BAB IV ANALISIS HIDROLOGI

BAB IV ANALISIS HIDROLOGI


4.1

Tinjauan Umum Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena

hidrologi (hydrologic phenomena). Data hidrologi merupakan bahan informasi yang sangat penting dalam pelaksanaan inventarisasi potensi sumber-sumber air, pemanfaatan dan pengelolaan sumber-sumber air yang tepat dan rehabilitasi sumbersumber alam seperti air, tanah dan hutan yang telah rusak. Fenomena hidrologi seperti besarnya : curah hujan, temperatur, penguapan, lama penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan aliran dan konsentrasi sedimen sungai akan selalu berubah menurut waktu. Dengan demikian suatu nilai dari sebuah data hidrologi itu hanya dapat terjadi lagi pada waktu yang berlainan sesuai dengan fenomena pada saat pengukuran nilai itu dilaksanakan. Kumpulan data hidrologi dapat disusun dalam bentuk daftar atau tabel. Sering pula daftar atau tabel tersebut disertai dengan gambar-gambar yang biasa disebut diagram atau grafik, dan dapat disajikan dalam bentuk peta tematik, seperti peta curah hujan dan peta tinggi muka air dengan maksud supaya lebih dapat menjelaskan tentang persoalan yang dipelajari. Secara umum analisis hidrologi merupakan satu bagian analisis awal dalam perancangan bangunan-bangunan hidraulik. Pengertian yang terkandung di dalamnya adalah bahwa informasi dan besaran-besaran yang diperoleh dalam analisis hidrologi merupakan masukan penting dalam analisis selanjutnya. Bangunan hidraulik dalam bidang teknik sipil dapat berupa gorong-gorong, bendung, bangunan pelimpah, tanggul penahan banjir, dan sebagainya. Ukuran dan karakter bangunan-bangunan tersebut sangat tergantung dari tujuan pembangunan dan informasi yang diperoleh dari analisis hidrologi. Sebelum informasi yang jelas tentang sifat-sifat dan besaran hidrologi diketahui, hampir tidak mungkin dilakukan analisis untuk menetapkan berbagai sifat dan besaran hidrauliknya. Demikian juga pada dasarnya bangunanbangunan tersebut harus dirancang berdasarkan suatu standar perancangan yang benar sehingga diharapkan akan dapat menghasilkan rancangan yang memuaskan. LAPORAN TUGAS AKHIR

Perencanaan Teknis Embung Silandak Sebagai Pengendali Banjir Kali Silandak Semarang – Jawa Tengah

IV - 1


Pengertian memuaskan dalam hal ini adalah bahwa bangunan hidraulik tersebut harus dapat berfungsi baik struktural maupun fungsional dalam jangka waktu yang ditetapkan. Analisis hidrologi diperlukan untuk mengetahui karakteristik hidrologi daerah pengaliran Kali Silandak, terutama di lokasi Embung Kali Silandak. Analisis hidrologi digunakan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana pada suatu perencanaan bangunan air. Data untuk penentuan debit banjir rencana pada tugas akhir ini adalah data curah hujan, dimana curah hujan merupakan salah satu dari beberapa data yang dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya debit banjir rencana. Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut : 1.

Menentukan Daerah Aliran Sungai ( DAS ) beserta luasnya.

2.

Menentukan luas pengaruh daerah stasiun-stasiun hujan.

3.

Menentukan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dari data curah hujan yang ada.

4.

Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.

5.

Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana di atas pada periode ulang T tahun.

6.

Membandingkan antara debit air yang tersedia dengan kapasitas Kali Silandak.

4.2 Penentuan Daerah Aliran Sungai Penentuan Daerah Aliran Sungai (DAS) dilakukan berdasar pada peta rupa bumi. DAS Kali Silandak berdasar peta tersebut mempunyai luasan sebesar 8,67 km2, dengan rencana lokasi konservasi berada pada Kali Silandak Kota Semarang. Sedangkan DAS Kali Silandak yang berpengaruh pada lokasi pembangunan tubuh embung adalah seluas 3,52 km2. Penentuan luasan ini dengan menggunakan program AutoCAD. Gambar DAS Kali Silandak dapat dilihat pada Gambar 4.1. 4.3

Curah hujan maksimum harian rata-rata Daerah Aliran Sungai Besarnya curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dihitung dengan metode

Thiessen, di mana pada metode ini mempertimbangkan daerah pengaruh tiap titik pengamatan. Penggunaan metode Thiessen karena kondisi topografi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Stasiun hujan yang berpengaruh

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 2


pada DAS Kali Silandak yaitu stasiun hujan Klimatologi Semarang, stasiun hujan Gunung Pati, dan stasiun hujan Plumbon. Berdasarkan hasil pengukuran dengan AutoCAD, luas pengaruh dari tiap stasiun ditunjukkan pada tabel 4.1. Tabel 4.1. Luas pengaruh stasiun hujan terhadap DAS Kali Silandak

No

Nama Stasiun

Luas DPS (km2)

Koef. Thiessen

1

Klimatologi Semarang (10041E)

2,6589

0,7528

2

Plumbon (10033A)

0,6468

0,1847

3

Gunungpati (10046)

0,2184

0,0625

Luas Total

3,5241

1,0000

Cara yang ditempuh untuk mendapatkan hujan maksimum harian rata-rata DAS adalah sebagai berikut : −

Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu di salah satu pos hujan.

−

Cari besarnya curah hujan pada tanggal-bulan-tahun yang sama untuk pos hujan yang lain.

−

Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yang dipilih.

−

Tentukan hujan maksimum harian (seperti langkah 1) pada tahun yang sama untuk pos hujan yang lain.

−

Ulangi langkah 2 dan 3 setiap tahun.

Dari hasil rata-rata yang diperoleh (sesuai dengan jumlah pos hujan) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang terpilih setiap tahun merupakan hujan maksimum harian DAS untuk tahun yang bersangkutan (Suripin, 2004).

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 3



Gunungpati (10046)

Gambar 4.1. DAS Kali Silandak Bagian Hulu Embung

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 4



Gunungpati (10046)

Gambar 4.2. Luas pengaruh stasiun hujan Metode Thiessen Bagian Hulu Embung

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 5


Tabel 4.2. Perhitungan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS Stasiun Pencatat Hujan

No. Tahun

Tanggal

Meteorologi Smg

Plumbon

Hujan Gunung Pati

Bobot

1

1991

2

1992

3

1993

4

1994

5

1995

6

1996

7

1997

8

1998

9

1999

10

2000

11

2001

26/12/1991 11/02/1991 10/01/1991 11/03/1992 01/05/1992 15/05/1992 29/01/1993 29/01/1993 09/12/2003 09/03/1994 23/03/1994 23/03/1994 13/12/1995 27/12/1995 13/12/1995 24/04/1996 03/12/1996 03/12/1996 19/01/1997 19/01/1997 25/01/1997 21/02/1998 08/05/1998 03/05/1998 15/04/1999 26/12/1999 26/12/1999 22/01/2000 22/01/2000 22/01/2000 26/03/2001 12/04/2001 11/02/2001

Curah Hujan 138 108 27 104 2 21 276 276 0 101 21 21 125 5 125 117 31 31 197 197 69 103 24 25 93 76 76 179 179 179 109 28 42

0,7528 104 81 20 78 2 16 208 208 0 76 16 16 94 4 94 88 23 23 148 148 52 78 18 19 70 57 57 135 135 135 82 21 32

Curah Curah 0,1847 0,0625 Hujan Hujan 86 16 39 2 198 37 36 0 13 2 50 3 45 8 32 2 80 15 1 0 30 6 34 2 214 40 72 5 214 40 72 5 0 0 95 6 46 8 28 2 195 36 66 4 195 36 66 4 85 16 65 4 173 32 20 1 85 16 65 4 22 4 5 0 135 25 39 2 135 25 39 2 119 22 46 3 119 22 46 3 0 0 51 3 35 6 29 2 96 18 20 1 4 1 50 3 61 11 60 4 114 21 110 7 114 21 110 7 118 22 115 7 118 22 115 7 118 22 115 7 5 1 6 0 66 12 51 3 53 10 59 4

RataHarian rata Harian Rata(mm) rata (mm) 122 118 26 89 16 23 252 252 6 86 56 56 114 37 114 92 51 51 173 173 55 86 37 23 85 85 85 164 164 164 83 36 45

LAPORAN TUGAS AKHIR


Hujan Max

IV - 6

122

89

252

86

114

92

173

86

85

164

83


Tabel 4.2. Perhitungan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS (Lanjutan)

12

2002

13

2003

14

2004

15

2005

4.4

01/04/2002 01/04/2002 15/12/2002 16/02/2003 05/02/2003 17/09/2003 13/01/2004 17/02/2004 17/02/2004 26/03/2005 14/10/2005 06/04/2005 06/04/2005

98 98 5 106 33 30 85 29 29 98 98 8 8

74 74 4 80 25 23 64 22 22 74 74 6 6

46 46 42 75 132 0 8 143 143 1 1 80 80

8 8 8 14 24 0 1 26 26 0 0 15 15

50 50 58 0 0 147 8 143 143 1 1 85 85

3 3 4 0 0 9 1 9 9 0 0 5 5

85 85 15 94 49 32 66 57 57 74 74 26 26

Analisis frekuensi curah hujan rencana Data yang digunakan dalam analisis curah hujan rencana adalah intensitas

hujan maksimum harian rata-rata DAS Kali Silandak 30 menit berdasarkan waktu konsentrasi (tc). 4.4.1

Pengukuran Dispersi Tidak semua nilai dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai

rata-ratanya, tetapi kemungkinan ada nilai yang lebih besar atau kecil dari nilai rataratanya. Besarnya dispersi dilakukan dengan pengukuran dispersi, yakni melalui perhitungan parametrik statistik untuk (Xi–X), (Xi–X)2, (Xi–X)3, (Xi–X)4 terlebih dahulu. Dimana : Xi X

= Besarnya curah hujan DAS (mm) = Rata-rata curah hujan maksimum daerah (mm)

Macam pengukuran dispersi antara lain sebagai berikut : 1. Standart Deviasi (S) Perhitungan standar deviasi digunakan Persamaan 2.06. 2. Koefisien Skewness (Cs) Perhitungan koefisien Skewness digunakan Persamaan 2.08 - 2.11. 3. Koefisien Kurtosis (Ck) Perhitungan koefisien kortosis digunakan Persamaan 2.12 – 2.14. 4. Koefisien Variasi (Cv) Perhitungan koefisien variasi digunakan Persamaan 2.07. LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 7

85

94

66

74


Tabel 4.3 menunjukkan beberapa parameter yang menjadi syarat penggunaan suatu metode sebaran. Dari tabel tersebut ditunjukkan beberapa nilai Cs, Cv, dan Ck yang menjadi persyaratan dari penggunaan empat jenis metode sebaran. Hasil perhitungan distribusi hujan dengan metode sebaran Normal dan Log Pearson III dapat dilihat seperti pada Tabel 4.4 - Tabel 4.5. Tabel 4.3. Persyaratan metode sebaran

Parameter

GUMBEL

LOG-PEARSON III

LOGNORMAL

NORMAL

Cs ≈ 1,139

Cs ≠ 0

Cs ≈ 1,137

Cs ≈ 0

Ck ≈ 5,402

Cv ≈ 0,3

Ck ≈ 5,383

Ck ≈ 3

Tabel 4.4. Perhitungan distribusi hujan dengan Metode Sebaran Normal

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Rh Rencana (Xi)(mm) 122 89 252 86 114 92 173 86 85 164 83 85 94 66 74

Jumlah Xrt SD = CS = CK = CV =

1665 111

(Xi - Xrt) 11 -22 141 -25 3 -19 62 -25 -26 53 -28 -26 -17 -45 -37

(Xi - Xrt)2 121 484 19881 625 9 361 3844 625 676 2809 784 676 289 2025 1369

(Xi - Xrt)3 1331 -10648 2803221 -15625 27 -6859 238328 -15625 -17576 148877 -21952 -17576 -4913 -91125 -50653

(Xi - Xrt)4 14641 234256 395254161 390625 81 130321 14776336 390625 456976 7890481 614656 456976 83521 4100625 1874161

0,00

34578

2939232

426668442

49,70 0,13 7,21 0,45

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 8


Tabel 4.5. Perhitungan distribusi hujan dengan Metode Sebaran Log Pearson III

(Log Xi Log Xrt)

(Log Xi Log Xrt)2

(Log Xi Log Xrt)3

(Log Xi Log Xrt)4

2,09

0,07

0,01

0,00

0,00

1

1991

Rh Rencana (Xi) (mm) 122

2

1992

89

1,95

-0,07

0,00

0,00

0,00

3

1993

252

2,40

0,39

0,15

0,06

0,02

1994

86

1,93

-0,08

0,01

0,00

0,00

1995

114

2,06

0,04

0,00

0,00

0,00

6

1996

92

1,96

-0,05

0,00

0,00

0,00

7

1997

173

2,24

0,22

0,05

0,01

0,00

8

1998

86

1,93

-0,08

0,01

0,00

0,00

9

1999

85

1,93

-0,09

0,01

0,00

0,00

10

2000

164

2,21

0,20

0,04

0,01

0,00

11

2001

83

1,92

-0,10

0,01

0,00

0,00

12

2002

85

1,93

-0,09

0,01

0,00

0,00

2003

94

1,97

-0,04

0,00

0,00

0,00

2004

66

1,82

-0,20

0,04

-0,01

0,00

2005

74

1,87

-0,15

0,02

0,00

0,00

Jumlah

30,22

0,00

0,35

0,06

0,03

Log Xrt

2,01

No. Tahun

4 5

13 14 15

Log Xi

(Sumber : Perhitungan)

SD =

0,1583

CS =

0,0878

CK =

4,7095

CV =

0,0786

Tabel 4.6. Rekapitulasi hasil analisa frekuensi

No 1

Jenis Sebaran Normal

Hasil Perhitungan Cs = 0,13 Ck = 7,21

2

Log Normal

3

Log Pearson III

4

Gumbel

Cs = 0,088 Ck = 4,71 Cs = 0,088 Cv = 0,079 Cs = 0,13 Ck = 7,21

Syarat Cs ≈ 0 Ck ≈ 3 Cs ≈ 1,137 Ck ≈ 5,383 Cs ≠ 0 Cv ≈ 0,3 Cs ≈ 1,139 Ck ≈ 5,402

Keterangan Kurang Mendekati Kurang Mendekati Mendekati Kurang Mendekati

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 9


4.4.2

Pemilihan jenis sebaran Dari keempat metode yang digunakan diatas yang paling mendekati adalah

metode sebaran Log Pearson III dengan nilai Cs = 0,088 mendekati persyaratan Cs ≠ 0 dan nilai Cv = 0,079 yang mendekati persyaratan Cv ≈ 0,3. Dari jenis sebaran yang telah memenuhi syarat tersebut perlu diuji kecocokan sebarannya dengan beberapa metode. Hasil uji kecocokan sebaran menunjukkan sebarannya dapat diterima atau tidak. 4.4.3

Ploting Data Plotting data pada kertas probabilitas dilakukan dengan cara mengurutkan data

dari besar ke kecil atau sebaliknya. Penggambaran posisi (plotting positions) yang dipakai adalah cara yang dikembangkan oleh Weilbull dan Gumbel, yaitu :

m x100% n +1

P( Xm) = di mana :

P(Xm) = data yang telah diranking dari besar ke kecil m

= nomor urut

n

= jumlah data = 15 Untuk perhitungan penggambaran posisi data disajikan pada tabel berikut: Tabel 4.7. Perhitungan penggambaran posisi data

Tahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Xi (mm) 122 89 252 86 114 92 173 86 85 164 83 85 94 66 74 Jumlah Rata-rata

Rangking m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Xi terurut (mm) 66 74 83 85 85 86 86 89 92 94 114 122 164 173 252 1.665 111

P (Xm) (%) 6,3 12,5 18,8 25,0 31,3 37,5 43,8 50,0 56,3 62,5 68,8 75,0 81,3 87,5 93,8

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 10


Kemudian data hujan yang telah dirangking di plotting pada kertas probabilitas logaritmik. Dalam kertas probabilitas, simbol titik merupakan nilai curah hujan maksimum harian rata-rata terhadap P (Xm), sedangkan garis lurus merupakan fungsi jenis sebaran dengan periode ulang tertentu, yaitu : Log Xi = Log Xrt + k.SD

Untuk periode ulang 2 tahun, maka : Log Xrt

= 2,01

Standar Deviasi (SD) = 0,158 Karakteristik (k)

= -0,00015

Log Xi

= 2,01 + (-0,00015 x 0,158) = 2,00998

Xi

= 102,33 mm

Untuk periode ulang 100 tahun, maka : Log Xrt

= 2,01

Standar Deviasi (SD) = 0,158 Karakteristik (k)

= 2,327

Log Xi

= 2,01 + (2,327 x 0,158) = 2,3777

Xi

= 238,78 mm

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 11


BWAt POLOTTIIING DATA

Gambar 4.3. Plotting data

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 12


4.4.4

Uji kecocokan sebaran

4.4.4.1 Uji Sebaran Chi-Kuadrat (Chi-Square Test)

Untuk menguji kecocokan sebaran Log Pearson Tipe III dengan metode Uji Chi-Kuadrat (Chi-Square Test), maka dapat dibuat sub kelompok, setiap sub kelompok minimal terdapat lima buah data pengamatan (Soewarno, 1995). Berdasarkan Gambar 4.3 dari plotting data curah hujan maksimum harian rata-rata diatas, apabila nilai peluang dari batas setiap sub kelompok peluang (P) = 0,33 dan data pengamatan (Oi) = 5, maka variabel dari data pengamatan akan terletak sebagai berikut : Sub kelompok 1

X ≤ 91

Sub kelompok 2

91 < X ≤ 112

Sub kelompok 3

112 > X

DK

= n - (p+1) = 15 - (2+1) = 12

E

= n / K = 15 / 3 = 5 Tabel 4.8. Perhitungan uji sebaran chi-kuadrat (f2)

No.

Nilai batas sub kelompok

1 2 3

X ≤ 91 91 < x ≤ 112 112 > x Jumlah

Jumlah Data Oi

Ei

8 2 5 15

5 5 5 15

Oi - Ei

(Oi − Ei ) 2 Ei

3 -3 0

1,80 1,80 0,00 f2 = 3,60 f2 cr = 5,226

Dari hasil perhitungan didapat nilai f2 = 3,6. Nilai ini lebih kecil apabila dibandingkan dengan nilai f2 kritis yang ditunjukkan oleh Tabel 2.8 pada Bab II yaitu dengan derajat kebebasan (DK) sebesar = 12 dan derajat kepercayaan (α) = 95 %, maka didapat nilai f2 kritis = 5,226. (f2) < (f2cr)

Æ

Hipotesa diterima

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 13


4.4.4.2 Uji Sebaran Smirnov-Kolmogorov

Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov sering juga disebut uji kecocokan non parametrik (non parametric test) karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Hasil perhitungan uji kecocokan sebaran dengan SmirnovKolmogorov untuk metode Log Pearson III dapat dilihat pada Tabel 4.9. Tabel 4.9. Perhitungan uji sebaran Smirnov-Kolmogorov

Tahun

Xi

m

P(x) = m/(n+1)

(1)

(2)

(3)

(3)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0,063 0,125 0,188 0,250 0,313 0,375 0,438 0,500 0,563 0,625 0,688 0,750 0,813 0,875 0,938

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Jumlah n Rata-rata SD

66 74 83 85 85 86 86 89 92 94 114 122 164 173 252 = 1665 = 15 = 111 = 49,7

P(x<) (4) = 1 - (3) 0,938 0,875 0,813 0,750 0,688 0,625 0,563 0,500 0,438 0,375 0,313 0,250 0,188 0,125 0,063

f(t) = (XiXrt)/Sx

P'(x)

(5)

(6)

-0,905 -0,744 -0,563 -0,523 -0,523 -0,503 -0,503 -0,443 -0,382 -0,342 0,060 0,105 0,153 0,182 0,227

0,816 0,772 0,713 0,700 0,700 0,693 0,693 0,671 0,649 0,634 0,631 0,629 0,618 0,616 0,603

P'(x<)

D

(7) = 1 - (6) 0,184 0,228 0,287 0,300 0,300 0,307 0,307 0,329 0,351 0,366 0,369 0,371 0,382 0,384 0,397

(8) = 7) - (4) -0,753 -0,647 -0,526 -0,450 -0,387 -0,318 -0,255 -0,171 -0,086 -0,009 0,057 0,121 0,195 0,259 0,335

Dari perhitungan nilai D pada Tabel 4.9, menunjukkan nilai Dmax = 0,335 untuk data pada peringkat m = 15. Dari Tabel 2.9 pada bab II, untuk derajat kepercayaan 5 %, maka diperoleh D0 = 0,34 untuk n = 15. Karena nilai Dmax lebih kecil dari nilai D0 kritis (0,335 < 0,34), maka persamaan distribusi yang diperoleh dapat diterima.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 14


4.4.5 Perhitungan curah hujan rencana dengan Metode Sebaran Log Pearson III

Menghitung curah hujan Metode Log Pearson III dengan Persamaan 2.21 s⁄d Persamaan 2.26 Bab II. Xt

= Hujan periode ulang T tahun

= 2,01

S

= Standar deviasi

= 0,158

Cs

= Koefisien Skewness

= 0,088

k

= koefisien sebaran Tabel 4.10. Nilai k Distribusi Pearson tipe III Cs 0,088

2 -0,0001

5 0,842

Periode Ulang (tahun) 10 25 1,282 1,751

50 2,054

100 2,327

Tabel 4.11. Perhitungan curah hujan rencana metode Log Pearson III untuk periode ulang T tahun No 1 2 3 4 5 6

4.4.6

T (Tahun) 2 5 10 25 50 100

Xrt (log) 2,01 2,01 2,01 2,01 2,01 2,01

S 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158

k Pearson III -0,0001 0,842 1,282 1,751 2,054 2,327

Xt (Log) 2,010 2,143 2,213 2,287 2,335 2,378

(mm) 102 139 163 193 216 238

Konversi Curah Hujan Harian Rencana Ke Curah Hujan Jam-jaman

Curah hujan kawasan diperoleh dari hujan rerata metode Thiessen dengan memperhatikan pengaruh stasiun-stasiun curah hujan pada kawasan tersebut. Pada analisa ini curah hujan rencana diambil stasiun terdekat dengan lokasi proyek, yaitu Stasiun Klimatologi Semarang. Hal ini dikarenakan keseluruhan wilayah Sub DAS Kali Silandak sebagai daerah studi berada pada daerah pengaruh Stasiun Klimatologi Semarang dan dengan asumsi bahwa pola intensitas hujan di DAS Kali Silandak sama dengan pola intensitas hujan di Stasiun Klimatologi Semarang. Untuk mengkonversi data curah hujan harian ke curah hujan jam-jaman dibutuhkan model data curah hujan jam-jaman yang telah ada (diperoleh dari pengukuran curah hujan otomatis) pada stasiun terdekat dengan daerah studi. Model data yang diambil adalah data curah hujan jam-jaman Stasiun Klimatologi Semarang.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 15


Tabel 4.12. Data Hujan Jam-jaman Stasiun Klimatologi Semarang Tanggal 21/12/2005

Tanggal

Waktu

Kedalaman Hujan

Persentase

21/12/2005

15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

(mm) 6,5 3,5 2,7 6,0 1,9 0,2 0,3 0,5 0,1

% 29,95 16,13 12,44 27,65 8,76 0,92 1,38 2,30 0,46

21,7

100,00

Kumulatif

(Sumber : Perhitungan) Tabel 4.13. Data Hujan Jam-jaman Stasiun Klimatologi Semarang Tanggal 28/01/2005

Tanggal

28/01/2006

Kedalaman Hujan

Persentase

(mm)

%

7:00

3,3

6,85

8:00

0,4

0,83

9:00 10:00

6,3 10,0

13,07 20,75

11:00

7,0

14,52

12:00 13:00

3,0 3,0

6,22 6,22

14:00 15:00 16:00 17:00

1,2 9,6 4,2 0,2

2,49 19,92 8,71 0,41

Waktu

Kumulatif

48,2

100,00 (Sumber : Perhitungan)

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 16


Tabel 4.14. Data Hujan Jam-jaman Stasiun Klimatologi Semarang Tanggal 13/03/2006

Tanggal

13/03/2006

Waktu

Kedalaman Hujan

Persentase

21:00 - 22:00 22:00 - 23:00 23:00 - 00:00 00:00 - 01:00 01:00 - 02:00 02:00 - 03:00 03:00 - 04:00 04:00 - 05:00

(mm) 4,3 3,0 2,3 3,2 4,5 2,1 0,2 0,1

% 21,83 15,23 11,68 16,24 22,84 10,66 1,02 0,51

Kumulatif

19,7


Tabel 4.15. Data Hujan Jam-jaman Rata-rata Stasiun Klimatologi Semarang

Persentase Curah Hujan Maksimum Harian

Rata-rata

21/12/2005

28/01/2006

13/03/2006

29,95

6,85

21,83

19,54

16,13 12,44

0,83 13,07

15,23 11,68

10,73 12,40

27,65

20,75

16,24

21,55

8,76 0,92 1,38 2,30 0,46 0,00 0,00

14,52 6,22 6,22 2,49 19,92 8,71 0,41

22,84 10,66 1,02 0,51 0,00 0,00 0,00

15,37 5,94 2,87 1,77 6,79 2,90 0,14

Jumlah


Persentase data hujan jam-jaman rerata Stasiun Klimatologi Semarang inilah yang nantinya digunakan sebagai pola distribusi hujan jam-jaman pada periode ulang tertentu.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 17


Tabel 4.16. Hasil Distribusi Hujan Jam-jaman Periode Ulang 2 Tahunan

Hujan Rencana (mm)

102,326

Distribusi Hujan (%) 19,54 10,73 12,40 21,55 15,37 5,94 2,87

Hujan Jam-jaman (mm) 20,00 10,98 12,68 22,05 15,73 6,07 2,94

1,77

1,81

6,79 2,90

6,95 2,97

0,14


Gambar 4.4. Hyetograph Banjir Rencana Periode Ulang 2 Tahunan

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 18



Hujan Rencana (mm)

139,007

Distribusi Hujan (%) 19,54 10,73 12,40 21,55

Hujan Jam-jaman (mm) 27,17 14,91 17,23 29,95

15,37

21,37

5,94 2,87 1,77 6,79 2,90

8,25 3,99 2,46 9,44 4,04

0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 19



Hujan Rencana (mm)

163,138

Distribusi Hujan (%) 19,54 10,73 12,40 21,55 15,37 5,94 2,87 1,77 6,79 2,90

Hujan Jam-jaman (mm) 31,88 17,50 20,22 35,15 25,08 9,68 4,69 2,88 11,08 4,74

0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 20



Hujan Rencana (mm)

193,49



0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 21



Hujan Rencana (mm)

216,039



0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 22



Hujan Rencana (mm)

238,598



0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 23


4.5

Analisa debit banjir rencana

Analisa hidrologi yang sering dilakukan adalah estimasi kejadian banjir maksimum, terutama karena perencanaan dan perancangan sumber air dan manajemen banjir tergantung dari frekuensi dan besarnya puncak aliran debit. (Suseno Darsono, 2006). Model HEC-HMS dan metode rasional dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya debit banjir rencana. Model HEC – HMS dapat memberikan simulasi hidrologi dari puncak aliran harian untuk perhitungan debit banjir rencana dari DAS (Daerah Aliran Sungai) Kali Silandak yang terletak di kota Semarang, Jawa Tengah. Model HEC-HMS mengemas berbagai macam metode yang digunakan dalam analisa hidrologi. Dalam pengoperasiannya menggunakan basis sistem windows, sehingga model ini menjadi mudah dipelajari dan mudah untuk digunakan, tetapi tetap dilakukan dengan pendalaman dan pemahaman dengan model yang digunakan. Di dalam model ini, terdapat beberapa macam metode hidrograf satuan sintetik. Sedangkan untuk menyelesaikan analisis hidrologi ini digunakan hidrograf satuan sintetik dari SCS (soil conservation service) dengan menganalisa beberapa parameternya, maka hidrograf ini dapat disesuaikan dengan kondisi di Pulau Jawa dan daerah pengaliran Kali Silandak pada khususnya. Sebagai pembanding, dicantumkan perhitungan debit banjir rencana dengan metode rasional. 4.5.1

Model HEC – HMS

4.5.1.1 Basin Model (Model Daerah Tangkapan Air)

Representasi fisik daerah tangkapan air dan sungai terdapat dan tesusun pada basin

model.

Elemen-elemen

hidrologi

berhubungan

dalam

jaringan

yang

mensimulasikan sebuah proses limpasan permukaan langsung (run off). Elemen-elemen yang digunakan untuk mensimulasikan limpasan adalah subbasin, reach, dan junction. Elemen model daerah tangkapan air Kali Silandak dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 24


Gambar 4.10. Subbasin dan pemberian elemen

4.5.1.1.1 Reservoir (Penampung air)

Reservoir adalah pemodelan tampungan air yang akan direncanakan. Metode yang digunakan adalah Elevation-Area-Discharge yang terdiri dari beberapa parameter yaitu elevation (ketinggian elevasi muka air embung), Area (luas genangan permukaan berdasarkan elevasi muka air embung), Discharge (jumlah debit air yang keluar dari embung berdasarkan elevasi muka air embung).

Gambar 4.11. Parameter Reservoir LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 25


Gambar 4.12. Hubungan elevasi terhadap luas permukaan genangan

Gambar 4.13. Hubungan elevasi terhadap volume tampungan LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 26


Gambar 4.14. Hubungan elevasi terhadap debit

4.5.1.1.2 Sub-basin Loss Rate Method (Proses kehilangan air)

Loss Rate Method merupakan cara menghitung kehilangan air yang terjadi melalui proses infiltrasi. Ada 5 metode perhitungan infitrasi disertakan, pada Tugas Akhir ini digunakan cara perhitungan dari SCS. SCS mengembangkan parameter curve number empiris yang mengasumsikan berbagai faktor dari lapisan tanah, tata guna lahan, dan porositas untuk menghitung total limpasan curah hujan (Ponce and Hawkins, 1996). SCS Curve Number terdiri dari beberapa parameter yang harus diinput yaitu initial loss atau nilai infiltrasi awal, SCS Curve Number, dan imperviousness (kekedapan air). Untuk nilai infiltrasi awal dan SCS Curve Number menyediakan tabel yang dapat dilihat pada lampiran.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 27


Gambar 4.15. SCS Curve Number

4.5.1.1.3 Sub-basin Transform (transformasi hidrograf satuan limpasan)

Unit hidrograf merupakan metode yang sangat familiar dan dapat diandalkan. Di HEC-HMS, hidrograf SCS dapat digunakan dengan mudah, parameter utama yang dibutuhkan adalah waktu lag yaitu tenggang waktu (time lag) antara titik berat hujan efektif dengan titik berat hidrograf. Waktu lag didapat sama dengan 0,6 kali waktu konsentrasi (E.E. Daniil, S.N. Michaas, 2005). Parameter tersebut dibutuhkan untuk menghitung puncak dan waktu hidrograf, secara otomatis model SCS akan membentuk ordinat-ordinat untuk puncak hidrograf dan fungsi waktu.

Gambar 4.16. SCS Unit Hydrograph

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 28


4.5.1.1.4 Sub-basin Baseflow method (Proses aliran dasar)

Baseflow dapat diartikan aliran dasar, model ini digunakan untuk menggambarkan aliran dasar yang terjadi pada saat limpasan sehingga dapat dihitung tinggi puncak hidrograf yang terjadi. Dalam pemodelan digunakan metode recession (resesi) dengan asumsi bahwa aliran dasar selalu ada dan mempunyai puncak hidrograf pada satu satuan waktu dan mempunyai keterkaitan dengan curah hujan (presipitasi). Parameter yang digunakan dalam model resesi ini adalah initial flow, recession ratio dan treshold flow. Initial flow merupakan nilai aliran dasar awal yang dapat dihitung atau dari data observasi, recession ratio constant adalah nilai rasio antara aliran yang terjadi sekarang dan kemarin secara konstan mempunyai nilai 0 sampai 1. Sedangkan treshold flow adalah nilai ambang pemisahan aliran limpasan dan aliran dasar. Untuk menghitung nilai ini bisa digunakan cara exponential atau diasumsikan dengan nilai besar rasio dari puncak ke puncak (peak to peak) (US Army Corps of Engineering, 2001).

Gambar 4.17. Recession Method pemodelan Baseflow

4.5.1.1.5 Reach (penghubung antar simpul/junction)

Reach merupakan pemodelan yang menggambarkan metode flood routing (penelusuran banjir). Pada tugas akhir ini, digunakan metode Muskingum untuk menggambarkan hidrograf penelusuran banjir. Parameter yang dibutuhkan yaitu, Muskingum k dan Muskingum x. Konstanta-konstanta penelusuran k dan x ditentukan secara empiris dari pengamatan debit masuk dan debit keluar dalam waktu yang bersamaan. Faktor x merupakan faktor penimbang yang besarnya berkisar antara 0 dan LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 29


1, biasanya lebih kecil dari 0,5 dan dalam banyak hal besarnya kira-kira sama dengan 0,3 serta tidak berdimensi. Karena S mempunyai dimensi volume, sedangkan I dan Q berdimensi debit, maka k harus dinyatakan dalam dimensi waktu (jam atau hari). Persamaan yang menyangkut hubungan debit masuk dan keluar dengan konstanta k dan x adalah sebagai berikut : S = k (x I + (1 – x) Q) Sebagai langkah lanjut untuk mendapatkan x dan k, digambar grafik yang menyatakan hubungan antara S dengan x I + (1 – x) Q, yaitu dengan memasukkan berbagai harga x sedemikian rupa hingga didapat garis yang mendekati garis lurus (Soemarto, 1987). US Army Corps of Engineer memberikan batas-batas yang mudah dikerjakan untuk parameter k dan x dan komputasi jangka waktu (∆t) dalam Muskingum model. Kombinasi k dan x harus dipilih tepat dan jatuh pada batas yang tergr adasi dapat dilihat pada gambar 4.13 dibawah.

Gambar 4.18. Metode Muskingum pada elemen reach LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 30


4.5.1.2 Meteorologic model (model data curah hujan)

Desain hyetograph harus didasarkan pencatatan kejadian hujan nyata. Masukan data presipitasi atau curah hujan efektif saat banjir, dapat berupa 5 menitan ataupun jam-jaman. Perlu diperhatikan curah hujan kawasan diperoleh dari hujan rerata metode thiessen dengan memperhatikan pengaruh stasiun-stasiun curah hujan pada kawasan tersebut.

Gambar 4.19. Meteorologic Model

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 31


4.5.1.3 Run Configuration (konfigurasi eksekusi data)

Setelah semua variabel masukan diatas dimasukkan, untuk mengeksekusi pemodelan agar dapat berjalan maka basin model dan meteorologic model harus disatukan. Hasil eksekusi metode ini dapat dilihat dalam grafik dan nilai output dibawah ini. Hasil keluaran dibawah ini merupakan debit banjir rencana untuk periode ulang 25 tahunan.

Gambar 4.20. Run Configuration

Gambar 4.21. Output banjir periode ulang 25 tahunan

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 32


Dari hasil eksekusi data dengan menggunakan metode HEC – HMS dengan periode ulang 25 tahun diperoleh debit banjir rencana sebesar 30,87 m3/detik. Pemodelan dengan menggunakan HEC – HMS dapat dilakukan kalibrasi dengan menggunakan data observasi sehingga dapat disimulasikan debit banjir yang mendekati sebenarnya. Tetapi karena keterbatasan data, sehingga tidak bisa dilakukan kalibrasi pemodelan.

4.5.2

Metode Rasional

Pada analisis debit rencana ini dilakukan perbandingan perhitungan dengan metode yang lain, yaitu metode rasional. Metode ini digunakan dengan anggapan bahwa DPS memiliki : -

Intensitas curah hujan merata diseluruh DPS dengan durasi tertentu.

-

Lamanya curah hujan = waktu konsentrasi dari DPS.

-

Puncak banjir dan intensitas curah hujan mempunyai tahun berulang yang sama.

Data yang diperlukan meliputi : data batas dan pembagian daerah tangkapan air, tata guna lahan, dan data hujan. 1. Daerah tangkapan air Batas daerah tangkapan air ditentukan berdasarkan peta topografi yang dilengkapi dengan ketinggian (peta kontur). Dari peta tersebut juga dapat diketahui pola jaringan drainase. Setelah pola jaringan drainase diketahui, maka pembagian subDTA masing-masing segmen saluran dapat digambarkan dalam peta, kemudian dihitung luas masing-masing sub-DTA diidentifikasi untuk menentukan besarnya koefisien limpasan permukaan, C. Hasilnya digambarkan dalam diagram sebagaimana terlihat pada Gambar 4.22

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 33

A = 0.273 C = 0.410

A = 0.168 C = 0.410

5

4

3

A = 0.487 C = 0.410

A

D

8 A = 0.327 C = 0.410

L = 528.834 Td = 0.0844

Reach 1

L = 907.444 Td = 0.1449

Reach 5

1

A = 0.468 C = 0.405

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 34

A = 0.136 C = 0.410

9

L = 904.443 Td = 0.145

Reach 3

2

A = 0.655 C = 0.410

6

Reach 2 L = 772.175 Td = 0.1233

F

H

G

I

Gambar 4.12 Skema Sistem Aliran Kali Silandak

E

C

B

A = 0.400 C = 0.520

A = 0.607 C = 0.425

7

D Reach 1

5

J

OUTLET

C : Koefisien Aliran Permukaan Td : Waktu Perjalanan air dari pertama masuk sal. Sampai Titik Keluaran

L : Panjang Saluran

A : Luas Sub DAS

: Segmen Reach

: Titik Perhitungan Debit

: Sub DAS

Keterangan :

Reach 4

L = 661.844 Td = 0.1057

HIDROLOGI BAB IV ANALISIS


2. Perhitungan debit banjir Debit banjir dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.48. Luas dan nilai C masing-masing sub-DTA diambil dari langkah 1. Hasil perhitungan untuk banjir periode ulang 25 tahun disajikan dalam Tabel 4.13. Data : L

= jarak dari ujung daerah hulu sampai titik yang ditinjau (Km) = 3,2420 Km

A

= luas DAS (Km2) = 3,5215 Km2

H

= beda tinggi ujung hulu dengan titik tinggi yang ditinjau (Km) = 0,13 Km

Dari Tabel 4.11 diketahui : No 1 2 3 4 5 6

Qp =

T (Tahun) 2 5 10 25 50 100

Xt (mm) 102 139 163 193 216 238

C⋅I ⋅A = 0,278.C.I.A 3,6 2

I =

R24 24

⎛ 24 ⎞ 3 ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ tc ⎠

Menurut Kirpich :

⎛ 0,87 xL2 t c = ⎜⎜ ⎝ 1000 xS

⎞ ⎟⎟ ⎠

0 , 385

di mana : Qp

= Laju aliran permukaan (debit) puncak (m3/dtk)

C

= Koefisien pengaliran/limpasan

I

= Intensitas hujan (mm/jam)

A

= Luas Daerah Aliran Sungai ( DAS ) (km 2 )

R24

= Curah hujan maksimum harian (selama) 24 jam (mm)

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 35


tc

= Waktu konsentrasi (jam)

L

= Panjang sungai ( km )

S

= Kemiringan rata-rata sungai ( m/m ) Tabel 4.22. Koefisien Run Off tiap DTA

No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sub Panjang DTA DAS (m) (Km2) 1 907,444 0,468 2 1569,288 0,400 3 636,499 0,487 4 501,394 0,273 5 526,827 0,168 6 2305,285 0,655 7 1221,881 0,607 8 528,834 0,327 9 772,175 0,136

Koef. Run Off (C) 0,405 0,520 0,410 0,410 0,410 0,410 0,425 0,410 0,410

Waktu Konsentrasi (tc) 0,205 0,462 0,143 0,103 0,109 0,395 0,276 0,244 0,204

Intensitas Hujan (mm/jam) 193,101 112,260 245,187 304,908 293,510 124,605 158,279 171,616 193,809

Metode rasional juga dapat dipergunakan untuk DAS yang tidak seragam (homogen), di mana DAS dapat dibagi-bagi menjadi beberapa sub DAS yang seragam atau pada DAS dengan sistem saluran yang bercabang-cabang. Metode rasional dipergunakan untuk menghitung debit dari masing-masing sub-DAS. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan dua aturan berikut : 1. Metode rasional dipergunakan untuk menghitung debit puncak pada tiap-tiap daerah masukan (inlet area) pada ujung hulu sub-DAS. 2. Pada lokasi di mana drainase berasal dari dua atau lebih daerah masukan, maka waktu konsentrasi terpanjang yang dipakai untuk intensitas hujan rencana, koefisien dipakai C DAS dan total area drainase dari daerah masukan. 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 persamaan berikut : n

C DAS =

∑ C xA i

i =1

i

n

∑A i =1

i

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 36


di mana : C DAS

= Koefisien aliran permukaan DAS

Ai

= Luas lahan dengan jenis penutup lahan i (km 2 )

Ci

= Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah i

n

= jumlah jenis penutup lahan

Cara perhitungan dengan pendekatan C DAS atau Cgabungan dan intensitas hujan berdasar waktu konsentrasi terpanjang merupakan cara relistis. Hasilnya dipercaya mempunyai tingkat perlindungan terhadap bahaya banjir yang sama setiap titik (Suripin, 2004). Tabel 4.23. Debit rencana untuk periode ulang 25 tahun

No.

Segmen Aliran

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3 1-3 4-5 4-5-8 1-3-4-5-8 1-2-3-4-5-8 6-7 6-7-9 1-2-3-4-5-6-7-8-9 1-2-3-4-5-6-7-8-9

Titik Tc' I' A' Q C' (Km2) (m3/detik) Hitung (Jam) (mm/jam) A 0,14 245,19 0,41 0,49 13,61 B 0,29 153,83 0,41 0,96 16,65 D 0,11 293,51 0,41 0,44 14,74 E 0,19 200,38 0,41 0,77 17,54 C 0,29 153,83 0,41 1,72 30,11 F 0,43 117,23 0,43 2,12 29,73 H 18,25 0,39 124,61 0,42 1,26 G 0,52 103,97 0,42 1,40 16,83 I 0,52 103,97 0,42 3,52 43,20 J (Outlet) 0,62 91,87 0,42 3,52 38,17

Dari hasil perhitungan metode rasional dengan periode ulang 25 tahun diperoleh debit banjir rencana sebesar 38,17 m3/detik. 4.6 Flood routing

Flood routing di dapatkan dari hasil HEC-HMS untuk curah hujan periode ulang

25 tahun dapat dilihat dari gambar di bawah ini:

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 37


Gambar 4.23. Grafik flood routing

Gambar 4.24. Hasil Time Series flood routing

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 38


Gambar 4.25. Rangkuman Hasil flood routing

Hasil flood routing dari reservoir sebagai berikut : Qinflow embung

= 30,87 m3/s

Qoutflow embung

= 26,47 m3/s

Elevasi air saat banjir = +29,35 m Elevasi dasar sungai = +19,53 m

4.7 Perhitungan Hubungan Elevasi terhadap Volume Tampungan dan Luas Permukaan Embung

Informasi penting dari karakteristik fisik embung adalah mengenai hubungan antara irigasi, volume tampungan dan luas permukaan genangan. Perhitungan ini didasarkan pada data peta topografi dengan garis kontur beda tinggi 1 meter. Cari luas permukaan embung yang dibatasi garis kontur, kemudian dicari volume yang dibatasi oleh 2 garis kontur yang berurutan dengan menggunakan rumus pendekatan volume sebagai berikut : 1 xZx( Fy + Fx + Fy + Fx ) 3 di mana : Vx =

Vx = Volume pada kontur X Z

= Beda tinggi antar kontur

Fy = Luas pada kontur Y Fx = Luas pada kontur X LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 39


Perhitungan elevasi, volume, dan luas Embung Kali Silandak dapat dilihat pada Tabel 4.24. Dari perhitungan tersebut, kemudian dibuat grafik hubungan antara elevasi dan volume embung. Dari grafik tersebut dapat dicari luas dari volume setiap elevasi tertentu dari embung dan diperoleh satu titik pertemuan kedua garis tersebut yang menunjukkan terjadinya keseimbangan antara luas dan volume embung pada elevasi tersebut.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 40


Tabel 4.24. Perhitungan volume embung terhadap elevasi dan luas permukaan

No.

Elevasi (m)

Luas (m2)

1

20,00

1.003,7197

2

21,00

1.379,4833

3

22,00

1.755,2469

4

23,00

2.131,0106

5

24,00

2.506,7742

6

25,00

2.882,5378

7

26,00

5.710,7515

8

27,00

8.538,9652

9

28,00

11.367,1788

10

29,00

14.195,3925

11

30,00

17.023,6062

12

31,00

54.598,2666

13

32,00

56.968,2153

14

33,00

59.338,1639

15

34,00

61.708,1126

16

35,00

64.078,0613

17

36,00

93.028,9341

18

37,00

96.074,0791

19

38,00

99.119,2242

20

39,00

102.164,3692

21

40,00

105.209,5142

Luas Ratarata (m2) 501,8599

1,00

Volume Tampungan (m3) 501,8599

Komulatif (m3) 501,8599

1.191,6015

1,00

1.191,6015

1.693,4614

1.567,3651

1,00

1.567,3651

3.260,8265

1.943,1288

1,00

1.943,1288

5.203,9552

2.318,8924

1,00

2.318,8924

7.522,8476

2.694,6560

1,00

2.694,6560

10.217,5036

4.296,6446

1,00

4.296,6446

14.514,1482

7.124,8583

1,00

7.124,8583

21.639,0066

9.953,0720

1,00

9.953,0720

31.592,0786

12.781,2857

1,00

12.781,2857

44.373,3642

15.609,4994

1,00

15.609,4994

59.982,8636

35.810,9364

1,00

35.810,9364

95.793,8000

55.783,2409

1,00

55.783,2409

151.577,0409

58.153,1896

1,00

58.153,1896

209.730,2305

60.523,1383

1,00

60.523,1383

270.253,3688

62.893,0870

1,00

62.893,0870

333.146,4558

78.553,4977

1,00

78.553,4977

411.699,9535

94.551,5066

1,00

94.551,5066

506.251,4601

97.596,6517

1,00

97.596,6517

603.848,1117

100.641,7967

1,00

100.641,7967

704.489,9084

103.686,9417

1,00

103.686,9417

808.176,8501

Kontur

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 41


Grafik Hubungan Elevasi dengan Volume Genangan dan Luas Genangan Luas Genangan (m2) 1

2

3

4

5

6

x 10000 7

8

9

10

11 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19

40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 110

x 10000

100

90

80

70

60

50

Volume Genangan Hub. Elevasi dg Volume Genangan

40

30

20

10

(m3) Hub. Elevasi dg Luas Genangan

Gambar 4.26. Grafik Hubungan Elevasi dengan Volume Genangan dan Luas Genangan

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV -

42

0

Elevasi (m-dpl)

Elevasi (m-dpl)

0


4.8

Kapasitas Maksimum Kali Silandak Di Hilir Embung

Perhitungan kapasitas maksimum Kali Silandak di hilir embung digunakan untuk mengetahui besarnya debit yang dapat ditampung oleh profil Kali Silandak pada titik kritis atau pada daerah yang sering terjadi banjir akibat luapan Kali Silandak. Pada perhitungan ini diambil profil Kali Silandak di sekitar Bandara Ahmad Yani Semarang. Adapun bentuk profil tersebut adalah sebagai berikut :

3,4 m

3,25

10,20 m Gambar 4.27. Profil Kali Silandak bagian hilir

Lebar Sungai (B)

= 10,2 m

Tinggi Sungai (H)

= 3,25 m

Kemiringan Dasar (I)

= 0,0005

(prediksi)

Koefisien manning (n) = 0,025 Maka : Luas penampang basah (F) = B x H = 10,2 x 3,25 = 33,15 m2 Keliling basah (O)

= B + 2H = 10,2 + (2 x 3,25) = 16,7 m

Jari-jari hidrolis (R)

=F/O = 33,15 / 16,7 = 1,99 m

Menurut Manning : Kecepatan (v)

= 1 / n x ( R 2/3 x I 1/2 ) = 1 / 0,025 x (1,99

2/3

x 0,0005 1/2 )

= 1,42 m/s Debit (Q)

=Fxv = 33,15 x 1,42 = 47,07 m3/s

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 43


4.9

Analisa Perhitungan Besarnya Laju Erosi

Dari beberapa metoda untuk memperkirakan besarnya erosi permukaan, metoda Universal Soil Loss Equation (USLE) yang dikembangkan oleh Wischmeier dan Smith

(1978) adalah metoda yang paling umum digunakan untuk memperkirakan besarnya erosi, dengan rumus sebagai berikut: E a = R.K .LS .C.P

dimana :

1.

Ea

= Banyaknya tanah tererosi (ton/ha/tahun)

R

= Faktor erosivitas hujan dan aliran permukaan (KJ/ha)

K

= Faktor erodibilitas tanah (ton/KJ)

LS

= Faktor panjang dan kemiringan lahan

C

= Faktor tanaman penutup lahan

P

= Faktor tindakan konservasi lahan

Analisa Faktor Erosivitas Hujan (R)

Penyebab utama erosi tanah adalah pengaruh pukulan air hujan pada tanah. Hujan menyebabkan erosi tanah melalui dua jalan, yaitu pelepasan butiran tanah oleh pukulan air hujan pada permukaan tanah dan kontribusi hujan terhadap aliran. Faktor erosivitas hujan didefinisikan sebagai jumlah satuan indeks erosi hujan dalam setahun. Nilai R yang merupakan daya rusak hujan dapat ditentukan dengan persamaan yang dilaporkan Bols (1978) dengan menggunakan data curah hujan bulanan di 47 stasiun penakar hujan di Pulau Jawa dan Madura yang dikumpulkan selama 38 tahun. Persamaannya sebagai berikut (Asdak, 2002) : n

R=∑ i =1

EI 30 X

EI 30 = 6,119 Pb

1, 211

.N −0, 474 .Pmax

0 , 526

di mana : R

= indeks erosivitas hujan (KJ/ha/tahun)

n

= jumlah kejadian hujan dalam kurun waktu satu tahun

EI 30

= indeks erosi bulanan (KJ/ha)

X

= jumlah tahun yang digunakan sebagai dasar perhitungan

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 44


Pb

= curah hujan rata-rata tahunan(cm)

N

= jumlah hari hujan rata-rata per tahun

Pmax

= curah hujan maksimum harian rata-rata (dalam 24 jam) per bulan untuk kurun waktu satu tahun

Data curah hujan yang dipakai dalam perhitungan erosivitas ini adalah data curah hujan Stasiun Klimatologi semarang dari tahun 1991-2005 karena Stasiun Klimatologi semarang memilki luas pengaruh yang dominan yaitu sebesar 75,28 % dari luas DAS Kali Silandak. Contoh analisa perhitungan erosivitas berdasarkan data yang didapat dari Stasiun hujan Klimatologi Semarang adalah sebagai berikut : Diketahui data tahun 1991 adalah: Tabel 4.25 Data curah hujan

Bulan

Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Rata-rata

Pb (cm) 24.7 66.2 11.1 24.1 8.7 0.4 0.5 0.1 0.4 2.2 20.8 46.6 17.15

N (hari)

25 26 11 16 6 1 2 1 3 4 16 22 11

Pmax (cm) 3.0 10.8 3.8 6.1 5.8 0.7 0.3 0.1 0.3 1.8 4.2 13.8 4.23

Sumber : Data pemeriksaan hujan BMG Semarang dan perhitungan

EI 30 = 6,119 Pb

1, 211

.N −0, 474 .Pmax

0 , 526

EI 30 = 6,119 x17,151, 211 x11−0, 474 x 4,230,526 = 134,19 KJ/ha/tahun Maka Indeks erosivitas hujan pada tahun 1991 adalah 134,19 KJ/ha/tahun. Secara keseluruhan perhitungan erosivitas disajikan dalam lampiran

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 45


Tabel 4.26 Rekapitulasi perhitungan erosivitas

Tahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Jumlah

EI30 134.19 131.47 175.32 128.55 169.55 170.69 178.60 137.18 183.19 182.40 145.83 107.39 167.02 113.62 177.51 2302,52


n

R=∑ i =1

=

EI 30 X

2302,52 15

= 153,15 KJ/ha/tahun Sedangkan cara menentukan besarnya indeks erosivitas yang lain adalah seperti dilemukakan oleh Lenvain (DHV, 1989). Rumus matematis yang digunakan oleh Lenvain untuk menentukan faktor R tersebut didasarkan pada kajian erosivitas hujan dengan menggunakan data curah hujan dari beberapa tempat di Jawa. Rumusnya adalah sebagai berikut (Asdak, 2002) :

R = 2,21xP

1, 36

di mana : R

= indeks erosivitas hujan (KJ/ha/tahun)

P

= curah hujan bulanan (cm) Cara Lenvain ini lebih sederhana karena hanya memanfaatkan data curah hujan

bulanan.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 46


Contoh analisa perhitungan erosivitas berdasarkan data yang didapat dari Stasiun hujan Klimatologi Semarang adalah sebagai berikut : Diketahui data tahun 1991 adalah: Tabel 4.27 Perhitungan erosivitas tahun 1991

Tahun

Bulan Januari Februari Maret April

1991

Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember

Pb (cm) 24. 7 66. 2 11. 1 24. 1 8.7 0.4 0.5 0.1 0.4 2.2 20. 8 46. 6

EI30

R (KJ/ha/th)

173.17 661.85 58.35 167.47 41.89 0.64 0.86 0.10 0.64 6.46 137.08 410.58 138.26


Maka Indeks erosivitas hujan pada tahun 1991 adalah 138,26 KJ/ha/tahun. Secara keseluruhan perhitungan erosivitas disajikan dalam lampiran Tabel 4.28 Rekapitulasi perhitungan erosivitas Tahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

R(KJ/ha/th) 138.26 109.25 149.38 129.30 141.91 145.51 148.18 135.59 158.16 149.51 134.36 109.32 169.03 119.62 140.90

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 47

BAB IV ANALISIS HIDROLOGI Ratarata

138.55

Maka Indeks erosivitas hujan adalah 138,55 KJ/ha/tahun.

Dari perhitungan Indeks erosivitas hujan (R) di atas, di dapat hasil yang berbeda antara cara Bols yang bernilai 153,15 KJ/ha/tahun dan cara Lenvain yang bernilai 138,55 KJ/ha/tahun. Untuk menghitung banyaknya tanah tererosi digunakan nilai R yang lebih besar dengan cara Bols yaitu R = 153,15 KJ/ha/tahun.

2.

Analisa Faktor Erodibilitas Tanah (K) Besarnya tingkat erodibilitas tanah didapat diestimasikan dengan monografi

yang dikembangkan oleh Wischmeier,et.al.,1971, (dalam Morgan, 1988; dan Selbe, 1993) dengan persamaan sebagai berikut:

( P − 3) ⎫ ⎧ K = ⎨2.713x10 − 4 (12 − O) M 1.14 + 3.25( S − 2) + 2.5 ⎬ 100 ⎭ ⎩ dimana : K

= faktor erodibilitas tanah

O

= persentase bahan organik

S

= kode klasifikasi struktur tanah yang dipergunakan dalam klasifikasi tanah

P

= kelas permeabilitas tanah

M

= persentase ukuran partikel ((% debu + pasir sangat halus) × (100 - % liat))

Areal DAS Kali Silandak masuk dalam klasifikasi: 1. Struktur tanah (S) termasuk granule sedang sampai kasar (dengan ∅2 mm sampai dengan ∅10 mm), dengan kode = 3 2. Kelas tekstur tanah (M) termasuk dalam pasir geluhan, dengan M = 1245 3. Permeabilitas tanah (P), termasuk tingkat permeabilitas sedang (6,3 –12,7 cm/jam), dengan kode = 4 Analisis Erodibilitas tanah (K), dimana: ( P − 3) ⎫ ⎧ K = ⎨2.713 x10 − 4 (12 − O) M 1.14 + 3.25( S − 2) + 2.5 ⎬ 100 ⎭ ⎩ LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 48


(10 − 3) ⎫ ⎧ K = ⎨2.713 x10 − 4 (12 − 2)12451.14 + 3.25(3 − 2) + 2.5 ⎬ 100 ⎭ ⎩ didapat nilai K = 0,36

3.

Analisa Faktor panjang Kemiringan Lereng (LS) 1. Untuk lereng 0 - 20 %, digunakan rumus:

LS = L1 / 2 (0,00138S 2 + 0,00965S + 0,0138) dimana :

L

= panjang lereng (m)

S

= kemiringan lereng (%)

2. Untuk lereng lebih besar dari 20 %, digunakan rumus:

LS = (

l m ) C (cos α )1,50 [0,5(sin α )1, 25 + (sin α ) 2, 25 ] 22

dimana :

m

= 0,5 untuk lereng 5 % atau lebih = 0,4 untuk lereng 3,5 – 4,9 % = 0,3 untuk lereng 3,5 %

C

= 34,71

α

= sudut lereng

l

= panjang lereng (m)

Secara keseluruhan nilai LS disajikan dalam tabel 4.30.

4.

Analisa Faktor Penutup Lahan (C) Besarnya nilai faktor penutup lahan didapat dari Tabel 2.31. untuk penentuan besarnya nilai C tiap sub DAS dihitung dengan rumus: n

∑A C = ∑A n

C DAS

n

1

n

dimana :

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 49


An = luasan tata guna lahan n dalam sub DAS (Km 2 )

c

n

= koefisien penutup lahan dari masing-masing tata guna lahan

Tabel 4.29 Nilai faktor tanaman penutup (C) berdasarkan tata guna lahan pada DAS Kali Silandak

Sub DAS

Nilai C

A (Km 2 )

1

0,95

0,46806

2

0,95

0,40023

3

0,95

0,48705

4

0,40

0,27265

5

0,20

0,16807

6

0,20

0,65541

7

0,95

0,60707

8

0,95

0,32722

9

0,95

0,13577

n

∑A C = ∑A n

C DAS

n

1

n

=

[ (0,95 x0,46806 ) + (0.95 x0.40023) + (0,95 x0,48705 ) + (0,40 x0,27265 ) + (0,20 x0,16807 ) + (0,20 x0,65541) + (0,95 x0,60707 ) + (0,95 x0,32722 ) + (0,95 x0,13577 ) ] 3,52 = 0,732

5.

Analisa Faktor Konservasi Praktis (P) Nilai faktor konservasi lahan tiap-tiap sub DAS didapat dari Tabel 2.12.

Berdasarkan perhitungan nilai P pada tabel tersebut dapat diketahui bahwa mayoritas daerah di DAS Kali Silandak memiliki nilai P sebesar 0,75 untuk tata guna lahan. Hal ini dikarenakan kondisi tata guna lahan di DAS Kali Silandak lebih didominasi oleh tanaman dalam kontur untuk kemiringan 9-20 %. LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 50


6. Analisa Laju Erosi (Ea) dan Sedimen Potensial ( S ) Erosi potensial

= R x K x LS x A

Erosi aktual

= erosi potensial x C x P

SDR

=

S-Pot

= erosi aktual x SDR

S ( 1 − 0,8683 A −0, 2018 ) + 0,8683 A − 0, 2018 2 ( S + 50n) (sedimen potensial)

Hasil perhitungan laju sedimentasi dapat dilihat pada tabel 4.30.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 51


Tabel 4.30 Perhitungan laju sedimentasi

Elevasi

Slope

Panjang

rerata

Lereng

Luas 2

LS

(m)

(%)

(m)

(km )

(ha)

> 150

19.66

84.93

0.040

3.978

6.791

Erosi

Erosi

Sedimentasi

potensial

aktual

(ton/th/ha)

(ton/th)

1492.74

819.52

0.828

678.32

6219.33

0.712

4428.41

11516.61

0.686

7904.97

13922.25

0.676

9406.84

14952.41

0.664

9935.86

7352.42

0.687

5053.93

SDR

potensial (ton/th)

0.00 126 - 150

14.85

177.64

0.333

33.334

6.150

11328.47 0.00

101 - 125

14.57

184.88

0.624

62.410

6.083

20977.43 0.00

76 - 100

13.31

205.45

0.828

82.790

5.543

25359.29 0.00

51- 75

9.61

361.82

1.107

110.739

4.451

27235.71 0.00

< 50

8.86

394.75

0.587

58.749

4.125

13392.38

Total potensial sedimentasi (ton/th) 2

Luas DAS (km )

3,52 km2

352 ha

3

Total potensial sedimentasi (m /th)

22978.09

Total potensial sedimentasi (mm/th/ha)

6.53

LAPORAN TUGAS AKHIR


37408.33

IV -

52


Menurut Chay Asdak, 2002 : besarnya volume sedimen terdiri atas muatan sedimen (suspended load) dan sedimen merayap (bed load). Besarnya volume sedimen merayap adalah 0,2 dari muatan sedimen potensial. Maka: Volume bed load

= 0,2 x 22978.09 = 4595,62 m3/tahun

Volume suspended load

= 22978,09 – 720,95 = 18382,47 m3/tahun

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 53


4.10

Perhitungan Debit Banjir Rencana Daerah Aliran Sungai Kali Silandak

4.10.1 Penentuan Daerah Aliran Sungai

Penentuan Daerah Aliran Sungai (DAS) dilakukan berdasar pada peta rupa bumi. DAS Kali Silandak berdasar peta tersebut mempunyai luasan sebesar 8,67 km2. Penentuan luasan ini dengan menggunakan program AutoCAD. Gambar DASnya dapat dilihat pada Gambar 4.28. 4.10.2 Curah hujan maksimum harian rata-rata Daerah Aliran Sungai

Besarnya curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dihitung dengan metode Thiessen, di mana pada metode ini mempertimbangkan daerah pengaruh tiap titik pengamatan. Penggunaan metode Thiessen karena kondisi topografi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Stasiun hujan yang berpengaruh pada DAS Kali Silandak yaitu stasiun hujan Klimatologi Semarang, stasiun hujan Gunung Pati, dan stasiun hujan Plumbon. Berdasarkan hasil pengukuran dengan AutoCAD, luas pengaruh dari tiap stasiun ditunjukkan pada tabel 4.31. Tabel 4.31. Luas pengaruh stasiun hujan terhadap DAS Kali Silandak

No 1 2 3

Nama Stasiun Klimatologi Semarang (10041E) Plumbon (10033A) Gunungpati (10046) Luas Total

Luas DPS (km2) 7,2717 1,1691 0,2292 8,67

Koef. Thiessen 0,8387 0,1348 0,0265 1,0000

Tabel 4.32. Perhitungan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS Kali Silandak

Stasiun Pencatat Hujan

No. Tahun

Tanggal

Meteorologi Smg

Plumbon

Gunung Pati

Bobot

1 2

1991 1992

26/12/1991 11/02/1991 10/01/1991 11/03/1992

Curah Curah Curah 0,8387 0,1348 0,0265 Hujan Hujan Hujan 138 116 86 12 39 1 108 91 198 27 36 0 27 23 13 2 50 1 104 87 45 6 32 1

Hujan

Hujan Max

RataHarian rata Harian Rata(mm) rata (mm) 128 117 26 94

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 54

128 94


3

1993

4

1994

5

1995

6

1996

7

1997

8

1998

9

1999

10

2000

11

2001

12

2002

13

2003

14

2004

15

2005

01/05/1992 15/05/1992 29/01/1993 29/01/1993 09/12/2003 09/03/1994 23/03/1994 23/03/1994 13/12/1995 27/12/1995 13/12/1995 24/04/1996 03/12/1996 03/12/1996 19/01/1997 19/01/1997 25/01/1997 21/02/1998 08/05/1998 03/05/1998 15/04/1999 26/12/1999 26/12/1999 22/01/2000 22/01/2000 22/01/2000 26/03/2001 12/04/2001 11/02/2001 01/04/2002 01/04/2002 15/12/2002 16/02/2003 05/02/2003 17/09/2003 13/01/2004 17/02/2004 17/02/2004 26/03/2005 14/10/2005 06/04/2005 06/04/2005

2 21 276 276 0 101 21 21 125 5 125 117 31 31 197 197 69 103 24 25 93 76 76 179 179 179 109 28 42 98 98 5 106 33 30 85 29 29 98 98 8 8

2 18 231 231 0 85 18 18 105 4 105 98 26 26 165 165 58 86 20 21 78 64 64 150 150 150 91 23 35 82 82 4 89 28 25 71 24 24 82 82 7 7

80 30 214 214 0 46 195 195 85 173 85 22 135 135 119 119 0 35 96 4 61 114 114 118 118 118 5 66 53 46 46 42 75 132 0 8 143 143 1 1 80 80

11 4 29 29 0 6 26 26 11 23 11 3 18 18 16 16 0 5 13 1 8 15 15 16 16 16 1 9 7 6 6 6 10 18 0 1 19 19 0 0 11 11

1 34 72 72 95 28 66 66 65 20 65 5 39 39 46 46 51 29 20 50 60 110 110 115 115 115 6 51 59 50 50 58 0 0 147 8 143 143 1 1 85 85

0 1 2 2 3 1 2 2 2 1 2 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 3 3 3 0 1 2 1 1 2 0 0 4 0 4 4 0 0 2 2

12 23 262 262 3 92 46 46 118 28 118 101 45 45 182 182 59 92 34 23 88 82 82 169 169 169 92 34 44 90 90 11 99 45 29 73 47 47 82 82 20 20

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 55

262

92

118

101

182

92

88

169

92

90

99

73

82



Gunungpati (10046)

Gambar 4.28. DAS Kali Silandak

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 56



Gunungpati (10046)

Gambar 4.29. Luas pengaruh stasiun hujan Metode Thiessen pada DAS Kali Silandak

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 57


4.10.3 Analisis frekuensi curah hujan rencana Daerah Aliran Sungai Kali Silandak Pengukuran Dispersi

Tidak semua nilai dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, tetapi kemungkinan ada nilai yang lebih besar atau kecil dari nilai rataratanya. Besarnya dispersi dilakukan dengan pengukuran dispersi Tabel 4.3 menunjukkan beberapa parameter yang menjadi syarat penggunaan suatu metode sebaran. Hasil perhitungan distribusi hujan dengan metode sebaran Normal dan Log Pearson III dapat dilihat seperti pada Tabel 4.4 - Tabel 4.5. Tabel 4.33. Persyaratan metode sebaran

Parameter

GUMBEL

LOG-PEARSON III

LOGNORMAL

NORMAL

Cs ≈ 1,139

Cs ≠ 0

Cs ≈ 1,137

Cs ≈ 0

Ck ≈ 5,402

Cv ≈ 0,3

Ck ≈ 5,383

Ck ≈ 3


No.

Tahun

Rh Rencana (Xi)

(Xi - Xrt)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

128 94 262 92 118 101 182 92 88 169 92 90 99 73 82

11 -23 145 -25 1 -16 65 -25 -29 52 -25 -27 -18 -44 -35

111 551 20.890 649 0 271 4.165 649 868 2.656 649 754 341 1.977 1.258

1.169 -12.923 3.019.285 -16.516 0 -4.465 268.752 -16.516 -25.585 136.856 -16.516 -20.721 -6.297 -87.923 -44.613

12.310 303.253 436.387.272 420.619 0 73.523 17.343.486 420.619 753.918 7.052.660 420.619 569.146 116.293 3.909.654 1.582.273

0

35.788

3.173.985

469.365.644

Jumlah Xrt

1.762 117

(Xi - Xrt)2

(Xi - Xrt)3

(Xi - Xrt)4

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 58

BAB IV ANALISIS HIDROLOGI SD = CS = CK = CV =

50,56 0,13 7,40 0,43


No.

Tahun

Rh Rencana (Xi)

Log Xi

(Log Xi Log Xrt)

(Log Xi Log Xrt)2

(Log Xi Log Xrt)3

(Log Xi Log Xrt)4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

128 94 262 92 118 101 182 92 88 169 92 90 99 73 82

2,11 1,97 2,42 1,96 2,07 2,00 2,26 1,96 1,94 2,23 1,96 1,95 2,00 1,86 1,91

0,07 -0,07 0,38 -0,08 0,03 -0,04 0,22 -0,08 -0,10 0,19 -0,08 -0,09 -0,05 -0,18 -0,13

0,00 0,00 0,14 0,01 0,00 0,00 0,05 0,01 0,01 0,03 0,01 0,01 0,00 0,03 0,02

0,00 0,00 0,05 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 -0,01 0,00

0,00 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

30,63 2,04

0,00

0,32

0,06

0,03

Jumlah Log Xrt SD = CS = CK = CV =

0,1514 0,0939 4,9306 0,0742 Tabel 4.36. Rekapitulasi hasil analisa frekuensi

No 1



2

Log Normal

3

Log Pearson III

4

Gumbel

Cs = 0,0939 Ck = 4,9306 Cs = 0,0939 Cv = 0,0742 Cs = 0, 13 Ck = 7,4



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 59


4.10.4 Pemilihan jenis sebaran

Dari keempat metode yang digunakan diatas yang paling mendekati adalah metode sebaran Log Pearson III dengan nilai Cs = 0,0939 mendekati persyaratan Cs ≠ 0 dan nilai Cv = 0,0742 yang mendekati persyaratan Cv ≈ 0,3. Dari jenis sebaran yang telah memenuhi syarat tersebut perlu diuji kecocokan sebarannya dengan beberapa metode. Hasil uji kecocokan sebaran menunjukkan sebarannya dapat diterima atau tidak.

4.10.5 Uji kecocokan sebaran Uji Sebaran Chi-Kuadrat (Chi-Square Test)

Berdasarkan data curah hujan maksimum harian rata-rata, apabila nilai peluang dari batas setiap sub kelompok peluang (P) = 0,33 dan data pengamatan (Oi) = 5, maka variabel dari data pengamatan akan terletak sebagai berikut : Sub kelompok 1

X ≤ 100

Sub kelompok 2

100 < X ≤ 122

Sub kelompok 3

122 > X

DK

= n - (p+1) = 15 - (2+1) = 12

E


No.


1 2 3

X ≤ 100 100 < x ≤ 122 122 > x Jumlah

Jumlah Data Oi Ei 9 2 4 15

5 5 5 15

Oi - Ei 4 -3 -1 f2 =

(Oi -Ei)^2 / Ei 3,20 1,80 0,20 5,20


Æ

Hipotesa diterima

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 60


4.10.6 Perhitungan curah hujan rencana dengan Metode Sebaran Log Pearson III Tabel 4.38. Perhitungan curah hujan rencana metode Log Pearson III periode ulang T tahun T

S

(Tahun)

Xrt (Dalam Log)

k Pearson III

(Dalam Log)

(mm)

2

2,04

0,15

0,000

2,04

110

2

5

3

10

2,04

0,15

0,842

2,17

147

2,04

0,15

1,282

2,23

171

4 5

25

2,04

0,15

1,751

2,31

202

50

2,04

0,15

2,054

2,35

224

6

100

2,04

0,15

2,327

2,39

247

No 1

Xt

4.10.7 Konversi Curah Hujan Harian Rencana Ke Curah Hujan Jam-jaman

Pada analisa ini curah hujan rencana diambil stasiun terdekat dengan lokasi DAS, yaitu Stasiun Klimatologi Semarang. Hal ini dikarenakan keseluruhan wilayah Sub DAS Kali Silandak sebagai daerah studi berada pada daerah pengaruh Stasiun Klimatologi Semarang dan dengan asumsi bahwa pola intensitas hujan di DAS Kali Silandak sama dengan pola intensitas hujan di Stasiun Klimatologi Semarang. Untuk mengkonversi data curah hujan harian ke curah hujan jam-jaman dibutuhkan model data curah hujan jam-jaman yang telah ada (diperoleh dari pengukuran curah hujan otomatis). Model data yang diambil adalah data curah hujan jam-jaman Stasiun Klimatologi Semarang. Tabel 4.39. Data Hujan Jam-jaman Rata-rata Stasiun Klimatologi Semarang


Rata-rata

21/12/2005

28/01/2006

13/03/2006

29,95

6,85

21,83

19,54

16,13 12,44

0,83 13,07

15,23 11,68

10,73 12,40

27,65

20,75

16,24

21,55

8,76

14,52

22,84

15,37

0,92 1,38 2,30 0,46 0,00 0,00

6,22 6,22 2,49 19,92 8,71 0,41

10,66 1,02 0,51 0,00 0,00 0,00

5,94 2,87 1,77 6,79 2,90 0,14

Jumlah


LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 61


Persentase data hujan jam-jaman rerata Stasiun Klimatologi Semarang inilah yang nantinya digunakan sebagai pola distribusi hujan jam-jaman pada periode ulang tertentu. Tabel 4.40. Hasil Distribusi Hujan Jam-jaman Periode Ulang 25 Tahunan Hujan Rencana (mm)

201,84

Distribusi Hujan (%) 19,54

Hujan Jam-jaman (mm) 39,44

10,73 12,40 21,55 15,37 5,94 2,87 1,77 6,79

21,66 25,02 43,49 31,03 11,98 5,80 3,57 13,71

2,90

5,86

0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 62


4.11


Analisa debit banjir rencana menggunakan model HEC-HMS seperti pada perhitungan sebelumnya. Hasil eksekusi metode ini dapat dilihat dalam grafik dan nilai output dibawah ini. Hasil keluaran dibawah ini merupakan debit banjir rencana untuk periode ulang 25 tahunan.


LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 63



Dari hasil eksekusi data dengan menggunakan metode HEC – HMS dengan periode ulang 25 tahun diperoleh debit banjir rencana sebesar 60,63 m3/detik, sedangkan Qmaks kapasitas tampungan Kali Silandak di sekitar Bandara Ahmad Yani adalah 47,07 m3/dt. Qrenc = 60,63 m3/dt > Qmaks = 47,07 m3/dt, untuk itu perlu pengaturan debit yang berasal dari outflow embung supaya kapasitas sungai dapat menampumg debit maksimum yang mengalir pada saat banjir.

4.12

Perhitungan Debit Banjir Rencana Daerah Aliran Sungai Kali Silandak sebelah hilir embung

4.12.1 Penentuan Daerah Aliran Sungai

Penentuan Daerah Aliran Sungai (DAS) dilakukan berdasar pada peta rupa bumi. DAS Kali Silandak berdasar peta tersebut mempunyai luasan sebesar 8,67 km2, sedangkan DAS Kali Silandak yang berada di sebelah hilir lokasi pembangunan tubuh embung adalah seluas 5,15 km2. Penentuan luasan ini dengan menggunakan program AutoCAD. Gambar DASnya dapat dilihat pada Gambar 4.1.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 64


4.12.2 Curah hujan maksimum harian rata-rata Daerah Aliran Sungai Kali Silandak sebelah hilir embung

Besarnya curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dihitung dengan metode Thiessen, di mana pada metode ini mempertimbangkan daerah pengaruh tiap titik pengamatan. Penggunaan metode Thiessen karena kondisi topografi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Stasiun hujan yang berpengaruh pada DAS Kali Silandak yaitu stasiun hujan Klimatologi Semarang, stasiun hujan Gunung Pati, dan stasiun hujan Plumbon. Berdasarkan hasil pengukuran dengan AutoCAD, luas pengaruh dari tiap stasiun ditunjukkan pada tabel 4.41.

Tabel 4.41. Luas pengaruh stasiun hujan terhadap DAS Kali Silandak sebelah hilir embung

No 1 2 3

Luas DPS (km2) 4.6169 0.5223 0,0108 5,15

Nama Stasiun Klimatologi Semarang (10041E) Plumbon (10033A) Gunungpati (10046) Luas Total

Koef. Thiessen 0,8985 0,1014 0,0021 1,0000

Tabel 4.42. Perhitungan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS Kali Silandak sebelah hilir embung Stasiun Pencatat Hujan Meteorologi Smg No.

Tahun

Plumbon

Hujan Gunung Pati

Tanggal Bobot

1

2

3

4

1991

1992

1993

1994

26/12/1991

Curah Hujan 138

11/02/1991

108

124

Curah Hujan 86

97

198

0,8986

9

Curah Hujan 39

20

36

0,1014

Ratarata Harian (mm)

Harian Ratarata (mm)

0,0021 0

133

0

117

10/01/1991

27

24

13

1

50

0

26

11/03/1992

104

93

45

5

32

0

98

01/05/1992

2

2

80

8

1

0

10

15/05/1992

21

19

30

3

34

0

22

29/01/1993

276

248

214

22

72

0

270

29/01/1993

276

248

214

22

72

0

270

09/12/2003

0

0

0

0

95

0

0

09/03/1994

101

91

46

5

28

0

95

23/03/1994

21

19

195

20

66

0

39

23/03/1994

21

19

195

20

66

0

39

LAPORAN TUGAS AKHIR


Hujan Max

IV - 65

133

98

270

95


5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

13/12/1995

125

112

85

9

65

0

121

27/12/1995

5

4

173

18

20

0

22

13/12/1995

125

112

85

9

65

0

121

24/04/1996

117

105

22

2

5

0

107

03/12/1996

31

28

135

14

39

0

42

03/12/1996

31

28

135

14

39

0

42

19/01/1997

197

177

119

12

46

0

189

19/01/1997

197

177

119

12

46

0

189

25/01/1997

69

62

0

0

51

0

62

21/02/1998

103

93

35

4

29

0

96

08/05/1998

24

22

96

10

20

0

31

03/05/1998

25

22

4

0

50

0

23

15/04/1999

93

84

61

6

60

0

90

26/12/1999

76

68

114

12

110

0

80

26/12/1999

76

68

114

12

110

0

80

22/01/2000

179

161

118

12

115

0

173

22/01/2000

179

161

118

12

115

0

173

22/01/2000

179

161

118

12

115

0

173

26/03/2001

109

98

5

1

6

0

98

12/04/2001

28

25

66

7

51

0

32

11/02/2001

42

38

53

5

59

0

43

01/04/2002

98

88

46

5

50

0

93

01/04/2002

98

88

46

5

50

0

93

15/12/2002

5

4

42

4

58

0

9

16/02/2003

106

95

75

8

0

0

103

05/02/2003

33

30

132

13

0

0

43

17/09/2003

30

27

0

0

147

0

27

13/01/2004

85

76

8

1

8

0

77

17/02/2004

29

26

143

15

143

0

41

17/02/2004

29

26

143

15

143

0

41

26/03/2005

98

88

1

0

1

0

88

14/10/2005

98

88

1

0

1

0

88

06/04/2005

8

7

80

8

85

0

15

06/04/2005

8

7

80

8

85

0

15

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 66

121

107

189

96

90

173

98

93

103

77

88



Gunungpati (10046)

Gambar 4.33. DAS Kali Silandak Bagian Hilir Embung

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 67



Gunungpati (10046)

Gambar 4.34. Luas pengaruh stasiun hujan Metode Thiessen Bagian Hilir Embung

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 68


4.12.3 Analisis frekuensi curah hujan rencana Pengukuran Dispersi

Tidak semua nilai dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, tetapi kemungkinan ada nilai yang lebih besar atau kecil dari nilai rataratanya. Besarnya dispersi dilakukan dengan pengukuran dispersi Tabel 4.3 menunjukkan beberapa parameter yang menjadi syarat penggunaan suatu metode sebaran. Hasil perhitungan distribusi hujan dengan metode sebaran Normal dan Log Pearson III dapat dilihat seperti pada Tabel 4.44 - Tabel 4.45. Tabel 4.43. Persyaratan metode sebaran

Parameter

GUMBEL

LOG-PEARSON III

LOGNORMAL

NORMAL

Cs ≈ 1,139

Cs ≠ 0

Cs ≈ 1,137

Cs ≈ 0

Ck ≈ 5,402

Cv ≈ 0,3

Ck ≈ 5,383

Ck ≈ 3


No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Rh Rencana (Xi) 133 98 270 95 121 107 189 96 90 173 98 93 103 77 88

Jumlah Xrt SD = CS =

1.831 122 51,62 0,14

(Xi - Xrt) (Xi - Xrt)2 11 120 -24 579 148 21.884 -27 733 -1 1 -15 227 67 4.480 -26 679 -32 1.028 51 2.594 -24 579 -29 845 -19 364 -45 2.031 -34 1.161 0

37.305

CK = CV =

(Xi - Xrt)3 1.307 -13.940 3.237.413 -19.829 -1 -3.420 299.866 -17.712 -32.973 132.131 -13.940 -24.558 -6.931 -91.531 -39.536

(Xi - Xrt)4 14.289 335.478 478.921.322 536.709 1 51.531 20.071.037 461.681 1.057.341 6.729.897 335.478 713.807 132.160 4.124.979 1.346.848

3.406.348

514.832.559

7,47 0,42

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 69



No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tahun 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Rh Rencana (Xi) 133 98 270 95 121 107 189 96 90 173 98 93 103 77 88

Jumlah Log Xrt

Log Xi 2,12 1,99 2,43 1,98 2,08 2,03 2,28 1,98 1,95 2,24 1,99 1,97 2,01 1,89 1,94

(Log Xi Log Xrt) 0,06 -0,07 0,37 -0,08 0,02 -0,03 0,22 -0,08 -0,11 0,18 -0,07 -0,09 -0,05 -0,17 -0,11

(Log Xi Log Xrt)2 0,00 0,00 0,14 0,01 0,00 0,00 0,05 0,01 0,01 0,03 0,00 0,01 0,00 0,03 0,01

(Log Xi Log Xrt)3 0,00 0,00 0,05 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 -0,01 0,00

(Log Xi Log Xrt)4 0,00 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00

0,31

0,06

0,02

30,89 2,06

SD = CS = CK = CV =

0,1487 0,0958 5,0144 0,0722 Tabel 4.46. Rekapitulasi hasil analisa frekuensi

No 1



2

Log Normal

3

Log Pearson III

4

Gumbel

Cs = 0,0958 Ck = 5,0144 Cs = 0,0958 Cv = 0,0722 Cs = 0, 14 Ck = 7,47



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 70


4.12.4 Pemilihan jenis sebaran

Dari keempat metode yang digunakan diatas yang paling mendekati adalah metode sebaran Log Pearson III dengan nilai Cs = 0,0958 mendekati persyaratan Cs ≠ 0 dan nilai Cv = 0,0722 yang mendekati persyaratan Cv ≈ 0,3. Dari jenis sebaran yang telah memenuhi syarat tersebut perlu diuji kecocokan sebarannya dengan beberapa metode. Hasil uji kecocokan sebaran menunjukkan sebarannya dapat diterima atau tidak.

4.12.5 Uji kecocokan sebaran Uji Sebaran Chi-Kuadrat (Chi-Square Test)

Berdasarkan data curah hujan maksimum harian rata-rata, apabila nilai peluang dari batas setiap sub kelompok peluang (P) = 0,33 dan data pengamatan (Oi) = 5, maka variabel dari data pengamatan akan terletak sebagai berikut : Sub kelompok 1

X ≤ 105

Sub kelompok 2

105 < X ≤ 130

Sub kelompok 3

130 > X

DK

= n - (p+1) = 15 - (2+1) = 12

E


No.


1 2 3

X ≤ 105 105 < x ≤ 130 130 > x Jumlah

Jumlah Data Oi Ei 9 2 4 15

5 5 5 15

Oi - Ei

(Oi -Ei)^2 / Ei

4 -3 -1 f2 =

3,20 1,80 0,20 5,20 f2 cr = 5,226


Æ

Hipotesa diterima

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 71


4.12.6 Perhitungan curah hujan rencana dengan Metode Sebaran Log Pearson III Tabel 4.48. Perhitungan curah hujan rencana metode Log Pearson III periode ulang T tahun T

S

(Tahun)

Xrt (dalam Log)

2

2,06

2

5

3

10

4

No

k

Xt

Pearson III

(dalam Log)

(mm)

0,15

0,000

2,06

115

2,06

0,15

0,842

2,19

153

2,06

0,15

1,282

2,25

178

25

2,06

0,15

1,751

2,32

209

5

50

2,06

0,15

2,055

2,37

232

6

100

2,06

0,15

2,327

2,41

255

1

4.12.7 Konversi Curah Hujan Harian Rencana Ke Curah Hujan Jam-jaman

Pada analisa ini curah hujan rencana diambil stasiun terdekat dengan lokasi DAS, yaitu Stasiun Klimatologi Semarang. Hal ini dikarenakan keseluruhan wilayah Sub DAS Kali Silandak sebagai daerah studi berada pada daerah pengaruh Stasiun Klimatologi Semarang dan dengan asumsi bahwa pola intensitas hujan di DAS Kali Silandak sama dengan pola intensitas hujan di Stasiun Klimatologi Semarang. Untuk mengkonversi data curah hujan harian ke curah hujan jam-jaman dibutuhkan model data curah hujan jam-jaman yang telah ada (diperoleh dari pengukuran curah hujan otomatis). Model data yang diambil adalah data curah hujan jam-jaman Stasiun Klimatologi Semarang. Tabel 4.49. Data Hujan Jam-jaman Rata-rata Stasiun Klimatologi Semarang


Rata-rata

21/12/2005

28/01/2006

13/03/2006

29,95

6,85

21,83

19,54

16,13 12,44

0,83 13,07

15,23 11,68

10,73 12,40

27,65

20,75

16,24

21,55

8,76 0,92 1,38 2,30 0,46 0,00 0,00

14,52 6,22 6,22 2,49 19,92 8,71 0,41

22,84 10,66 1,02 0,51 0,00 0,00 0,00

15,37 5,94 2,87 1,77 6,79 2,90 0,14

Jumlah


LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 72


Persentase data hujan jam-jaman rerata Stasiun Klimatologi Semarang inilah yang nantinya digunakan sebagai pola distribusi hujan jam-jaman pada periode ulang tertentu. Tabel 4.50. Hasil Distribusi Hujan Jam-jaman Periode Ulang 25 Tahunan

Hujan Rencana (mm)

209,39

Distribusi Hujan (%) 19,54

Hujan Jam-jaman (mm) 40,92

10,73 12,40 21,55 15,37 5,94 2,87 1,77 6,79

22,47 25,96 45,12 32,19 12,43 6,02 3,70 14,22

2,90

6,08

0,14



LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 73


4.13


Analisa debit banjir rencana menggunakan model HEC-HMS seperti pada perhitungan sebelumnya. Hasil eksekusi metode ini dapat dilihat dalam grafik dan nilai output dibawah ini. Hasil keluaran dibawah ini merupakan debit banjir rencana untuk periode ulang 25 tahunan.


LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 74



Dari hasil eksekusi data dengan menggunakan metode HEC – HMS dengan periode ulang 25 tahun diperoleh debit banjir rencana sebesar 39,25 m3/detik.

LAPORAN TUGAS AKHIR


IV - 75

BAB IV ANALISIS HIDROLOGI

Recommend Documents