HIDROLOGI Dr.Ir.RACHMAD JAYADI, M.Eng. JURUSAN TEKNIK
Universitas Gadjah Mada
KATA PENGANTAR Buku ini disusun sebagai bahan ajar untuk mata kuliah Hidrologi pada Program Studi Teknik Sipil S-I, Fakultas Teknik UGM. Materi dalam bahan ajar ini disiapkan untuk pengenalan ilmu Hidrologi dengan penekanan utama pada konsep dasar pemahaman fenomena pengalihragaman hujan menjadi aliran sungai dan peranan analisis hidrologi untuk menetapkan besaran rancangan terkait dengan perencanaan dan perancangan sistem bangunan air. Dalam bahan ajar ini diuraikan konsep dasar daur hidrologi, macam dan cara pengukuran beberapa data dasar untuk keperluan analisis hidrologi, fenomena aliran sungai dan pengertian serta cara penentuan besaran rancangan hidrologi, terutama banjir rancangan untuk pembuatan bangunan air. Penulis berharap bahan ajar ini dapat bermanfaat untuk pelaksanaan kuliah ilmu Hidrologi, khususnya di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UGM. Kritik dan saran untuk perbaikan bahan ajar mi sangat penulis harapkan.
Mei 2004 Rachmad Jayadi
Universitas Gadjah Mada
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR I.
II.
III.
IV.
V.
PENDAHULUAN 1.1.
Pengertian Umum
1.2.
Daur Hidrologi
1.3.
Sistem Hidrologi
1.4.
Sejarah Perkembangan Hidrologi
1.5.
Peranan Ilmu Hidrologi
DATA HIDROLOGI UNTUK PERENCANAAN BANGUNAN AIR 2.1.
Pengertian Umum
2.2.
Karakteristik DAS
2.3.
Curah Hujan
2.4.
Penguapan
2.5.
Infiltrasi
2.6.
Debit Aliran Sungai
2.7.
Data Hidraulika
FENOMENA ALIRAN SUNGAI 3.1.
Pengantar
3.2.
Konsep Umum Fenomena Aliran Sungai
3.3.
Hubungan antara Hujan, Parameter DAS dan Aliran
3.4.
Hidrograf Satuan
PENGUKURAN DAN PERKIRAAN DEBIT SUNGAI 4.1.
Pengukuran Debit Secara Langsung
4.2.
Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung
4.3.
Penentuan Debit dengan Cara Analisis
BESARAN RANCANGAN 5.1.
Pengertian Umum
5.2.
Pemilihan Kala Ulang Banjir Rancangan
5.3.
Penentuan Debit Banjir Rancangan 82
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Gadjah Mada
RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS)
HIDROLOGI
Oleh: Dr.Ir. RACHMAD JAYADI, M.Eng.
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA 2004
Universitas Gadjah Mada
Nama Mata kuliah
:
HIDROLOGI
Kode/SKS
:
TKS 1202 / 2 SKS
Prasyarat
:
-
Status Matakuliah
:
Wajib
Deskripsi Singkat Matakuliah : Matakuliah ini merupakan salah satu ilmu dasar dalarn bidang keairan yang terkait dengan analisis untuk menyiapkan besaran rancangan sistem keairan, baik untuk perencanaan, pembangunan maupun pengoperasian dan pengelolaannya. Cakupan materi kuliah meliputi penekanan tentang peran dan tanggungjawab hydrologist dalam teknik sipil, konsep dasar siklus hidrologi, unsur-unsur hidrologi yang terdapat dalam siklus hidrologi, cara pengumpulan data dan cara analisis semua unsur hidrologi dan penyiapan semua informasi/data, hasil rancangan besaran hidrologi untuk menunjang perencanaan, perancangan dan pengelolaan bangunan hidraulik (hydraulic structures) serta pengembangan sumberdaya air pada umumnya. Tujuan Pembelajaran
:
Mahasiswa yang telah menyelesaikan kegiatan pembelajaran minimal 75% dari seluruh proses perkuliahan yang dijadwalkan, yaitu meliputi kuliah, diskusi, latihan dan menyelesaikan tugas diharapkan akan: 1. mampu memahami dan menjelaskan peran hidrologi dalam pembangunan,. khususya untuk bidang Teknik Sipil, 2. mampu
memahami
dan
menjelaskan
posisi
seorang
hidrologist
dalam
tanggungjawab
hidrologist
dalam
perencanaan dan perancangan sumberdaya air, 3. mampu
memahami
dan
menjelaskan
perencanaan dan perancangan sumberdaya air, 4. mampu memahami dan menjelaskan peran informasi dan analisis hidrologi yang sesuai untuk keperluan perencanaan dan perancangan sumberdaya air, 5. mampu melakukan hitungan besaran rancangan hidrologi untuk sistem bangunan air. Materi pembelajaran: 1. Pendahuluan 1.1.
Pengertian Umum
1.2.
Daur Hidrologi
1.3.
Sistem Hidrologi
Universitas Gadjah Mada
1.4.
Sejarah Perkembangan Hidrologi
1.5.
Peranan Ilmu Hidrologi
2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air 2.1.
Pengertian Umum
2.2.
Karakteristik DAS
2.3.
Curah Hujan
2.4.
Penguapan
2.5.
Inflltrasi
2.6.
Debit Aliran Sungai
2.7.
Data Hidraulika
3. Fenomena Aliran Sungai 3.1.
Pengantar
3.2.
Konsep Umum Fenomena Aliran Sungai
3.3.
Hubungan antara Hujan, Parameter DAS dan Aliran
3.4.
Hidrograf Satuan
4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai 4.1.
Pengukuran Debit Secara Langsung
4.2.
Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung
4.3.
Penentuan Debit dengan Cara Analisis
5. Besaran Rancangan 5.1.
Pengertian Umum
5.2.
Pemilihan Kala Ulang Banjir Rancangan
5.3.
Penentuan Debit Banjir Rancangan
Outcome Pembelajaran: 1.
Mahasiswa dapat menjelaskan peran
hidrologi dalam
perencanaan dan
perancangan sistem bangunan air berdasarkan pedoman dan standar yang berlaku. 2.
Mahasiswa mampu menjelaskan konsep siklus hidrologi dan komponennya, konsep imbangan air dalam suatu sistem DAS.
3.
Mahasiswa mampu menganalisis data hujan, mengoreksi data hujan serta menghitung hujan DAS dengan berbagai cara.
4.
Mahasiswa mampu menjelaskan data yang diperlukan untuk menghitung besarnya evaporasi dan evapotranspirasi dan melakukan hitungan.
Universitas Gadjah Mada
5.
Mahasiswa mampu menghitung besarnya infiltrasi berdasarkan data pengukuran lapangan.
6.
Mahasiswa mampu menghitung besarnya debit aliran sungai, berdasarkan data hasil pengukuran kecepatan dan kedalamam aliran.
7.
Mahasiswa mampu menjelaskan proses pengalihragaman hujan menjadi aliran.
8.
Mahasiswa memahami pengertian analisis frekuensi dan mampu menerapkan dalam hitungan besaran rancangan hidrologi, baik untuk curah hujan maupun data aliran.
9.
Mahasiswa mampu menghitung banjir rancangan untuk kala ulang tertentu yang digunakan untuk perencanaan dan perancangan bangunan hidraulik/sumberdaya air dengan menggunakan teori hidrograf satuan baik terukur maupun sintetik.
10. Mahasiswa dapat menetapkan besaran rancangan bangunan air dengan benar sesuai dengan patokan rancangan yang dibakukan. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKBM): Minggu ke 1
Topik (Pokok Bahasan) 1. Pendahuluan
Metode Pembelajaran −
Ceramah
−
Menggunakan
1.1.
Pengertian Umum
1.2.
Siklus Hidrologi
power point, viewer,
1.3.
Sistem Hidrologi
papan tulis dan video
2
1. Pendahuluan (lanjutan) 1.4. 1.5.
3
Sejarah Perkembangan
−
Ceramah
−
Menggunakan
Hidrologi
power point, viewer,
Peranan Ilmu Hidrologi
dan papan tulis
2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan
−
Bangunan Air 2.1.
Pengertian Umum
2.2.
Karakteristik DAS
Diskusi dan ceramah
−
Menggunakan power point, viewer, papan
tulis
dan
video 4
2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air (lanjutan) 2.3.
Curah Hujan −
Hujan DAS cara aritmatik
−
Ceramah
−
Menggunakan power point, viewer, dan papan tulis
Universitas Gadjah Mada
Minggu ke
Topik (Pokok Bahasan) −
Hujan DAS cara poligin
Metode Pembelajaran −
Thiessen −
5
Memberikan soal latihan
Hujan DAS cara Isohyet
2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan
−
Ceramah dan
Bangunan Air (lanjutan)
diskusi untuk
2.4.
Penguapan
membahas jawaban
2.4.1. Pengertian umum dan
soal latihan
kegunaan data
−
penguapan
Menggunakan power point, viewer,
2.4.2. Faktor-faktor penentu
dan papan tulis
besamya penguapan 2.4.3. Pengukuran evaporasi 2.4.4. Perkiraan evaporasi dengan pendekatan teoritik 2.4.5. Rumus hitungan perkiraan evapotranspirasi 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air (lanjutan) 2.5.
−
Ceramah
−
Menggunakan
Infiltrasi
power point, viewer,
2.5.1. Pengertian umum
dan papan tulis
2.5.2. Pengukuran infiltrasi
−
Memberikan soal latihan
2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan
−
Ceramah dan
Bangunan Air (lanjutan)
diskusi untuk
2.6.
Debit Aliran Sungai
membahas jawaban
2.7.
Data Hidraulika
soal latihan −
Menggunakan power point, viewer, dan papan tulis
3. Fenomena Aliran Sungai 3.1. Pengantar 3.2. Konsep Umum Fenomena Aliran
−
Ceramah
−
Menggunakan power point, viewer,
Universitas Gadjah Mada
Minggu ke
Topik (Pokok Bahasan)
Metode Pembelajaran
Sungai
dan papan tulis
3.3. Hubungan Antara Hujan, Parameter DAS dan Aliran 3. Fenomena Aliran Sungai (lanjutan) 3.4. Hidrograf Satuan
−
Ceramah
−
Menggunakan
3.4.1. Pengertian umum
power point, viewer,
3.4.2. Hidrograf satuan terukur
dan papan tulis
3.4.3. Hidrograf satuan sintetik
−
Memberikan soal latihan
4. Pengukuran dan Perkiraan Debit
−
Ceramah dan
Sungai
diskusi untuk
4.1. Pengukuran Debit Secara
membahas jawaban
Langsung 4.1.1. Pengertian dengan
soal latihan −
Menggunakan
Pelampung
power point, video,
4.1.2. Velocity head road
viewer, dan papan
4.1.3. Trupp’s Ripple meter
tulis
4.1.4. Current meter 4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai (lanjutan)
−
Ceramah
−
Menggunakan
4.2. Pengukuran Debit Secara Tidak
powerpoint, viewer,
Langsung
dan papan tulis
4.2.1. Cara luas kemiringan 4.2.2. Cara ambang 4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai (lanjutan)
−
Ceramah
−
Menggunakan
4.3. Penentuan Debit Dengan Cara
power point, viewer,
Analisis −
Metode empiris
−
Metode Rasional
−
Model matematik
5. Besaran Raneangan 5.1. Pengertian Umum
dan papan tulis
−
Ceramah
−
Menggunakan
Universitas Gadjah Mada
Minggu ke
Topik (Pokok Bahasan)
Metode Pembelajaran
5.2. Pemilihan Kala Ulang Banjir
power point, viewer,
Rancangan
dan papan tulis
5. Besaran Rancangan (lanjutan) 5.3. Penentuan Debit Banjir
−
Ceramah
−
Menggunakan
Rancangan
power point, viewer,
5.3.1. Cara empirik
dan papan tülis
5.3.2. Cara statistik (analisis
−
frekuensi)
Memberikan contoh studi kasus untuk
5.3.3. Penggunaan model
latihan
hidrologi Penjabaran RKBM: 1. Kuliah Minggu ke 1 Menjelaskan beberapa contoh aktual di lapangan yang berkaitan dengan keberadaan
air
secara
hidrologi
seperti
adanya
banjir
dan
kekeringan,
Contohcontoh aktual tersebut dijelaskan dengan visualisasi dalam bentuk gambar/foto dan video sehingga mudah dipahami. Penjelasan difokuskan pada pemahaman konsep siklus hidrologi dan sistem hidrologi tentang daur limpasan. 2. Kuliah Minggu ke 2 Menjelaskan sejarah perkembangan ilmu hidrologi dan keterkaitannya dengan ilmu lain, seperti hidraulika dan klimatologi. Dengan kajian lebih rinci tentang beberapa fenomena alam terkait dengan keberadaan air, dapat ditunjukkan perlunya dan peranan analisis hidrologi untuk menjawab persoalan di lapangan. Penegasan tentang perlunya pemahaman konsep siklus hidrologi, imbangan air dan keterkaitan antara unsur-unsur alam yang membentuk proses keberadaan dan distribusi air. 3. Kuliah Minggu ke 3 Menjelaskan macam dan jenis data hidrologi yang diperlukan untuk keperluan perencanaan sistem bangunan air serta kegiatan yang terkait dengan upaya pemanfaatan
sumberdaya air.
Secara lebih
spesifik
dijelaskan beberapa
karakteristik daerah aliran sungai (DAS) untuk lebih memberikan pemahaman tentang faktor-faktor DAS yang mempengaruhi keseluruhan proses siklus hidrologi.
Universitas Gadjah Mada
4. Kuliah Minggu ke 4 Menjelaskan pengertian proses pembentukan, cara pengukuran dan beberapa metode pengolahan ata untuk masukan analisis lebih lanjut tentang hujan, karakteristik hujan dalam kaitannya dengan ruang dan waktu. Pada minggu ini diberikan soal latihan analisis data hujan yang meliputi pengisian data yang hilang, hujan DAS atau hujan kawasan. 5. Kuliah Minggu ke 5 Membahas dan berdiskusi tentang penyelesaian soal tugas kuliah inggu sebelumnya. Menjelaskan pengertian dan proses terjadinya penguapan (evaporasi) dan evapotranspirasi. Menerangkan cara cara pengukuran dan metode perkiraan besarnya evaporasi dan evapotranspirasi. 6. Kuliah Minggu ke 6 Menjelaskan pengertian dan proses terjadinya infiltrasi dan kegunaan data infiltrasi dalam analisis hidrologi. Menerangkan beberapa cara pengukuran infiltrasi di lapangan dan pengolahan data yang dilakukan. Memberikan soal latihan pengolahan data hasil pengukuran di lapangan. 7. Kuliah Minggu ke 7 Membahas dan berdiskusi tentang penyelesaian soal tugas kuliah inggu sebelumnya. Menjelaskan kegunaan data aliran sungai dalam analisis hidrologi, karakteristik DAS yang mempengaruhi besaran debit aliran sungai. Menerangkan data hidraulika aliran sungai dan keterkaitannya dengan data aliran sungai dalam proses hitungan perancangan bangunan air. 8. Kuliah Minggu ke 8 Menjelaskan kegunaan data aliran sungai dalam analisis hidrologi, karakteristik DAS yang mempengaruhi besaran debit aliran sungai. Menerangkan data hidraulika aliran sungai dan keterkaitannya dengan data aliran sungai dalam proses hitungan perancangan bangunan air. 9. Kuliah Minggu ke 9 Menjelaskan pengertian tentang hidrograf satuan dan teori cara penetapannya baik terukur maupun sintetik dan aplikasinya untuk perancangan bangunan air.
Universitas Gadjah Mada
Memberikan tugas latihan dengan data aktual hasil pengukuran data hujan dan data aliran di lapangan. 10. Kuliah Minggu ke 10, 11 dan 12 Membahas dan berdiskusi tentang penyelesaian soal tugas kuliah inggu sebelumnya. Menjelaskan cara pengukuran debit aliran sungai secara langsung dan secara tidak langsung dengan berbagai metode dan peralatannya yang diperlukan. Visualisai video praktek di lapangan merupakan cara yang efektif dalam usahanya menjelaskan proses pengukuran kedalaman dan kecepatan aliran. Dengan data pengukuran tersebut apat dijelaskan cara pembuatan Rating-curve. Menjelaskan cara periraan debit aliran sungai secara analitis dengan beberapa contoh enerapan rumus-rumus yang umum digunakan. 11. Kuliah Minggu ke 13 Menjelaskan pengertian dan kegunaan tentang besaran rancangan hidrologi, terutama banjir rancangan, pertimbangan dan cara-cara penetapannya. Penjelasan ditekankan pada pemahaman tentang kala ulang banjir dan keterkaitannya dengan rencana pembangunan suatu sistem bangunan air. 12. Kuliah Minggu ke 14 Menjelaskan prosedur analisis frekuensi untuk penentuan hujan dan banjir rancangan pada berbagai kala ulang, serta pendekatan model model dalam penentuan anjir rancangan. Untuk memberikan pemahaman rinci diberikan contoh nyata yang diambil dan beberapa laporan perancangan bangunan air. Selain itu juga diberikan tugas latihan agar mahasiswa lebih mudah untuk memahami proses dan tahapan yang harus dilakukan dalam analisis frekuensi yang meliputi pemilihan sen data, hitungan parameter statistik, ploting data dan pengujian. Pada akhir kuliah diberikan evaluasi secara menyeluruh tentang cakupan dan pencapaian target perkuliahan yang ditekankan pada kemampuan mahasiswa dalam melakukan analisis besaran rancangan untuk bangunan air. Evaluasi: Fungsi utama evaluasi adalah untuk menentukan hasil pembelajaran. Dalam evaluasi diperlukan assessment dan pengukuran (measurement) yang dirancang untuk mengukur prestasi belajar mahasiswa sebagai hasil proses pembelajaran.Teknik
Universitas Gadjah Mada
pengukuran dapat menggunakan pengukuran acuan norma (PAN) dan pengukuran acuan patokanlkriteria (PAP). Untuk melakukan pengukuran, alat ukur yang dipakai (tes/ujian) haruslah relevan, seimbang, berdayaguna dan efisien, obyektif, spesifik, tingkat kesulitan yang sesuai, punya daya pembeda yang jelas, terpercaya dan dengan waktu yang disediakan cukup. Untuk mata kuliah Hidrologi, penilaian hasil pembelajaran didasarkan pada hasil kegiatan mahasiswa dalam satu semester dengan bobot tertentu, yaitu tugas/latihan 20%, ujian sisipan 40% dan ujian akhir 40%. Bahan, Sumber Informasi dan Referensi: 1. Anonim, 1986, Standar Perencanaan Irigasi KP-O1, Ditjen Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 2. Anonim, 1987, Pedoman Keamanan Bendungan, Yayasan Badan Penerbitan Pekerjaan Umum, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 3. Anonim, 1987, Pedoman Perencanaan Hidrologi dan Hidraulika untuk Bangunan di Sungai, Yayasan Badan Penerbitan Pekerjaan Umum, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 4. Anonim, 1991, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 35 Tahun 1991 Tentang SUNGAI, Direktorat Sungai, Ditjen Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 5. Anonim, 1993, Pembuatan Model Hujan Aliran PLN-PPE Release 01, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 6. Bras, R.L., 1990, Hydrology, An Introduction to Hydrologic Science, AddisonWesley Publishing Company, Canada. 7. Chow, V.T., 1959, Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill Kogakusha, LTD., Tokyo. 8. Chow, V.T., 1964, Handbook of Hydrology, McGraw-Hill Book Company, New York. 9. Chow, V.T., D.R., Maidment dan L.W., Mays, 1988, Applied Hydrology, McGrawHill Book Company, New York. 10. Haan, C.T., 1977, Statistical Methods in Hydrology, The Iowa State University Press, Ames, Iowa. 11. Iman Subarkah, 1980, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma Bandung, Bandung. 12. Joyce Martha, W. dan Wanny Adidarma, 1982, Mengenal Dasar-dasar Hidrologi, Nova, Bandung.
Universitas Gadjah Mada
13. Sri Harto Br., 1984, Mengenal Dasar Hidrologi Terapan, Biro Penerbit KMTS FT UGM, Yogyakarta. 14. Sri Hat-to Br., 1993, Analisis Hidrologi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 15. Srimoerni Doelchomid, 1987, Pembakuan Ramalan Banjir, Makalah Seminar “Tinjauan Hidrologi dan Hidraulika Banjir”, PAU-IT UGM, Yogyakarta. 16. Viessman, dick, 1977, Introduction to Hydrology, Harper & Row, Publishers, New York.
Universitas Gadjah Mada
