berbagai periode ulang Kala Ulang (Tahun) 1 2 5 10 15 20 25 30 40 50 100 200
Hujan Rancangan (mm) 47.38 78.61 98.97 112.93 118.66 124.82 131.13 133.54 138.52 143.65 159.55 174.5
Intensitas Hujan Untuk mendapatkan intensitas hujan dalam periode 1 jam dari data curah hujan harian maksimum digunakan persamaan 15. Hal ini disebabkan karena data curah hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data curah hujan harian, maka intensitas hujan dapat dihitung dengan rumus mononobe pada persamaan 15 sesuai dengan pernyataan Loebis (1992) bahwa intensitas hujan (mm/jam) dapat diturunkan dari data curah hujan harian empiris menggunakan metode Mononobe. Hasil analisis ditunjukkan dalam Tabel 9 di bawah ini. Tabel 9. Intensitas hujan jam-jaman T (menit) 5 10 15 30 60 120 180 240
1
2
5
10
15
Kala Ulang 20 25
30
40
50
100
200
86.52 142.34 179.21 204.49 214.86 226.02 237.44 241.81 250.83 260.12 288.91 315.98 54.51 89.69 112.92 128.84 135.38 142.41 149.61 152.36 158.04 163.89 182.03 199.09 41.61 68.46 86.20 98.35 103.34 108.71 114.20 116.30 120.64 125.11 138.96 151.98 26.23 43.15 54.32 61.99 65.13 68.51 71.98 73.30 76.03 78.85 87.58 95.78 16.53 27.19 34.24 39.07 41.05 43.18 45.36 46.20 47.92 49.70 55.20 60.37 10.42 17.14 21.58 24.62 25.87 27.21 28.59 29.12 30.20 31.32 34.79 38.05 7.95 13.08 16.47 18.80 19.75 20.77 21.82 22.23 23.05 23.91 26.55 29.04 6.57 10.80 13.60 15.52 16.31 17.15 18.02 18.35 19.03 19.74 21.92 23.98
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
51
360 480 720
5.01 4.14 3.16
8.25 6.81 5.20
10.38 8.57 6.54
11.85 9.78 7.47
12.45 10.28 7.84
13.09 10.81 8.25
13.76 11.36 8.67
14.01 11.57 8.83
14.53 12.00 9.16
15.07 12.44 9.50
16.74 13.82 10.55
18.30 15.11 11.54
Hasil analisis berupa intensitas hujan dengan durasi dan periode ulang tertentu dihubungkan ke dalam sebuah kurva Intensity Duration Frequency (IDF).Kurva IDF menggambarkan hubungan antara dua parameter penting hujan yaitu durasi dan intensitas hujan yang selanjutnya dapat dimanfaatkan untuk menghitung debit puncak dengan metode rasional. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sosrodarsono dan Takeda (2003), yang mengatakan bahwa lengkung Intensity Duration Frequency (IDF) ini digunakan dalam menghitung debit puncak dengan metode rasional untuk menentukan intensitas curah hujan rata-rata dari waktu konsentrasi yang dipilih. Dari Tabel 9 di atas dapat dibuat Intensity Duration Frequency (IDF) seperti Gambar 5 dibawah ini.
Intensitas Hujan (mm/jam)
350 1 Tahun 300
2 Tahun 5 Tahun
250
10 Tahun 200
15 Tahun 20 Tahun
150
25 Tahun 100
30 Tahun 40 Tahun
50
50 Tahun 0 5
10
15
30
60
120 180 240 360 480 720
100 Tahun 200 Tahun
Lama Hujan (menit)
Gambar 4. Kurva IDF (Intensity Duration Frequency) Dari kurva IDF terlihat bahwa intensitas hujan yang tinggi berlangsung dengan durasi pendek. Hal ini menunjukkan bahwa hujan deras pada umumnya berlangsung dalam waktu singkat namun hujan tidak deras (rintik-rintik) Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
52
berlangsung dalam waktu lama. Interpretasi kurva IDF diperlukan untuk menentukan debit banjir rencana mempergunakan metode rasional. Analisis Debit Banjir Waktu Konsentrasi Waktu konsentrasi digunakan untuk menentukan lamanya air hujan mengalir dari hulu sungai hingga ke tempat keluaran DAS. Waktu konsentrasi (tc) dihitung dengan menggunakan rumus Kirpich (1940) pada persamaan (16). Berdasarkan data panjang dan kemiringan sungai sebelumnya, diperoleh nilai waktu konsentrasi sebesar 10,60 jam. Hal ini berarti bahwa waktu yang diperlukan oleh air hujan untuk mengalir dari titik terjauh (hulu) sampai ke tempat keluaran DAS (hilir) sebesar 10,60 jam. Hal ini sesuai dengan pernyataan Suroso (2006) yang menyatakan bahwa durasi hujan yang sering terjadi 1-6 jam bahkan maksimum 12 jam pun jarang terjadi. Durasi hujan sering dikaitkan dengan waktu konsentrasi sehingga sangat berpengaruh pada besarnya debit yang masuk ke saluran atau sungai. Hal ini menunjukkan bahwa durasi hujan dengan intensitas tertentu sama dengan waktu konsentrasi dapat terpenuhi sehingga metode rasional layak digunakan untuk wilayah studi. Koefisien Limpasan Dalam perhitungan debit banjir menggunakan metode rasional diperlukan data koefisien limpasan (run off coefficient). Koefisien limpasan ini diperoleh dengan menghitung data luasan dari masing-masing tata guna lahan yang ada. Luas masing-masing tata guna lahan untuk DAS Belawan diperoleh dari Yayasan Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
53
Leuser Indonesia (YLI). Penghitungan luas lahan ini menggunakan citra satelit sehingga ada sebagian kawasan-kawasan yang sifatnya minoritas tidak terdeteksi oleh satelit. Berdasarkan pada Tabel 3 dapat dihitung nilai koefisien limpasan untuk masing-masing luasan yaitu : Tabel 10. Perhitungan Koefisien Limpasan Jenis penutup tanah Hutan Primer Hutan Mangrove Hutan Sekunder/sangat terdegradasi Tanah Terbuka/padang rumput Kebun Campuran Kelapa Sawit Sawah Irigasi Daerah Perkotaan Total Nilai C
A (km2) 2.37 6.92 5.26 0.7 387.73 8.52 3.23 15.46 430.19 0,2230
C 0.02 0.02 0.05 0.2 0.2 0.4 0.15 0.9 1.64
CxA 0.0474 0.1384 0.263 0.14 38.773 3.408 0.4845 9.276 95.9413
Dari Tabel 10 di atas dan dengan menggunakan persamaan (17) dapat dihitung nilai koefisien limpasan yaitu sebesar 0,2230. Dari nilai koefisien limpasan ini dapat diketahui bahwa 0,2230 dari air hujan yang turun akan melimpas ke permukaan yang kemudian akan mengalir menuju daerah hilir. Nilai koefisien limpasan dapat juga digunakan untuk menentukan kondisi fisik dari suatu DAS. Dari nilai koefisien limpasan sebesar 0,2230 maka dapat dinyatakan bahwa DAS Belawan memiliki kondisi fisik yang baik. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kodoatie dan Syarief (2005), yang mengatakan bahwa angka koefisien aliran permukaan itu merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai C berkisar antara 0-1. Nilai C=0 menunjukkan bahwa semua air hujan terintersepsi dan terinfiltrasi ke dalam tanah, sebaliknya untuk nilai C=1 menunjukkan bahwa air hujan mengalir sebagai aliran
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
54
permukaan. Pada DAS yang baik harga C mendekati nol dan semakin rusak suatu DAS maka harga C semakin mendekati satu. Perubahan tata guna lahan yang terjadi secara langsung mempengaruhi debit puncak yang terjadi pada suatu DAS. Kondisi fisik DAS Belawan saat ini harus dilestarikan melalui upaya peningkatan pelestarian lingkungan agar nilai koefisien limpasan tidak meningkat secara drastis. Debit Puncak Berdasarkan data yang telah diperoleh di atas maka dapat dihitung debit puncak DAS Belawan dengan metode rasional sesuai persamaan (18) untuk berbagai kala ulang tertentu. Lama hujan dengan intensitas tertentu sama dengan waktu konsentrasi. Untuk itu, penulis melakukan
interpolasi terhadap data
intensitas hujan jam-jaman sehingga diperoleh data yang terlihat pada Tabel 11. Tabel 11. Debit puncak di DAS Belawan Kala Ulang (tahun) 1 2 5 10 15 20 25 30 40 50 100 200
Intensitas (mm/jam) 3.5 5.76 7.25 8.28 8.69 9.15 9.61 9.79 10.15 10.53 11.69 12.79
Debit Puncak (m3/detik) 95.27 156.78 197.34 225.37 236.53 249.05 261.57 266.47 276.27 286.61 318.19 348.13
Berdasarkan perhitungan di atas dapat dinyatakan bahwa pada kala ulang 1 tahun selama durasi hujan (waktu konsentrasi) 10,60 jam dengan intensitas hujan 3,5 mm/jam seluas 439,37 km 2 maka debit puncak yang diperoleh pada DAS
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
55
Belawan sebesar 95,27 m 3 /detik. Debit puncak yang diperoleh dapat dijadikan sebagai bahan dasar untuk perencanaan bangunan pengendali banjir, dimana dibangun suatu bangunan pengendali banjir yang dapat menampung debit puncak suatu aliran air sehingga dapat menghemat biaya dan waktu dalam pelaksanaan proyek pembangunan.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan 1. Pola distribusi yang tepat untuk DAS Belawan adalah distribusi Log Pearson Type III 2. Hujan rancangan berbagai periode ulang 1, 2, 5, 10, 20, 25, 30, 40, 50, 100, 200, tahun adalah sebesar 47,38 mm; 78,61 mm; 98,97 mm; 112,93 mm; 118,66 mm; 124,82 mm; 131,13 mm; 133,54 mm; 138,52 mm; 143,65 mm; 159,55 mm; dan 174,5 mm.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
56
3. Waktu yang diperlukan oleh hujan untuk mengalir dari titik terjauh (hulu) sampai ke tempat keluaran DAS (hilir) atau disebut dengan waktu konsentrasi sebesar 10,60 jam. 4. Dari hasil penelitian diperoleh nilai koefisien limpasan (C) sebesar 0,2230 dengan kondisi fisik DAS Belawan baik. 5. Debit puncak DAS Belawan untuk berbagai periode ulang 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 100, 200 tahun sebesar
95,27 m 3 /detik; 156,78
m 3 /detik; 197,34 m 3 /detik; 225,37 m 3 /detik; 236,53 m 3 /detik; 249,05 m 3 /detik; 261,57 m 3 /detik; 266,47 m 3 /detik; 276,27 m 3 /detik; 286,61 m 3 /detik; 318,19 m 3 /detik; dan 348,13 m 3 /detik. Saran
1. Dalam penelitian selanjutnya diharapkan untuk data curah hujan yang hilang/missing data lebih diperhatikan lagi. 2. Dalam
penelitian
selanjutnya
diharapkan
banyak
faktor
yang
diperhitungkan lagi dalam menentukan nilai koefisien limpasan. 3. Upaya pelestarian lingkungan di DAS Belawan lebih ditingkatkan lagi.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
57
DAFTAR PUSTAKA
Anonimous, 2006. Sungai dan Daerah Pantai di Sumatera Utara Kritis. http://www.kompas.com/kompascetak/0506/25/sumbagut/1838636.htm[07 Maret 2007] Asdak, C., 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. UGM–Press, Yogyakarta. Chakravart, N. Laha, and B.Roy, 1967. Handbook of Methods of Applied Statistics. John Wiley and Sons, New York. Chow, V.T., 1964. Handbook of Applied Hydrology. McGraw-Hill Book Company, New York.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
58
Danapriatna, N. dan R. Setiawan, 2005. Pengantar Statistika. Graha Ilmu, Yogyakarta. Dumairy, 1992. Ekonomika Sumberdaya Air, Pengantar ke Hidrolika. BPFE Offset, Yogyakarta. Hartono, 2004. Statistik untuk Penelitian. Pustaka Pelajar Offset, Yogjakarta. Hartono, B.S.S. Maleray, N.M. Farda, dan M. Kamal, 2005. Analisis Data Penginderaan Jauh dan SIG untuk Studi Sumber Daya Air Permukaan DAS Rawa Biru Merauke Papua. http://www.ns.ui.ac.id/seminar2005/Data/J2E-06.pdf [13 Maret 2007] Hassing, J.M., 1995. Hydrology in: Highway and Traffic Engineering Developing Countries. Thegesen, London. Hasmar, H, 2002. Drainase Perkotaan. UII Press, Yogyakarta. Jayadi, R., 2000. Hidrologi I Pengenalan Hidrologi Teknik Sipil. UGM-Press, Yogyakarta. Kartasapoetra, A. G dan M. M. Sutedjo, 1991. Teknologi Pengairan Pertanian Irigasi. Bumi Aksara, Jakarta. Kodoatie, J.R. dan R. Syarief, 2005. Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu. Andi Offset, Yogyakarta. Loebis, J., 1992. Banjir Rencana Untuk Bangunan Air. Departemen Pekerjaan Umum, Chandy Buana Kharisma, Jakarta. Linsley, R.K., M.A. Kohler, J.B. Franzini and H. Paulhus, 1975. Hydrology for Engineers. McGraw-Hill, New York. Linsley, R. K, M. A. Kohler, J. B. Franzini dan H. Pulhus, 1989. Hidrologi Untuk Insinyur. Erlangga, Jakarta. Maryono, A., 2005. Menangani Banjir, Kekeringan, dan Lingkungan. UGM Press, Yogyakarta. Singh, P. V., 1992. Elementary Hydrology. Prentice-Hall Englewood Cliffs, New Jersey. Soedibyo, 2003. Teknik Bendungan. Pradnya Paramita, Jakarta. Soewarno, 2001. Hidrologi Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai. Nova, Bandung. Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
59
Soewarno, 2000. Hidrologi Operasional, PT Citra Aditya Bakti, Bandung. Sosrodarsono, S. dan K. Takeda, 1993. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita, Jakarta. Sri Harto, 2000 Hidrologi Teori Masalah Penyelesaian. Nafiri, Jakarta. Sri Harto, 1993. Analisis Hidrologi. Gramedia, Jakarta. Sudjarwadi, 1987. Teknik Sumber Daya Air. UGM-Press, Yogyakarta. Suripin, 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi Offset, Yogyakarta. Wanielista, M.P., 1990. Hydrology and Water Quality Control. John Wiley & Sons, Florida-USA. Wikipedia, 2006. Uji Smirnov-Kolmogorov. http://su.wikipedia.org/wiki/Uji_Kolmogorov-Smirnov. [04 April 2007] Wilson, E. M., 1972. Engineering Hydrology. Mc-Millan, London.
Lampiran 1
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
60
Mulai
- Data Curah Hujan - Karakteristik DAS - Fungsi Lahan
Data Historis
Data tata guna lahan
Identifikasi / Tata Guna Lahan
Data Curah Hujan Maksimum Harian
Seragam
Perhitungan Parameter Statistik
Tidak
- Nilai rata-rata Curah Hujan (X) - Standar deviasi (Sd) - Koefisien Keragaman (Cv) - Koefisien Kepencengan (Cs) - Koefisien Kurtosis (Ck)
Ya
Klasifikasi Tata Guna Lahan Berdasarkan Fungsinya
Penentuan Fungsi Lahan
Pengukuran Luas Lahan Tiap-Tiap Fungsi Lahan
Pengukuran Luas Seluruh LahanLahan
Penentuan Nilai Koefisien Limpasan (C)Tiap-Tiap Fungsi Lahan
Penentuan Nilai Koefisien Limpasan Lahan (C)
Penentuan Pola Distribusi
Cs = 0; Ck = 3
Tidak
Ya
Ya Distribusi Normal
Tidak
Cs = 3.Cv ; Ck > 0
Cs = 1.396 ; Ck = 5.4002
Tidak
Ya
Distribusi Log Normal
Distribusi Gumbel
Perhitungan nilai Keofisien Limpasan Gabungan
Distribusi Log Person Type III
n
C DAS =
∑ A ×C i
i =1
i
Uji Chi Square & Smirnov Kolmogorov
n
∑A i =1
i
Tidak
Xtabel > Xhitung; Dtabel > Dhitung
Ya Penentuan Distribusi Benar
Perhitungan Hujan Rancangan untuk kala Ulang Tertentu
Perhitungan Intensitas Hujan
Kurva IDF (Intensity Duration Frequency)
Perhitungan Waktu Konsentrasi
Data Panjang dan Kemiringan Sungai
Perhitungan Intensitas Hujan berdasarkan Waktu Konsentrasi Data Luas Lahan
Debit Puncak Q=0.278. C. I. A
Selesai
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
Lampiran 2.
61 Curah Hujan Maksimum Harian Rata-rata
Tahun 1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Bulu Sei Tandem Hujan Kejadian Cina Semayang Hilir harian Bulan Tanggal 0.15 0.25 0.61 rata-rata Hujan maksimum harian rata-rata 5 4 109 33 56 58.76 11 6 40 97 24 44.89 4 26 25 92 59.87 59.87 6 12 103 10 7 22.22 11 18 9 110 17 39.22 2 3 58 102 70.92 70.92 12 10 115 124 48.25 12 10 115 124 48.25 1 9 86 70 85 82.25 82.25 7 1 84 11 40 39.72 2 8 32 75 15 32.70 1 7 70 100 71.50 71.5 1 17 85 45 29 41.69 9 30 76 67 66 68.41 3 18 44 55 73 64.88 68.41 11 2 86 70 30.4 11 2 80 70 29.5 10 15 112 68.32 68.32 6 2 100 61 81 79.66 11 21 21 80 57 57.92 5 28 97 41 85 76.65 79.66 4 9 61 47 87 73.97 10 11 26 60 54 51.84 10 2 59 31 166 117.86 117.86 5 17 98 30 75 67.95 9 17 72 123 89 95.84 3 14 67 28 100 78.05 95.84 7 10 91 12 16.65 4 12 28 96 30 46.50 5 9 82 22 125 94.05 94.05 10 19 77 55 75 71.05 10 26 63 140 44.45 9 18 77 46.97 71.05 5 14 60 14 36 34.46 10 6 30 90 30 45.3 8 10 32 30 52 42.52 45.3 12 24 61 88 43 57.38 11 2 50 100 110 99.60 11 2 50 100 110 99.60 99.6 12 18 75 27 80 66.80 12 31 57 75 40 51.70 12 18 75 27 80 66.80 66.8 7 3 102 55 48.85 2 16 91 125 180 154.7 2 16 91 125 180 154.7 154.7 8 4 75 12 42 39.87 10 24 8 85 10 28.55 9 30 59 40 93 75.58 75.58 12 29 119 135 85 103.45 12 29 119 135 85 103.45 10 24 100 100 92 96.12 103.45 9 14 92 25 60 56.65 7 1 37 120 80 84.35 6 4 78 136 94.66 94.66 4 8 97 62 55 63.60 4 1 13 80 38 45.13 9 27 19 19 92 63.72 63.72 9 20 91 37 70 65.6 8 28 13 67 29 36.39 6 15 67 7 103 74.63 74.63 2 27 105 71 59.06 12 17 64 97 61 71.06 7 5 37 97 64.72 71.06 Febrina Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak 15.3 Dengan Metode Rasional Pada Das 12 Girsang 22: Analisis102 Belawan 11 Kabupaten 7 Deli Serdang, 2008. 97 24.25 USU5Repository 2© 2009 55 93.57 7 137 93.57
62
Lampiran 3. Nilai Faktor frekuensi K untuk Distribusi Log Pearson Type III dengan ‘skewness’ positif
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
63
Lampiran lanjutan. Faktor frekuensi K untuk Distribusi Log Pearson Type III dengan ‘skewness’ negatif
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
64
Lampiran 4. Nilai Kritis untuk Distribusi Chi-Square (Uji Satu Sisi) a derajat kepercayaan dk
0,995
0,99
0,975
0,95
0,05
0,025
0,01
1
0,0000393
0,000157
0,000982
0,00393
3,841
5,024
6,635
0,005 7,879
2
0,0100
0,0201
0,0506
0,103
5,991
7,378
9,210
10,597
3
0,0717
0,115
0,216
0,352
7,815
9,348
11,345
12,838
4
0,207
0,297
0,484
0,711
9,488
11,143
13,277
14,860
5
0,412
0,554
0,831
1,145
11,070
12,832
15,086
16,750
6
0,676
0,872
1,237
1,635
12,592
14,449
16,812
18,548
7
0,989
1,239
1,690
2,197
14,067
16,013
18,475
20,278
8
1,344
1,646
2,180
2,733
15,507
17,535
20,090
21,955
9
1,735
2,088
2,700
3,325
16,919
19,023
21,666
23,589
10
2,156
2,558
3,247
3,940
18,307
20,483
23,209
25,188
11
2,603
3,053
3,816
4,575
19,675
21,920
24,725
26,757
12
3,074
3,571
4,404
5,226
21,026
23,337
26,712
28,300
13
3,565
4,107
5,009
5,892
22,362
24,736
27,688
29,819
14
4,075
4,660
5,629
6,571
23,685
26,119
29,141
31,319
15
4,601
5,229
6,262
7,261
24,996
27,488
30,578
32,801
6
5,142
5,812
6,908
7,962
26,296
28,845
32,000
34,267
17
5,697
6,408
7,564
8,672
27,587
30,191
33,409
35,718
18
6,265
7,015
8,231
9,390
28,869
31,526
34,805
37,156
19
6,844
7,633
8,907
10,117
30,144
32,852
36,191
38,582
20
7,434
8,26
9,591
10,851
31,410
34,170
37,566
39,997
21
8,034
8,897
10,283
11,591
32,671
35,479
38,932
41,401
22
8,643
9,542
10,982
12,338
33,924
36,781
40,289
42,796
23
9,260
10,196
11,698
13,091
36,172
38,076
41,638
44,181
24
9,886
10,856
12,401
13,848
36,415
39,364
42,980
45,558
25
10,520
11,524
13,120
14,611
37,652
40,646
44,314
46,928
26
11,160
12,198
13,844
15,379
38,885
41,923
45,642
48,290
27
11,808
12,879
14,573
16,151
40,113
43,194
46,963
49,645
28
12,461
13,565
15,308
16,928
41,337
44,461
48,278
50,993
29
13,121
14,256
16,047
17,708
42,557
45,722
49,588
52,336
30
13,787
14,953
16,791
18,493
43,773
46,979
50,892
53,672
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
65
Lampiran 5. Nilai Kritis Do untuk uji Smirnov-Kolmogorov Derajat Kepercayaan, α
N 0,20
0,10
0,05
0,01
5
0,45
0,51
0,56
0,67
10
0,32
0,37
0,41
0,49
15
0,27
0,30
0,34
0,40
20
0,23
0,26
0,29
0,36
25
0,21
0,24
0,27
0,32
3
0,19
0,22
0,24
0,29
35
0,18
0,20
0,23
0,27
40
0,17
0,19
0,21
0,25
45
0,16
0,18
0,20
0,24
50
0,15
0,17
0,19
0,23
N>50
1,07 N 0,5
1,22 N 0,5
1,36 N 0,5
1,63 N 0,5
Tabel Sifat-sifat Khas Distribusi Distribusi Normal Log Normal Gumbel
Nilai Cs
Nilai Ck
0
3
3 Cv 1.396
>0 5.4002
Ket : - Jika tidak menunjukkan sifat-sifat distribusi diatas dan garis teoritik probabilitasnya berupa garis lengkung maka distribusinya mengikuti distribusi Log Pearson Type III.
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
66
Lampiran 6. Tabel Distribusi Normal Z 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0 0,0000 0,0398 0,0793 0,1179 0,1554 0,1915
0,01 0,0040 0,0438 0,0832 0,1217 0,1591 0,1950
0,02 0,0080 0,0478 0,0871 0,1255 0,1628 0,1985
0,03 0,0120 0,0517 0,0910 0,1293 0,1664 0,2019
0,04 0,0160 0,0557 0,0948 0,1331 0,1700 0,254
0,05 0,0199 0,0596 0,0987 0,1368 0,1736 0,2088
0,06 0,0239 0,0636 0,1026 0,1406 0,1772 0,2123
0,07 0,0279 0,0675 0,1064 0,1443 0,1808 0,2157
0,08 0,0319 0,0714 0,1103 0,1480 0,1844 0,2190
0,09 0,0359 0,0753 0,1141 0,1517 0,1879 0,2224
0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,2257 0,2580 0,2881 0,3159 0,3413
0,2291 0,2611 0,2910 0,3186 0,3438
0,2324 0,2642 0,2939 0,3212 0,3461
0,2357 0,2673 0,2967 0,3238 0,3485
0,2389 0,2704 0,2995 0,3264 0,3508
0,2422 0,2734 0,3023 0,3289 0,3531
0,2454 0,2764 0,3051 0,3315 0,3554
0,2486 0,2794 0,3078 0,3340 0,3577
0,2517 0,2823 0,3106 0,3365 0,3599
0,2549 0,2852 0,3133 0,3389 0,3621
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
0,3643 0,3849 0,4032 0,4192 0,4332
0,3665 0,3869 0,4049 0,4207 0,4345
0,3686 0,3888 0,4066 0,4222 0,4357
0,3708 0,3907 0,4082 0,4236 0,4370
0,3729 0,3925 0,4099 0,4251 0,4382
0,3749 0,3944 0,4115 0,4265 0,4394
0,3770 0,3962 0,4131 0,4278 0,4406
0,3790 0,3980 0,4147 0,4292 0,4418
0,3810 0,3997 0,4162 0,4306 0,4429
0,3830 0,4015 0,4177 0,4319 0,4441
1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
0,4452 0,4554 0,4641 0,4713 0,4772
0,4463 0,4564 0,4649 0,4717 0,4778
0,4474 0,4573 0,4656 0,4726 0,4783
0,4484 0,4582 0,4664 0,4732 0,4788
0,4495 0,4591 0,4671 0,4738 0,4793
0,4505 0,4599 0,4678 0,4744 0,4798
0,4515 0,4608 0,4686 0,4750 0,4803
0,4525 0,4616 0,4693 0,4756 0,4808
0,4535 0,4625 0,4699 0,4761 0,4812
0,4545 0,4633 0,4706 0,4767 0,4817
2,1 2,2 2,3 2,4 2,5
0,4821 0,4861 0,4893 0,4918 0,4938
0,4826 0,4864 0,4896 0,4920 0,4940
0,4830 0,4868 0,4896 0,4922 0,4941
0,4834 0,4871 0,4901 0,4925 0,4943
0,4838 0,4875 0,4904 0,4927 0,4945
0,4842 0,4878 0,4906 0,4929 0,4946
0,4846 0,4881 0,4909 0,4931 0,4948
0,4850 0,4884 0,4911 0,4932 0,4949
0,4854 0,4887 0,4913 0,4934 0,4951
0,4857 0,4890 0,4916 0,4936 0,4952
2,6 2,7 2,8 2,9 3,0
0,4953 0,4965 0,4974 0,4981 0,4987
0,4955 0,4966 0,4975 0,4982 0,4987
0,4956 0,4967 0,4976 0,4982 0,4987
0,4957 0,4968 0,4977 0,4983 0,4988
0,4959 0,4969 0,4977 0,4984 0,4988
0,4960 0,4970 0,4978 0,4984 0,4989
0,4961 0,4971 0,4979 0,4985 0,4989
0,4962 0,4972 0,4979 0,4985 0,4989
0,4963 0,4973 0,4980 0,4986 0,4990
0,4964 0,4974 0,4981 0,4986 0,4990
3,1 3,2 3,3 3,4
0,4990 0,4993 0,4995 0,4997
0,4991 0,4993 0,4995 0,4997
0,4991 0,4994 0,4995 0,4997
0,4991 0,4994 0,4996 0,4997
0,4991 0,4994 0,4996 0,4997
0,4992 0,4994 0,4996 0,4997
0,4992 0,4994 0,4996 0,4997
0,4992 0,4995 0,4996 0,4997
0,4993 0,4995 0,4996 0,4997
0,4993 0,4995 0,4997 0,4998
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
67
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
68
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009
69
Febrina Girsang : Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang, 2008. USU Repository © 2009