'01-Analisa Hidrologi

MK. STUDIO PERANCANGAN IRIGASI DAN BANGUNAN AIR

ANALISIS HIDROLOGI

Maksud dan tujuan dari analisa hidrologi adalah untuk mengetahui potensi air yang

ada pada lokasi pekerjaan yang akan dimanfaatkan, dikembangkan serta mengendalikan

potensi air untuk kepentingan masyarakat sekitarnya. Analisa hidrologi ini sangat penting

artinya dalam tahap desain khususnya untuk perencanaan bangunan pengairan.

1.1. Curah Hujan Rancangan

Curah hujan rancangan adalah curah hujan yang terjadi pada suatu daerah dengan

periode ulang tertentu. Dalam perhitungan curah hujan rancangan digunakan analisis

frekuensi. Namun demikian sebelum menggunakan macam analisis frekuensi perlu dikaji

persyaratannya. Adapun pengujian sebaran data untuk dapat menggunakan analisis

frekuensi adalah, dihitung parameter-parameter statistik, Cs, Cv, Ck, untuk dapat

menentukan macam analisis frekuensi. Syarat untuk EJ. Gumbell, Ck = 5,40 dan Cs = 1,14

; Sedangkan Log Pearson III harga Cs dan Cv nya bebas.

a. Pemilihan Agihan Frekuensi

Adapun langkah-langkah yang harus ditempuh dalam pemilihan agihan frekuensi

adalah :

1. Menghitung curah hujan maksimum rerata dengan persamaan :

xo =

2. Menghitung simpangan baku, dengan persamaan :

Sx =

3. Menghitung parameter-parameter statistik, yang meliputi koefisien

skewnes/penyimpangan (Cs), koefisien varians (Cv), dan koefisien kurtosis (Ck),

dengan persamaan :

Cs =

Ck =

Ir. I Wayan Sutapa, M. Eng I - 1


Cv =

4. Dengan melihat harga Cs, Cv, dan Ck sehingga dapat ditentukan agihan frekuensi

mana yang akan digunakan.

Keterangan :

xi = curah hujan, mm

xo = curah hujan rata-rata, mm

n = jumlah data

Sx = standar deviasi

Cs = koefisien skewnes/penyimpangan

Cv = koefisien varians

Ck = koefisien kurtosis

b. Analisis Frekuensi

Analisis frekuensi diperlukan untuk menetapkan hujan rancangan dengan periode

ulang terentu dari serangkaian data curah hujan.

1). Metode Gumbel

Untuk menghitung besarnya curah hujan rancangan pada suatu daerah, Gumbel

telah merumuskan suatu metode untuk menghitung curah hujan tersebut

berdasarkan nilai-nilai ekstrim yang diambil dari analisis hasil pengamatan

curah hujan di lapangan. Adapun prosedur perhitungan dari metode Gumbel

adalah :

1. Menghitung curah hujan maksimum

rerata

2. Menghitung simpangan baku

3. Menghitung nilai K dengan persamaan

:

4. Menghitung curah hujan rancangan,

dengan persamaan Gumbel :

keterangan :

XT = curah hujan rancangan dengan periode ulang T tahun (mm)



Yt = reduced variate (fungsi periode ulang)

= , disajikan dalam tabel

Yn = reduced mean yang tergantung dari besarnya sampel .

Sn = reduced standard deviation, tergantung dari besarnya sampel

Sx = simpanan baku

K = faktor penyimpangan Gumbel

xo = curah hujan maksimum rerata (mm)

Tabel 1.1. Hubungan Antara Kala Ulang dengan Faktor Reduksi

Kala Ulang (Tahun) Faktor Reduksi (Yt)

2

5

10

25

50

100

0.3665

1,4999

2,2502

3,1985

3,9019

4,6001

Tabel 1.2. Simpangan Baku Tereduksi, Sn

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,94

1,06

1,11

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,20

0,96

1,06

1,11

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,20

0,98

1,07

1,11

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,20

0,99

1,08

1,12

1,14

1,16

1,17

1,18

1,19

1,20

1,00

1,08

1,12

1,14

1,16

1,18

1,18

1,19

1,20

1,02

1,09

1,12

1,15

1,16

1,18

1,18

1,19

1,20

1,03

1,09

1,13

1,15

1,16

1,18

1,19

1,19

1,20

1,04

1,10

1,13

1,15

1,17

1,19

1,19

1,19

1,20

1,04

1,10

1,13

1,15

1,17

1,18

1,19

1,19

1,20

1,05

1,10

1,13

1,15

1,17

1,18

1,19

1,20

1,20



Tabel 1.3. Rata-Rata Tereduksi, Yn

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n

.495

.523

.536

.543

.548

.552

.554

.556

.558

.560

.499

.525

.537

.544

.549

.552

.555

.557

.558

.503

.526

.538

.544

.549

.552

.555

.557

.558

.507

.528

.538

.545

.549

.553

.555

.557

.559

.510

.529

.539

.545

.550

.553

.555

.557

.559

.512

.530

.540

.546

.550

.553

.555

.558

.559

.515

.532

.541

.546

.550

.553

.556

.558

.559

.518

.533

.541

.547

.551

.554

.556

.558

.559

.520

.534

.542

.547

.551

.554

.556

.558

.559

.522

.535

.543

.548

.551

.554

.556

.558

.559

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

2). Metode Log Pearson III

Dalam perhitungan ini, memerlukan beberapa parameter yaitu berupa

derajat kepencengan, nilai tengah (harga rata-rata), dan standar deviasi. Adapun

langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :

1. Mengubah data curah hujan n buah dari x1, x2, x3,...,xn menjadi bentuk.

logaritma yaitu log x1, log x2, log x3,..., log xn

2. Menghitung harga rerata, dari data curah hujan yang telah diubah ke dalam

bentuk logaritma dengan persamaan :

log xo =

3. Hitung standar deviasi, dengan persamaan :

S log x =

4. Hitung koefisien penyimpangan, dengan persamaan :



Cs =

5. Menghitung logaritma curah hujan dengan persamaan :

log XT = log xo + KTr . S log x

harga KTr diperoleh dari tabel hubungan antara Cs dengan kala ulang.

6. Hitung nilai anti log dari XT, untuk mendapatkan curah hujan rancangan

dengan kala ulang T tahun.

Tabel 1.4. Faktor Penyimpangan KTr untuk Log Pearson III

Koef.Waktu Balik (Tahun)

1.01 1.05 1.11 1.25 1.667 2 2.50 5 10 20 25 50 100 200 1000

CsPeluang (%)

99 95 90 80 60 50 40 20 10 5 4 2 1 0.5 0.1

3.00 -0.667 -0.665 -0.660 -0.636 -0.476 -0.396 -0.124 0.420 1.180 2.095 2.278 3.152 4.051 4.970 7.250

2.50 -0.799 -0.790 -0.771 -0.711 -0.477 -0.360 -0.067 0.518 1.250 2.093 2.262 3.048 3.845 4.652 6.600

2.20 -0.905 -0.882 -0.844 -0.752 -0.471 -0.330 -0.029 0.574 1.284 2.081 2.240 2.970 3.705 4.444 6.200

2.00 -0.990 -0.949 -0.895 -0.777 -0.464 -0.307 -0.002 0.609 1.302 2.066 2.219 2.912 3.605 4.298 5.910

1.80 -1.087 -1.020 -0.945 -0.799 -0.454 -0.282 0.026 0.643 1.318 2.047 2.193 2.848 3.499 4.147 5.660

1.60 -1.197 -1.093 -0.994 -0.817 -0.442 -0.254 0.056 0.675 1.329 2.024 2.163 2.780 3.388 3.990 5.390

1.40 -1.318 -1.168 -1.041 -0.832 -0.427 -0.225 0.085 0.705 1.337 1.996 2.128 2.706 3.271 3.828 5.110

1.20 -1.449 -1.243 -1.086 -0.844 -0.411 -0.195 0.114 0.732 1.340 1.963 2.087 2.626 3.149 3.661 4.820

1.00 -1.588 -1.317 -1.128 -0.852 -0.393 -0.164 0.143 0.758 1.340 1.926 2.043 2.542 3.022 3.489 4.540

0.90 -1.660 -1.353 -1.147 -0.854 -0.383 -0.148 0.158 0.769 1.339 1.905 2.018 2.498 2.957 3.401 4.395

0.80 -1.733 -1.388 -1.116 -0.856 -0.373 -0.132 0.172 0.780 1.336 1.888 1.998 2.453 2.891 3.312 4.250

0.70 -1.806 -1.423 -1.183 -0.857 -0.363 -0.116 0.186 0.790 1.333 1.861 1.967 2.407 2.824 3.223 4.105

0.60 -1.880 -1.458 -1.200 -0.857 -0.352 -0.099 0.201 0.800 1.328 1.837 1.939 2.359 2.755 3.132 3.960

0.50 -1.955 -1.491 -1.216 -0.856 -0.341 -0.083 0.214 0.808 1.323 1.812 1.910 2.311 2.686 3.041 3.815

0.40 -2.029 -1.524 -1.231 -0.855 -0.329 -0.066 0.228 0.816 1.317 1.786 1.880 2.261 2.615 2.949 3.670

0.30 -2.104 -1.555 -1.245 -0.853 -0.318 -0.050 0.241 0.824 1.309 1.759 1.849 2.211 2.544 2.856 3.525

0.20 -2.178 -1.586 -1.258 -0.850 -0.305 -0.033 0.255 0.830 1.301 1.732 1.818 2.159 2.472 2.763 3.380

0.10 -2.252 -1.616 -1.270 -0.846 -0.293 -0.017 0.267 0.836 1.292 1.703 1.785 2.107 2.400 2.670 3.235

0.00 -2.326 -1.645 -1.282 -0.842 -0.281 0.000 0.281 0.842 1.282 1.673 1.751 2.054 2.326 2.576 3.090

-0.10 -2.400 -1.673 -1.292 -0.836 -0.267 0.017 0.290 0.836 1.270 1.642 1.716 2.000 2.252 2.482 2.950

-0.20 -2.472 -1.700 -1.301 -0.830 -0.255 0.033 0.305 0.850 1.258 1.610 1.680 1.945 2.178 2.388 2.810

-0.30 -2.544 -1.726 -1.309 -0.824 -0.241 0.050 0.318 0.853 1.245 1.577 1.643 1.890 2.104 2.294 2.675

-0.40 -2.615 -1.750 -1.317 -0.816 -0.228 0.066 0.329 0.855 1.231 1.544 1.606 1.834 2.029 2.201 2.540

-0.50 -2.686 -1.774 -1.323 -0.808 -0.214 0.083 0.341 0.856 1.216 1.509 1.567 1.777 1.955 2.108 2.400

-0.60 -2.755 -1.797 -1.328 -0.800 -0.201 0.099 0.352 0.857 1.200 1.473 1.528 1.720 1.880 2.016 2.275

-0.70 -2.824 -1.819 -1.333 -0.790 -0.186 0.116 0.363 0.857 1.183 1.437 1.488 1.663 1.806 1.926 2.150



Koef.Waktu Balik (Tahun)

1.01 1.05 1.11 1.25 1.667 2 2.50 5 10 20 25 50 100 200 1000

CsPeluang (%)

99 95 90 80 60 50 40 20 10 5 4 2 1 0.5 0.1

-0.80 -2.891 -1.839 -1.336 -0.780 -0.172 0.132 0.373 0.856 1.166 1.401 1.448 1.606 1.733 1.837 2.035

-0.90 -2.957 -1.858 -1.339 -0.769 -0.158 0.148 0.383 0.854 1.147 1.364 1.407 1.549 1.660 1.749 1.910

-1.00 -3.022 -1.877 -1.340 -0.758 -0.143 0.164 0.393 0.852 1.128 1.326 1.366 1.492 1.588 1.664 1.800

-1.20 -3.149 -1.910 -1.340 -0.732 -0.114 0.195 0.411 0.844 1.086 1.249 1.282 1.379 1.449 1.501 1.625

-1.40 -3.271 -1.938 -1.337 -0.705 -0.085 0.225 0.427 0.832 1.041 1.172 1.198 1.270 1.318 1.351 1.465

-1.60 -3.388 -1.962 -1.329 -0.675 -0.056 0.254 0.442 0.817 0.994 1.096 1.116 1.166 1.197 1.216 1.280

-1.80 -3.499 -1.981 -1.318 -0.643 -0.026 0.282 0.454 0.799 0.945 1.020 1.035 1.069 1.087 1.097 1.130

-2.00 -3.605 -1.996 -1.302 -0.600 0.005 0.307 0.464 0.777 0.895 0.948 0.959 0.980 0.990 0.995 1.000

-2.20 -3.705 -2.006 -1.284 -0.574 0.029 0.330 0.471 0.752 0.844 0.881 0.888 0.900 0.905 0.907 0.910

-2.50 -3.845 -2.012 -1.250 -0.518 0.067 0.360 0.477 0.711 0.771 0.789 0.793 0.798 0.799 0.800 0.802

-3.00 -4.051 -2.003 -1.180 -0.420 0.124 0.396 0.476 0.636 0.660 0.665 0.666 0.666 0.667 0.667 0.668

Keterangan :

xi = curah hujan (mm)

XT = curah hujan rancangan dengan kala ulang T tahun (mm)

Cs = koefisien penyimpangan/kepencengan

S log x = standar deviasi

KTr = fungsi Cs terhadap kala ulang

Log xo = logaritma curah hujan rerata

Log xi = logaritma curah hujan harian maksimum

Dengan menggunakan persamaan-persamaan di atas maka dapat dihitung hujan

rancangannya seperti disajikan pada tabel-tabel berikut.

Contoh Perhitungan disajikan pada Tabel 1.5.



1.2. Uji Kecocokan Distribusi Frekwensi

Pemeriksaan uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk mengetahui suatu kebenaran

hipotesa distribusi frekuensi. Dengan pemeriksaan uji ini akan diketahui :

Kebenaran antara hasil pengamatan dengan model distribusi yang diharap-

kan atau yang diperoleh secara teoritis.

Kebenaran hipotesa (diterima/ ditolak)

Hipotesa adalah perumusan sementara terhadap suatu hal untuk menjelaskan hal

tersebut, ke arah penyelidikan selanjutnya. Untuk mengadakan pemeriksaan uji di awali

dengan plotting data dari hasil pengamatan pada kertas probabilitas dan durasi yang sesuai.

Tahapan plotting data dan garis durasi pada kertas probabilitas sebagai berikut :

Data hujan maksimum harian rerata tiap tahun disusun dari kecil ke besar.

Probabilitas dihitung dengan Persamaan Weibul

Pengujian parameter untuk menentukan kecocokan (the goodness of fit test) yang

biasa dilakukan adalah dengan menggunakan metode sebagai berikut :

1). Chi-kuadrat (chi-square)

2). Smirnov – Kolmogorof

1.2.1. Uji Chi-Kuadrat

Uji Chi-kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi

peluang yang telah dipilih dapat mewakili dari distribusi statistik sampel data yang

dianalisis. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter 2. Parameter 2 dapat

dihitung dengan rumus :

dimana :

2 hitung = parameter chi-kuadrat terhitung

Xe = curah hujan empiris

Xt = curah hujan teoritis



Nilai X2 yang dihitung, harus lebih kecil dari harga X2 kritis untuk suatu derajat

nyata tertentu (level of significance )

Derajat kebebasan dihitung dengan rumus V = n - 3

dimana :

V = derajat kebebasan

n = jumlah data

Tabel 1.8. Harga Chi Square untuk Uji Chi Square



1.2.2. Uji Smirnov-Kolmogorof

Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorof sering juga disebut sebagai uji kecocokan non

parametrik, karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Uji ini

digunakan untuk menguji simpangan / selisih terbesar antara peluang pengamatan

(empiris) dengan peluang teoritis, yaitu dalam bentuk persamaan berikut :

dimana :

maks = selisih terbesar antara peluang empiris dengan teoritis

Pe = peluang empiris, dengan menggunakan persamaan dari

Weibull :

m = nomor urut kejadian, atau peringkat kejadian

N = jumlah data pengamatan

PT = peluang teoritis dari hasil penggambaran data pada kertas

distribusi (persamaan distribusinya) secara grafis, atau

meng-gunakan fasilitas perhitungan peluang menurut

wilayah luas di bawah kurva normal.

Tabel 1.10. Harga Kritis (Δcr) untuk Smirnov Kolmogorov



1.3. Debit Banjir Rancangan

Pada umumnya banjir rencana (design flood) di Indonesia ditentukan berdasar-kan

analisa curah hujan harian maksimum yang tercatat. Frekuensi debit maksimum jarang

diterapkan karena keterbatasan masa pengamatan. Maka analisisnya dilakukan dengan

menggunakan persamaan–persamaan empiris dengan memperhitungkan parameter–

parameter alam yang terkait. Untuk menentukan debit banjir rencana dilakukan analisa

debit puncak banjir dengan beberapa metoda yang berbeda.

Beberapa metode yang biasa dipakai dalam analisis debit banjir rancangan adalah

sebagai berikut :

1) Metode Haspers

2) Metode Melchior

4) Metode Der Weduwen

5) Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

1.3.1. Debit Banjir Metode Haspers

Persamaan yang digunakan:

Qn = α. β. qn. F

=

t = 0,1 x L0,8 x i-0,3

=

r = (untuk t < 2 jam)

r = (untuk 2 jam < t < 19 jam)

r = 0,707 x (untuk 19 jam < t < 30 jam)



qn =

dimana :

Qn = debit banjir dengan periode ulang n

= koefisien pengaliran

= koefisien reduksi daerah pengaliran

F = luas daerah pengaliran (km2)

t = waktu konsentrasi (jam)

Rn = curah hujan rencana untuk periode ulang n

qn = intensitas hujan dengan periode ulang n

L = panjang sungai (km)

i = kemiringan sungai rata-rata

Dengan menggunakan persamaan di atas maka perhitungan debit banjir rancangan dengan

Metode Haspers disajikan pada Tabel 1.12.

1.3.2. Debit Banjir Metode Melchior



Dasar Metode Melchior dari ini adalah Metode Rasional dan digunakan untuk

memperkirakan debit banjir rancangan untuk Daerah Aliran Sungai (DAS) yang luasnya

lebih dari 100 km2. Berdasarkan pengamatan hujan yang dilakukan oleh Ir. S.J.G Van

Overveldet dan Ir. H.P Mensinga dalam tahun 1889. Maka Melchior menentukan

hubungan antara hujan rata-rata sehari (24 jam) dan hujan maksimum setempat sehari dan

mendapatkan angka reduksi :

F =

dimana :

F = Luas ellips yang mengelilingi daerah aliran sungai dengan sumbu panjang

tidak lebih dari 1,5 kali sumbu pendek (km2). Kemudian hitung luasnya

dimana a dan b adalah sumbu-sumbu ellips. Dengan diketahuinya F maka

dapat kita hitung nilai 2.

=

L1 = Panjang sumbu besar (km)

L2 = Panjang sumbu pendek (km)

Curah hujan maksimum dapat dilakukan dengan nomogram atau dengan persamaan:

r =

Di sini R24 max adalah besarnya curah hujan terpusat maksimum sehari yang didapat

dari data hujan di Jakarta. Oleh sebab itu untuk luar Jakarta hasil persamaan di atas harus

dikalikan dengan “RT/200”.

Gambar 1.3. Luasan Curah Hujan (Metode Melchior)



Waktu tiba banjir untuk Metode Melchior adalah :



T = 0,186 x L x Q-0,2 x I-0,4

Dimana:

L = panjang alur sungai utama, km

T = waktu tiba banjir, jam

Q = debit banjir, m3/dt

I = kemiringan sungai

Persamaan debit Metode Melchior Q = α x β x R x A

Dimana :

Q = debit, m3/dt

α = koefisien pengaliran (nilainya 0,42 ; 0,52 ; 0,62 ; dianjurkan 0,52)

β = koefisien reduksi

R = curah hujan maksimum, m3/dt/km2

Dengan menggunakan persamaan di atas, maka perhitungan debit banjir rancangan

dengan Metode Melchior disajikan pada Tabel 1.13.



1.3.3. Debit Banjir Metode Der Weduwen

Debit banjir Metode Weduwen didasarkan pada rumus berikut :

QN = . . QN . A

=

=

QN =

T = 0.25 L Q-0.125 I-0.25

dimana :

QN = debit banjir (m3/detik) dengan periode ulang n tahun

RN = curah hujan maksimum harian (mm/hari) dengan periode ulang n

tahun

= koefisien limpasan air hujan

= koefisien pengurangan luas untuk curah hujan di daerah aliran sungai

QN = luasan curah hujan m3/detik.km2 dengan perioda ulangan tahun

A = luas daerah aliran, km2 sampai 100 km2



T = lamanya hujan, jam

L = panjang sungai, km

I = kemiringan sungai atau medan

Dengan menggunakan persamaan di atas maka debit banjir dengan Metode

Mwlchior disajikan pada Tabel 1.14.

1.3.4. Debit Banjir Metode Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Nakayasu



a) Analisis Hujan Satuan dan Hujan Efektif / Neto Jam-Jaman

Berdasarkan pengamatan di Indonesia, hujan tepusat tidak lebih dari 7 jam, untuk

perhitungannya digunakan persamaan :

RT =

dimana :

RT = rerata intensitas curah hujan selama T jam

R24 = curah hujan maksimum dalam waktu 24 jam

t = waktu konsentrasi atau durasi curah hujan terpusat

T = jam ke 1, 2, 3, 4, dst.

Sedangkan persamaan untuk mendapatkan nilai distribusi hujan satuan jam-jaman,

sebagai berikut :

Rt = t.RT–[t – 1].R(T – 1)

dimana :

Rt = intensitas curah hujan pada jam ke-t

R(T-1) = intensitas curah hujan dalam (T-1) jam

Analisa hujan netto jam-jaman dapat dinyatakan sebagai berikut :

Rn = C . R . Rt

dimana :

Rn = hujan netto jam-jaman, mm/jam

C = Koefisien pengaliran = 0,8614 (kondisi lokasi)

R = curah hujan (rancangan) harian 24 jam, mm

Rt = distribusi hujan jam-jaman

b) Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Nakayasu dari Jepang, telah membuat rumus hidrograf satuan sintetik dari hasil

penyelidikannya. Rumus tersebut adalah sebagai berikut :

Qp =

dimana :

Qp = debit puncak banjir (m3/detik)



ro = hujan satuan (mm)

tp = tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai puncak

banjir (jam)

tp = tg + 0,8 tr

tg = waktu konsentrasi (jam), tenggang waktu dari titik berat hujan

sampai titik berat hidrograf (time lag)

dalam hal ini, jika :

L < 15 km, tg = 0,21 . L 0,7

L > 15 km, tg = 0,4 + 0,058 . L

tr = tenggang waktu hidrograf (time base of hidrograf)

= 0,5 sampai 1 tg

t0,3 = α.tg

α =

untuk :

1. daerah pengaliran biasa α = 2

2. bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang

cepat α =1,5

3. bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang

lambat α = 3

Bagian lengkung naik (rising limb) hidrograf satuan dihitung dengan menggunakan

rumus :

qa =

dimana :

qa = llimpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/detik)

t = waktu (jam)

Bagian lengkung turun (decreasing limb) hidrograf satuan dihitung dengan

menggunakan rumus :

qd1 =

qd2 =

qd3 =


lengkung naik lengkung turun

Q

i

tr

0,8 tr tg

Qp

0,32 Qp

0,3 Qp

Tp T0,3 1,5 T0,3


Gambar 3.4 Lengkungan Hidrograf Satuan Sintetik

Gambar 1. 4. Hidrograf Satuan Nakayasu

Dengan menggunakan persamaan-persamaan tersebut maka debit banjir dengan Metode

HSS Nakayasu dapat dihitung.



Tabel 1.24. Rekapitulasi Debit Banjir Rancangan

1.4. Evapotranspirasi



Analisis klimatologi yang diperlukan dalam perencanaan suatu daerah irigasi

adalah besarnya evapotranpirasi potensial. Evapotranpirasi potensial adalah penguapan

yang disebabkan oleh evaporasi air bebas dan transpirasi oleh tumbuhan (evapo dan

transpirasi ). Besaran evapotranspirasi dihitung memakai cara Penman modifikasi

(FAO) dan laju penguapan panci evaporasi.

Rumus yang digunakan untuk menghitung evapotranpirasi adalah rumus Penman Modifikasi yang dinyatakan dengan:

dengan

dimana:

w = faktor yang berhubungan dengan temperatur (T) dan elevasi daerah. Untuk

daerah Indonesia dengan elevasi antara 0 - 500 m, hubungan harga T dan w

Rs = radiasi gelombang pendek dalam satuan evaporasi (mm/hari)

= (0,25 + 0,54 n/N) Ra

Ra = radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir (angka angot)

yang dipengaruhi oleh letak lintang daerah.

Rn1 = radiasi bersih gelombang panjang (mm/hari)

= f(t) . f(ed) . f(n/N)

f(t) = fungsi suhu

f(ed) = fungsi tekanan uap

= 0,34 - 0,44 . (ed)

f(n/N) = fungsi kecerahan

= 0,1 + 0,9 n/N

f(u) = fungsi dari kecepatan angin pada ketinggian 2 m dalam satuan (m/dt)

= 0,27 (1 + 0,864 u)

U = kecepatan angin (m/dt)

(ea-ed) = perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap yang sebenarnya

ed = ea . Rh

RH = kelembaban udara relatif (%)

ea = tekanan uap jenuh (mbar)

ed = tekanan uap sebenarnya (mbar)

c = angka koreksi Penman yang memasukkan harga perbedaan kondisi cuaca siang

dan malam.



Tabel 1.25. Tekanan Uap Jenuh sebagai Fungsi dari Temperatur

Temperatur C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Es, mbar 6.1 6.6 7.1 7.6 8.1 8.7 9.3 10 10.7 11.5

Temperatur C 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Es, mbar 12.3 13.1 14 15 16.1 17 18.2 19.4 20.6 22

Temperatur C 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Es, mbar 23.4 24.9 26.4 28.1 29.8 31.7 33.6 35.7 37.8 40.1

Temperatur C 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Es, mbar 42.4 44.9 47.6 50.3 53.2 56.2 59.4 62.8 66.3 69.9

Tabel 1.26. Faktor W yang Tergantung pada Temperatur dan Ketinggian

Temperatur C

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20Ketinggian

0 0.43 0.46 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.68

500 0.44 0.48 0.51 0.54 0.57 0.6 0.62 0.65 0.67 0.7

1000 0.46 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71

2000 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73

3000 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75

4000 0.54 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75 0.77

Temperatur 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40Ketinggian

0 0.71 0.73 0.75 0.77 0.78 0.8 0.81 0.83 0.84 0.85

500 0.72 0.74 0.76 0.78 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86

1000 0.73 0.75 0.77 0.79 0.8 0.82 0.83 0.85 0.86 0.87

2000 0.75 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88

3000 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89

4000 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9



Dengan mengunakan persamaan dan tabel di atas maka perhitungan evapotranspirasi

dengan Metode Penman Modifikasi disajikan pada Tabel 1.31.



Cara lain untuk menghitung evapotranspirasi adalah dari laju penguapan panci dengan

persamaan sebagai berikut :

a. Menghitung penguapan dari panci penguapan (Ep)

ETo = Kp . Epan

dimana :

Kp = 0.108 – 0.0286 . U2 + 0.0422. ln(FET ) + 0.143 4.ln(RHmean) – 0.000631 [ln(FET)]2

ln RHmean.

(untuk panci evaporasi yang terletak di atas tanah berumput hijau)

atau :

Kp = 0.61+0.00341.RHmean – 0.000162 . U2 RHmean – 0.00000959 . U2 . FET +

0.00327 .U2 . lnFET –0.00289.U2 ln( 86 4. U2) – 0.0106 ln ( 86.4 U2) ln (FET) +

0.00063 [ln(FET)]2 ln (86.4 U2)

(untuk panci evaporasi yang terletak di atas tanah kering)

dimana :

Ep = Penguapan panci evaporasi (mm)

H = Tebal air hujan (mm)

At = Penambahan air dalam panci sampai titik tinggi pedoman (mm).

Ak = Pengurangan air dalam panci sampai titik tinggi pedoman (mm).

U2 = kecepatan angin pada ketinggian 2 meter (m/det).

RHmean = Kelembaban relatif udara (%).

FET = Elevasi alat diukur dari permukaan laut (m).

Dengan menggunakan persamaan-persamaan tersebut dapat dihitung besarnya

evapotranspirasi sebagai berikut:



1.5. Debit Andalan

Debit andalan di analisis dengan metode empiris dengan menggunakan metode DR.

F.J. Mock dan SMEC serta dihitung secara proporsional dengan membandingkan luas

DAS yang memiliki data pengukuran debit sungai otomatis (S. Tojo) dengan DAS Betaua.

1.5.1. Metode Dr F.J. Mock

Adapun parameter-parameter yang diperlukan dan langkah perhitungan dengan

menggunakan metode Dr. F.J Mock adalah sebagai berikut:

a. Evapotranspirasi

b. Limited Evapotranspirasi

c. Water Balance

d. Run off dan Water Storage

a. Limited Evapotranspirasi

Rumus :

E1 = Et0 – E

E = Et0 x m/20 ( 18 – n )

Dimana:

E1 : Limited Evapotranspirasi

Et0 : Evapotranspirasi



m : Koefisien yang tergantung jenis awan dan musim

n : Jumlah hari hujan bulanan rata-rata

b. Water Balance

Rumus:

Ws = P – E1

Dimana:

Ws : Water Surplus

P : Hujan Bulanan rata-rata

E1 : Limited Evapotranspirasi

c. Run off dan Water Storage

Rumus :

Q = DRO + BF

BF = I – dv(n)

DR = S – I

Dv(n) = V(n) – V(n-1)

Dimana:

Q : Aliran sungai

BF : Aliran Dasar

I : Infiltrasi

DRO : Aliran Langsung

S : Aliran Lebih

Vn : Volume Tampungan

Hasil perhitungan simulasi debit dengan menggunakan metode FJ Mock disajikan pada

pada Tabel 1.34.



1.5.2. Metode SMEC

Metode SMEC pertama kali dibuat oleh Konsultan SMEC pada tahun

1982. Metode SMEC ini didasarkan pada jenis tanah daerah tangkapan

(Catchment area) . Metode ini merupakan hasil analisa data debit dari 21

stasiun dan curah hujan bulanan rata-rata jangka panjang dari peta – peta

hujan, sehingga diperoleh persamaan empiris yang dikembangkan untuk

memberikan perkiraan rata-rata limpasan hujan bulanan dalam 2 dan 5

tahun kering (kemungkinan terlampaui 50% dan 80%).

Metode SMEC dikembangkan dalam 2 zone yang dibedakan menurut

kondisi geologinya, yaitu zona A dan zona B.

1. Zona A.

Sebagian besar daerah pengaliran saat terjadinya hujan, pengisian air

tanah akan terjadi secara perlahan – lahan, sehingga debit sungai cepat

naik. Persamaan yang digunakan adalah :

Q2 = A(0,210 MMR – 8,50) x 10 - 3 , untuk MMR ≤ 250 mm

Q2 = A(0,366 MMR – 47, 5) x 10 - 3 , untuk MMR 250 mm

2. Zona B.

Sebagian daerah pengaliran sungai, air tanah terjadi dengan cepat.

Adapun persamaan yang digunakan adalah :

Q2 = A(0,20 PI) x 10 - 3 , untuk PI < 300 mm

Q2 = A(0,32 PI – 36,0) x 10 - 3 , untuk PI 300 mm

PI = (1/3 MMR + 2/3 MMR sebelumnya)

Untuk aliran zona A dan zona B :

Q5 = 0,75 x Q2

Dimana :

Q2 = Debit rata – rata bulanan 1 dalam 2 tahun kering, m 3 /det.

Q5 = Debit rata – rata bulanan 1 dalam 5 tahun kering, m 3 / det.

A = Catchment area, Km2 .

PI = Indeks hujan.

MMR=Rata – rata curah hujan bulanan jangka panjang, mm.

MMR sebelumnya = MMR bulan sebelumnya, mm.



Hasil perhitungan debit andalan Metode SMEC disajikan pada Tabel 1.35.


'01-Analisa Hidrologi

Documents

Transcript of '01-Analisa Hidrologi