III.
HUJAN (PRECIPITATION)
3.1 Umum Dari daur (siklus) hidrologi terlihat bahwa air yang berada di bumi baik langsung maupun tidak langsung berasal dari air hujan (precipitation). Dengan demikian untuk menyelesaikan masalah dalam hidrologi, besaran dan sifat hujan penting untuk dipahami oleh hidrologis.
3.2 Bentuk hujan Ada beberapa macam bentuk presipitasi/hujan sbb : • drizzle (
0,05 mm ; i <1mm/jam)
• rainfall (hujan,
> 0,5 mm; I > 1mm/jam)
• hail (hujan es,
5mm – 125 mm)
• snow (salju) • sleet (campuran salju dan hujan)
3.3 Diskripsi kuantitatif hujan Lama hujan: •
lama hujan tipikal biasanya diukur dalam jam,
•
untuk DAS kecil mungkin dalam menit, sedang untuk DAS besar dapat dalam hari
•
Lama hujan 1 , 2, 3, . . ., 24 jam dapat digunakan dalam analisis hidrologi perancangan.
Kedalaman hujan dan lama hujan •
bervariasi tergantung iklim, lokasi, waktu dll.
Intensitas hujan adalah kedalaman hujan (d) per satuan waktu (t)
Frekuensi hujan (f) adaiah waktu rerata antara 2 (dua) kejadian hujan untuk kedalaman dan lama hujan yang sama: misal d = 100 mm, t = 6 jam, setiap 50 tahun f = 1/50 = 0.02 Kala ulang (T) = 1/f
3.4 Variabilitas hujan Temporally •
Temporal rainfall distribution : variasi kedalaman hujan untuk kurun waktu kejadian hujan Bentuk terputus (discrete) : hyetograph
•
Spatially Spatial rainfall distribution, peta isohyets
•
Seasonally contoh beberapa kedalaman hujan (Soemarto, 1987) Cherrapoongee (India)
: 10 000 mm/tahun
Lereng Gunung Slamet, Jawa Tengah
: 4 000 mm/tahun
Malang, Jawa Timur
: 3 000 mm/tahun
Singapura
: 2300mm/tahun
Belanda
: 750 mm/tahun
Teheran (Iran)
: 220 mm/tahun
3.5 Pengukuran hujan penakar hujan biasa (manual raingauge) penakar hujan otomatik (automatic raingauge) ditempatkan sesuai dengan aturan WMO Hasil pengukuran hujan: penakar hujan biasa : biasanya berupa data harian, misal dicatat setiap jam 07.00 penakar hujan otomatik: dengan interval waktu yang lebih pendek, misal menit. hasil tersebut merupakan hujan di stasiun penakar hujan (hujan titik)
3.6 Analisis hujan 3.6.1 Hujan DAS Beberapa metoda yang bisa digunakan untuk memperkirakan hujan DAS: Aritmatik / rerata aljabar poligon Thiessen isohyets ‘reciprocal square distance method’
Arimatik •
paling sederhana
•
akan memberikan hasil yang teliti bila: stasiun hujan tersebar merata di DAS yang ditinjau variasi kedalaman hujan antar stasiun relatif kecil
Poligon Thiessen •
relatif lebih teliti
•
kurang fleksibel
•
tidak memperhitungkan faktor topografi
•
objektif
Dengan : n
: jumlah stasiun
Pi
: kedalaman hujan di stasiun I
i
: bobot stasiun I = Ai / Atotal
Ai
: luas daerah pengaruh sta I
Atotal
: luas total
Isohyet • Flexible • perlu kerapatan jaringan yang cukup untuk membuat peta isohyets yang akurat • subjektif
3.6.2 Kualitas data Pengisian data hilang: Dalam praktek di lapangan sering dijumpai rangkaian data yang tidak lengkap karena: • kerusakan alat • kelalaian petugas Untuk mengatasi hal tersebut dapat diisi dengan cara yang ada misal: a. ‘Normal Ratio Method’
dengan n
: banyaknya stasiun hujan di sekitar stasiun X
Px
: kedalaman hujan yang diperkirakan di stasiun X
Pi
: kedalaman hujan di stasiun i
Anx
: hujan rerata (normal) tahunan di stasiun X
Ani
: hujan rerata di stasiun i
b. ‘Reciprocal Square Distance Method’
Dengan : n
: banyaknya stasiun hujan
dxi
: jarak stasiun X ke stasiun i
Px
: kedalaman hujan yang diperkirakan di stasiun X
Pi
: kedalaman hujan di stasiun i
Ketidak panggahan data (inconsistensy) Data yang diperoleh dari stasiun penakar hujan terkadang tidak panggah karena mungkin: o
alat digantti dengan spesifikasi yang lain
o
lokasi dipindahkan
o
perubahan lingkungan yang mendadak
Cara pengujian dapat dilakukan dengan double mass analysis
3.7 Hujan rancangan Hujan rancangan (design rainfall) merupakan suatu pola hujan yang digunakan dalam rancangan hidrologi.
Hujan rancangan digunakan sebagai masukan (input) suatu model hidrologi untuk menentukan debit rancangan dengan menggunakan model hujan-aliran. Pemilihan pola hujan rancangan akan tergantung dari model hujan-aliran tang akan digunakan. Hujan rancangan dapat berupa: hujan titik, misal pada metoda Rational untuk perancangan sistem drainasi:
hyetograph, misal pada model hujan-aliran untuk design bangunan pelimpah suatu bendungan dengan menggunakan metoda hidrograf satuan. Hujan rancangan dapat diperkirakan berdasarkan hujan di suatu stasiun hujan ataupun berdasarkan karakteristik hujan di DAS yang ditinjau. 3.7.1 Analisis hujan rancangan hujan titik dengan menggunakan rangkaian data hujan maksimum tahunan untuk lama hujan tertentu (analisis statistic, analisis frekuensi) hujan DAS berdasarkan hasil analisis hujan titik dengan mengguankan kurva hubungan antara kedalaman hujan titik dengan luas DAS (depth area duration cutve)
Kurva intensitas-lama hujan-frekuensi (IDF curve) Misalnya digunakan untuk menentukan hujan rancangan untuk perancangan saluran drainasi, yang meliputi intensitas, lama hujan dan frekuensi (kala ulang)
Design hyetographs dengan analisis kejadian hujan otomatik, pola tipikal hujan dapat ditentukan dengan grafik hubungan antara waktu dan kedalaman hujan (profil hujan) apabila data hujan otomatik tidak tersedia, dapat digunakan beberapa rumus empiris seperti rumus Mononobe:
dengan: : intensitas hujan pada durasi t dengan kala ulang T tahun (mm/jam) : intensitas hujan harian maksimum pada T yang ditinjau (mm/han) t
: durasi hujan (jam)
n
: konstanta
Pola distribusi hujan ditentukan berdasarkan data hujan otomatik atau dapat juga dilakukan dengan menggunakan model distribusi hujan tertentu misal: uniform segitiga bell shape alternating block method (Chow et.al., 1988)
3.8 Sumber data Data hujan dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti: Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) Dinas Pengairan, Departemen PU Puslitbang Pengairan, Departemen PU Studi tentang keairan, dll.
