BAB III ANALISA HIDROLOGI

BAB III ANALISA HIDROLOGI

3.1

Data Curah Hujan Data curah hujan yang digunakan untuk analisa hidrologi adalah yang berpengaruh

terhadap daerah irigasi atau daerah pengaliran Sungai Cimandiri adalah stasiun Batu Karut, Stasiun Cimandiri, dan Stasiun Cibodas. Data curah hujan yang diperoleh berupa data curah hujan harian, dari data curah hujan harian tersebut akan diperoleh data curah hujan harian maksimum, data hujan setengah bulanan, data hujan bulanan rata-rata, data hari hujan setengah bulanan, dan data curah hujan rata-rata. Data curah hujan untuk masing-masing stasiun diperoleh selama 10 tahun dengan periode pengamatan dari tahun 1998 – 2007. Data curah hujan harian dari masing-masing stasiun dapat dilihat pada Lampiran 1. Data curah hujan rata-rata dari ketiga stasiun dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Data Curah Hujan Maksimum Sungai Cimandiri No.

Tahun

1

Rata-Rata

Cimandiri

Batu Karut

Cibodas

1998

121.00

83.00

121.00

108.33

2

1999

121.00

101.00

299.00

173.67

3

2000

101.00

83.00

120.00

101.33

4

2001

142.10

94.00

144.00

126.70

5

2002

73.00

104.00

91.00

89.33

6 7

2003 2004

178.50 83.00

95.00 95.00

98.70 70.00

124.07 82.67

8

2005

81.00

54.00

98.00

77.67

9

2006

72.00

54.00

82.00

69.33

10

2007

Rata-Rata

3.2

Stasiun

69.00

80.00

90.00

79.67

104.16

84.30

121.37

103.28

Data Iklim Parameter lain yang diperlukan untuk analisa hidrologi adalah parameter-parameter

yang berasal dari data-data klimatologi, hal ini erat kaitannya dengan penguapan yang terjadi, baik evaporasi maupun transpirasi. Resti Viratami Maretria, 2011 Perencanaan Bendung Tetap Leuwikadu … Universitas Pendidikan Indonesia

| repository.upi.edu III - 1

Data iklim tersebut diambil dari Stasiun Goalpara dengan periode pengamatan dari tahun 2004 – 2007. 3.3

Kondisi Daerah Aliran Sungai Kondisi daerah aliran sungai merupakan parameter penting untuk analisa hidrologi.

Kondisi yang penting untuk dicatat adalah : Luas DAS Sungai Cimandiri untuk Bendung Kubang (Leuwi Kadu) = 206.43km2. untuk lebih jelasnya mengenai DAS Sungai Cimandiri dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Resti Viratami Maretria, 2011 Perencanaan Bendung Tetap Leuwikadu … Universitas Pendidikan Indonesia


Skala 1: 250.000 0

1

2

3

0

2500

5000

7500

4

5

Cm

10000 12500 M



Gambar 3.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) Bendung Leuwi Kadu



3.4

Uji Konsistensi Stasiun Curah Hujan Stasiun Cibodas terletak di luar DAS sehingga perlu adanya uji konsistensi data

curah hujan terhadap stasiun yang berada di dalam DAS. Uji konsistensi data hujan dihitung dengan Metode Lengkung Massa Ganda, yang dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Lengkung Massa Ganda Dari gambar di atas maka uji konsistensi data hujan adalah dengan persamaan berikut (Jarometer Nemec, 1973, Engineering Hydrology, Mc-Graw Hill, hal 179) : H Dengan :

tan α tan α

Hz = Faktor koreksi  = Sudut yang dibentuk oleh garis data hujan absis  = Sudut yang dibentuk oleh garis data hujan yang membelok dengan garis sejajar absis. Absis merupakan jumlah rerata stasiun yang ada



Untuk perhitungannya adalah sebagai berikut : Tabel 3.2 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Stasiun Cimandiri, Batu Karut dan Cibodas Tahun

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Stasiun Pembanding Cimandiri Batu Karut Rata-Rata 3092 2437.5 2764.75 2596 2154.2 2375.10 2280.5 1888.1 2084.30 3216.4 2413 2814.70 2080 1821 1950.50 2093.5 1265 1679.25 2233.5 2183 2208.25 2716 1908 2312.00 1636 1908 1772.00 2077 2258 2167.50

2001

3500

1999 2004 2001 2000 1998 2006 2005 1999 2005 2002 2004 2003 2000 2007 2006 2002 2003 2007

3000 2500 2000

1998

Curah Hujan Stasiun Pembanding Curah Hujan Stasiun Yang Diuji

Gr a

1000

di e

n

1

1500

Gr ad

ie

n

4000 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Rata-rata Stasiun Cibodas (mm)

Stasiun Yang Diuji Cibodas 3366.00 3266.00 2756.00 3583.00 2481.00 2244.90 2997.20 2594.00 2357.00 1853.30

1

No.

500 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Rata-rata Stasiun Cimandiri dan Batu Karut (mm)

Gambar 3.3 Lengkung Massa Ganda Stasiun Cimandiri, Batu Karut dan Cibodas H

tan 45 1 1 tan 45 1



Dilihat dari gambar dan hasil faktor koreksi ternyata Stasiun Cibodas memiliki garis lurus dengan garis stasiun yang lainnya. Hal ini berarti data curah hujan Stasiun Cibodas konsisten dengan data curah hujan stasiun lainnya.

3.5

Perhitungan Curah Hujan Ekstrim

3.5.1 Metode Haspers 1. Curah Hujan Maksimum dengan Return Periode T

Rt Ra Sn µT

Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T Ra = Rata-rata curah hujan maksimum Sn = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun µT =

Standar variabel untuk return periode T (lihat tabel 2.1)

2. Standar Deviasi Sn

1 R R R R 2 µ µ

Dimana : Sn

= Standar deviasi untuk perhitungan n tahun

R1

= Hujan maksimum ke-1

R2

= Hujan maksimum ke-2

Ra

= Rata-rata curah hujan maksimum

µ1 dan µ2 = Standar variabel untuk return periode T



Stasiun

No.

Tahun

1

1998

121.00

83.00

121.00

2

1999

121.00

101.00

299.00

3

2000

101.00

83.00

120.00

4

2001

142.10

94.00

144.00

5

2002

73.00

104.00

91.00

6 7

2003 2004

178.50 83.00

95.00 95.00

98.70 70.00

8

2005

81.00

54.00

98.00

9

2006

72.00

54.00

82.00

10

Cimandiri Batu Karut

2007

Cibodas

69.00

80.00

90.00

Jumlah Rang-1

1041.60 178.50

843.00 104.00

1213.70 299.00

Rang-2

178.50

104.00

299.00

µ -1 Tµ

11.00

11.00

11.00

µ -2 Tµ

5.50

5.50

5.50

µ1

1.35

1.35

1.35

µ2 Ra

0.73 104.16

0.73 84.30

0.73 121.37

Sn

39.07

6.41

65.54

Analisis Curah Hujan Rt

No.

T

µt

1

5

0.64

129.16

88.40

163.31

2

10

1.26

153.39

92.37

203.94

3

20

1.89

178.00

96.41

245.23

4 5

50 100

2.75 3.43

211.60 238.16

101.92 106.27

301.59 346.16


Cibodas

3.5.2 Metode Gumbel

Yt Yn Rt Ra Sx Sn

Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T Ra = Rata-rata curah hujan maksimum Yt = Reduced variate (lihat tabel 2.2) Yn =

Reduced mean (lihat tabel 2.3)

Sn = Reduced standard deviation (lihat tabel 2.4) Sx = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun Resti Viratami Maretria, 2011 Perencanaan Bendung Tetap Leuwikadu … Universitas Pendidikan Indonesia


Sx =

!" #!

Stasiun

No.

Tahun

1

1998

121.00

83.00

121.00

2

1999

121.00

101.00

299.00

3

2000

101.00

83.00

120.00

4

2001

142.10

94.00

144.00

5

2002

73.00

104.00

91.00

6 7

2003 2004

178.50 83.00

95.00 95.00

98.70 70.00

8

2005

81.00

54.00

98.00

9

2006

72.00

54.00

82.00

10


2007

Cibodas

69.00

80.00

90.00

Jumlah Ra

1041.60 104.16

843.00 84.30

1213.70 121.37

Sx

36.16

17.79

66.02

Sn = 0.95

(Tabel Nilai Sn Gumbel)

Yn = 0.50

(Tabel Nilai Yn Gumbel)

Rt = Ra + (((Yt - Yn) * Sx) / Sn)

Analisis Curah Hujan Rt

No.

T

Yt

1

5

1.50

142.42

103.1222

191.2184

2

10

2.25

171.00

117.1802

243.3872

3

20

2.97

198.41

130.665

293.4288

4

50

3.90

233.89

148.1197

358.2025

5

100

4.60

260.48

161.1995

406.7413


Cibodas

3.5.3 Metode Log Pearson III

(((((((( Log Rt Log Rı K Sx Rt eks Log Rt (((((((( Log Rı

∑ Log Ri n



Sx /

n ∑ Log Ri ∑ Log Ri

n 1 n

n ∑ Log Ri (((((((( Log Rı1 Cs

n 1 n 2 Sx 1 1. Stasiun Cimandiri

2

2

3

No.

Tahun

Ri

Log Ri

(Log Ri)

Log Ri - Log Ra

1

1998

121.00

2.0828

4.3380

0.0867

0.0075

0.0007

2

1999

121.00

2.0828

4.3380

0.0867

0.0075

0.0007

3

2000

101.00

2.0043

4.0173

0.0082

0.0001

0.0000

4 5

2001 2002

142.10 73.00

2.1526 1.8633

4.6337 3.4720

0.1565 -0.1328

0.0245 0.0176

0.0038 -0.0023

6

2003

178.50

2.2516

5.0699

0.2555

0.0653

0.0167

7

2004

83.00

1.9191

3.6829

-0.0770

0.0059

-0.0005

8

2005

81.00

1.9085

3.6423

-0.0876

0.0077

-0.0007

9 10

2006 2007

72.00 69.00

1.8573 1.8388

3.4497 3.3814

-0.1388 -0.1573

0.0193 0.0247

-0.0027 -0.0039

1041.60

19.9612

40.0250

0.1801

0.0118

Jumlah

(Log Ri - Log Ra) (Log Ri - Log Ra)

Log Ra = 2.00 Sx = 0.141 Cs = 0.0 Log Ra + (G * Sx) Rt = 10

Analisis Curah Hujan

No.

T

G

Log Rt

Rt

1

5

0.842

2.1152

130.3863

2

10

1.282

2.1775

150.4792

3

20

1.595

2.2217

166.6125

4

50

2.054

2.2867

193.5026

5

100

2.326

2.3252

211.4293

2. Stasiun Batu Karut



No.

Tahun

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Jumlah

2

Ri

Log Ri

(Log Ri)

Log Ri - Log Ra

83.00 101.00 83.00 94.00 104.00 95.00 95.00 54.00 54.00 80.00 843.00

1.9191 2.0043 1.9191 1.9731 2.0170 1.9777 1.9777 1.7324 1.7324 1.9031 19.1560

3.6829 4.0173 3.6829 3.8932 4.0684 3.9114 3.9114 3.0012 3.0012 3.6218 36.7916

-0.0770 0.0082 -0.0770 -0.0230 0.0209 -0.0184 -0.0184 -0.2637 -0.2637 -0.0930

2

3

(Log Ri - Log Ra) (Log Ri - Log Ra) 0.0059 0.0001 0.0059 0.0005 0.0004 0.0003 0.0003 0.0696 0.0696 0.0087 0.1613

-0.0005 0.0000 -0.0005 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 -0.0183 -0.0183 -0.0008 -0.0384

Log Ra = 1.92 Sx = 0.104 Cs = 0.0 Rt = 10

Log Ra + (G * Sx)

Analisis Curah Hujan No.

T

G

Log Rt

Rt

1 2 3 4 5

5 10 20 50 100

0.842 1.282 1.595 2.054 2.326

2.1152 2.1775 2.2217 2.2867 2.3252

130.3863 150.4792 166.6125 193.5026 211.4293

3. Stasiun Cibodas



No.

Tahun

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Jumlah

2

Ri

Log Ri

(Log Ri)

Log Ri - Log Ra

121.00 299.00 120.00 144.00 91.00 98.70 70.00 98.00 82.00 90.00 1213.70

2.0828 2.4757 2.0792 2.1584 1.9590 1.9943 1.8451 1.9912 1.9138 1.9542 20.4537

4.3380 6.1289 4.3230 4.6585 3.8378 3.9773 3.4044 3.9650 3.6627 3.8191 42.1147

0.0867 0.4796 0.0831 0.1622 -0.0371 -0.0018 -0.1510 -0.0049 -0.0823 -0.0419

2

3

(Log Ri - Log Ra) (Log Ri - Log Ra) 0.0075 0.2300 0.0069 0.0263 0.0014 0.0000 0.0228 0.0000 0.0068 0.0018 0.3034

0.0007 0.1103 0.0006 0.0043 -0.0001 0.0000 -0.0034 0.0000 -0.0006 -0.0001 0.1117

Log Ra = 2.05 Sx = 0.176 Cs = 0.0 Rt = 10

Log Ra + (G * Sx)


T

G

Log Rt

Rt

1 2 3 4 5

5 10 20 50 100

0.842 1.282 1.595 2.054 2.326

2.1152 2.1775 2.2217 2.2867 2.3252

130.3863 150.4792 166.6125 193.5026 211.4293

3.5.4 Metode Weduwen Rt Mn R 3 Dimana : Rt =

4

R 3

R 55 Mp

Curah hujan maksimum dengan return periode T

Mn =

Koefisien pengamatan (lihat tabel 2.6)

R70 =

Curah hujan dengan alur periode 70 tahun

RII

=

Mp =

Koefisien pengamatan (lihat tabel 2.6)

Curah hujan absolut maksimum ke-2



1. Stasiun Cimandiri RII = 178.50 mp = 0.705 R70 = 253.19 Rt = mn * R70 Analisis Curah Hujan

No.

T

mn

Rt

1

5

0.602

152.42

2 3

10 20

0.705 0.811

178.50 205.34

4

50

0.940

238.00

5

100

1.050

265.85

2. Stasiun Batu Karut RII = 104.00 mp = 0.705 R70 = 147.52 Rt = mn * R70 Analisis Curah Hujan

No.

T

mn

Rt

1

5

0.602

88.81

2

10

0.705

104.00

3

20

0.811

119.64

4 5

50 100

0.940 1.050

138.67 154.89



3. Stasiun Cibodas RII = mp = R70 = Rt =

299.00 0.705 424.11 mn * R70


T

mn

Rt

1 2 3 4 5

5 10 20 50 100

0.602 0.705 0.811 0.940 1.050

255.32 299.00 343.96 398.67 445.32

3.5.5 Resume Analisa Curah Hujan Ekstrim Sungai Cimandiri Tabel 3.3 Resume Hasil Perhitungan Curah Huja Ekstrim



Ulang

Cimandiri

Batu Karut

Cibodas

Cimandiri

WEDUWEN Batu Karut

Cibodas

1

5

142.42

103.12

191.22

152.42

88.81

255.32

2

10

171.00

117.18

243.39

178.50

104.00

299.00

3

20

198.41

130.66

293.43

205.34

119.64

343.96

4 5

50 100

233.89 260.48

148.12 161.20

358.20 406.74

238.00 265.85

138.67 154.89

398.67 445.32

No.

No.

GUMBEL

Periode

HASPERS

Periode

LOG PEARSON III

Ulang

Cimandiri

Batu Karut

Cibodas

Cimandiri

Batu Karut

Cibodas

1 2

5 10

129.16 153.39

88.40 92.37

163.31 203.94

130.39 150.48

130.39 150.48

130.39 150.48

3

20

178.00

96.41

245.23

166.61

166.61

166.61

4

50

211.60

101.92

301.59

193.50

193.50

193.50

5

100

238.16

106.27

346.16

211.43

211.43

211.43

RATA-RATA CURAH HUJAN EKSTRIM DARI 3 STASIUN (METODE ARITMATIK)

No.

3.6

Periode Ulang

GUMBEL

WEDUWEN

HASPERS

LOG PEARSON III

1

5

145.59

165.51

126.96

130.39

2

10

177.19

193.83

149.90

150.48

3

20

207.50

222.98

173.21

166.61

4

50

246.74

258.44

205.03

193.50

5

100

276.14

288.69

230.20

211.43

Perhitungan Debit Banjir

3.6.1 Metode Haspers A. Rumus 1. Rata-rata kemiringan sungai (i). i 2. Koefisien pengaliran. α

∆H 0.9 L

1 0.012 F .3 1 0.075 F .3

Dimana : F = Catchment Area (daerah tangkapan hujan) dalam km2



3. Lamanya waktu konsentrasi.

t 0.1 L.= i!.1 … … … … … dalam hari atau jam

4. Koefisien reduksi.

1 t 3.7 10!.H I F .3J 1 b t 15 12

5. Hujan selama t jalan dalam mm. Untuk t ≤ 2 jam r

t Rt … … dalam mm t 1 0.0008 260 Rt 2 t

Untuk 2 jam ≤ t ≤ 19 jam

r

Untuk 19 jam ≤t ≤ 30 hari

t Rt … … … dalam mm t 1

r 0.707 Rt t 1 … … … dalam mm

6. Debit (q) per km2

7. Debit rencana

r … … … t dalam jam, atau 3.6 t r qt … … … t dalam hari 86.4 t

qt

Qt α β qt F … … … (m3 / det / km2)

B. Perhitungan



1. METODE HASPERS Luas DAS (F) Panjang Sungai (L) Pj.Sungai Efektif (0,9 × L) Kemiringan Sungai (i) Elevasi 1 (H1) Elevasi 2 (H2) Beda Tinggi (∆H) Koefisien Pengaliran (α) Durasi Curah Hujan (t) Koefisien reduksi (1/β) β

: : : : : : : : : : :

265.22 45.79 41.21 0.00898 750.00 380.00 0.37 0.34 8.76 1.52 0.66

km2 km km m m km jam

A. Hujan dari Metode Haspers Rt Periode (mm) 5 145.59 10 177.19 20 207.50 50 246.74 100 276.14

r (mm) 130.68 159.04 186.25 221.46 247.86

qt (m3/det/km2) 4.14 5.04 5.90 7.02 7.86

QT (m3/det) 243.56 296.42 347.13 412.77 461.96

B. Hujan dari Metode Gumbel Rt Periode (mm) 5 165.51 10 193.83 20 222.98 50 258.44 100 288.69

r (mm) 148.56 173.98 200.14 231.97 259.12

qt (m3/det/km2) 4.71 5.51 6.34 7.35 8.21

QT (m3/det) 276.89 324.27 373.03 432.36 482.96

C. Curah Hujan dari Metode Log Pearson III Rt r Periode (mm) (mm) 5 126.96 113.95 10 149.90 134.55 20 173.21 155.47 50 205.03 184.03 100 230.20 206.62

qt (m3/det/km2) 3.61 4.26 4.93 5.83 6.55

QT (m3/det) 212.39 250.77 289.77 343.01 385.10

D. Curah Hujan dari Metode Weduwen Rt r Periode (mm) (mm) 5 130.39 117.03 10 150.48 135.07 20 166.61 149.55 50 193.50 173.68 100 211.43 189.77

qt (m3/det/km2) 3.71 4.28 4.74 5.51 6.02

QT (m3/det) 218.13 251.74 278.73 323.72 353.71



3.6.2 Metode Melchior

A. Rumus Contoh daerah aliran sungai seluas A = 265.22 km2 dibatasi oleh bentuk elips yang sumbu pendeknya tidak boleh melebihi 2/3 dari sumbu yang terpanjang. Luas ellips adalah : F =( P /4 ) x L1 x L2 Dimana :

F = luas alips, km2 L1 = panjang sumbu besar, km = 25.57 km L2 = panjang sumbu kecil, km = 17.05 km F = P/4 x 25.57 x 17.05 = 342.45 km2

Untuk menentukan waktu yang diperlukan oleh hujan Untuk mencapai titik yang dimaksud dari batas daerah aliran sungai, kemiringan rata-rata Jalan air yang terpanjang harus diketahui. Bagian paling hulu 1/10 dari Jalan air tersebut tidak dihitung.

L = 0,9 L = 0,9 x 45.79 = 41.211 km I = H/1000 l = 370/1000 x 41.211 = 0,00898 L = panjang Jalan air , km H = beda elevasi antara titik yang dimaksud dan titik pada 0,9 L dari Jalan air 370 m



B. Perhitungan 2. METODE MELCHIOR Luas DAS (F) Panjang Sungai (L) Pj.Sungai Efektif (0,9 × L) Kemiringan Sungai (i) Elevasi 1 (H1) Elevasi 2 (H2) Beda Tinggi (H) V Durasi Curah Hujan (t) Koefisien Pengaliran ()

: : : : : : : : : :

265.22 45.79 41.21 0.00898 750.00 380.00 0.37 4.26 9.68 0.34

km2 km km m m km km/jam jam

A. Hujan dari Metode Haspers Periode 5 10 20 50 100

Rt (mm) 145.59 177.19 207.50 246.74 276.14

r (mm) 11.11 13.53 15.84 18.84 21.08

QT (m3/det) 276.45 336.46 394.02 468.52 524.35



B. Hujan dari Metode Gumbel r (mm) 12.64 14.80 17.02 19.73 22.04

QT (m3/det) 314.29 368.06 423.40 490.75 548.18

C. Curah Hujan dari Metode Log Pearson III Rt r Periode (mm) (mm) 5 126.96 9.69 10 149.90 11.44 20 173.21 13.22 50 205.03 15.65 100 230.20 17.57

QT (m3/det) 241.08 284.64 328.91 389.33 437.11

D. Curah Hujan dari Metode Weduwen Rt Periode (mm) 5 130.39 10 150.48 20 166.61 50 193.50

QT (m3/det) 247.59 285.74 316.38 367.44

Periode 5 10 20 50 100

Rt (mm) 165.51 193.83 222.98 258.44 288.69

r (mm) 9.95 11.49 12.72 14.77



100

211.43

16.14

401.48

Tabel 3.4 Grafik Metode Melchior



y = - 2,116x4 + 21,85x3 - 102,9x2 + 206,1x R² = 0,666

5000,00 4500,00 4000,00 3500,00 3000,00

Series1

2500,00

Poly. (Series1)

2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 0

2

4

6

8

10

12

14

16



3.6.3 Resume Debit Banjir Sungai Cimandiri Tabel 3.4 Resume Debit Banjir Sungai Cimandiri

METODE PERIODE ULANG (T) 5 10 20 50 100

HASPERS 243.56 296.42 347.13 412.77 461.96

HASPERS LOG PEARSON GUMBEL III 276.89 212.39 324.27 250.77 373.03 289.77 432.36 343.01 482.96 385.10

WEDUWEN 218.13 251.74 278.73 323.72 353.71

HASPERS 276.45 336.46 394.02 468.52 524.35

MELCHIOR LOG PEARSON III 241.08 284.64 328.91 389.33 437.11

WEDUWEN 247.59 285.74 316.38 367.44 401.48

3.6.4 Debit Banjir Rencana Penetapan debit banjir diambil menurut metode Haspers-Gumbel yaitu pada periode ulang 100 tahun, Q100 = 482.96 m3/det.





BAB III ANALISA HIDROLOGI

Recommend Documents