ANALISIS DEBIT RANCANGAN BENDUNGAN BAWAH TANAH …/Analisis... · perpustakaan.uns.ac.id...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ANALISIS DEBIT RANCANGAN BENDUNGAN BAWAH TANAH BRIBIN

KABUPATEN GUNUNGKIDUL YOGYAKARTA

Design Flood Analysis of Bribin Underground Dam

Gunungkidul District Yogyakarta

SKRIPSI

Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

PUTRI MAHAR DANI I 1108527

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


commit to user

ii

LEMBAR PERSETUJUAN



Design Flood Analysis of Bribin Underground Dam Gunungkidul District Yogyakarta.

Disusun oleh :

PUTRI MAHAR DANI I 1108527

Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan Dosen Pembimbing

Dosen Pembimbing I

Ir. Solichin, MT NIP. 19600110 198803 1 002

Dosen Pembimbing II

Ir. Susilowati, MSi NIP. 19480610 198503 2 001


commit to user

iii

PENGESAHAN SKRIPSI



Design Flood Analysis of Bribin Underground Dam

Gunungkidul District Yogyakarta

Disusun Oleh :

PUTRI MAHAR DANI NIM: I 1108527

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Pada :

Tim Penguji :

1. Ir. Solichin, MT ……………… NIP. 19600110 198803 1 002 2. Ir. Susilowati, MSi ……………… NIP. 19480610 198503 2 001 3. Ir. Suyanto, MM ……………… NIP. 19520317 198503 1 001 4. Ir. Siti Qomariyah, MSc ……………… NIP. 19580615 198501 2 001

Mengetahui, Disahkan, Disahkan,

a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Ketua Program S1 Pembantu Dekan 1 Fakultas Teknik UNS Non Reguler

Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD Ir. Bambang Santosa, MT Edy Purwanto, ST, MT NIP. 19691026 199503 1 002 NIP. 19590823 198601 1 001 NIP. 19680912 199702 1 001


commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................ iv

ABSTRAK ............................................................................................................. v

PENGANTAR ....................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... viii

DAFTAR NOTASI ................................................................................................ x

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ......................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah............................................................................................ 2

1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 2

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................................ 4

2.1.1. Hujan .............................................................................................................. 4

2.1.2. Tipe Hujan ..................................................................................................... 4

2.1.3. Seri Data Hidrologi ....................................................................................... 5

2.1.4. Pengukuran Hujan ......................................................................................... 6

2.1.5. Analisis Hujan Titik memjadi Hujan Wilayah ............................................ 7

2.1.6. Pengalihragaman Hujan menhadi Aliran ..................................................... 9

2.1.7. Komponen Aliran Karst................................................................................ 10

2.2. Landasan Teori............................................................................................... 12

2.2.1. Hujan Titik dan Hujan Wilayah .................................................................... 12


commit to user

ix

2.2.2. Uji Agihan ...................................................................................................... 12

2.2.3. Hujan Rencana ............................................................................................... 17

2.2.4. Intensitas Hujan ............................................................................................. 17

2.2.5. Metode Rasional ............................................................................................ 18

2.2.6. Daya Rembes Tanah ...................................................................................... 19

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian .......................................................................................... 21

3.2. Metode Pengumpulan Data .......................................................................... 22

BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Kondisi DAS Bribin...................................................................................... 24

4.2. Analisis Curah Hujan .................................................................................... 24

4.2.1. Curah Hujan Maksimum .............................................................................. 24

4.2.2. Hujan Wilayah............................................................................................... 26

4.3. Analisis Frekuensi ......................................................................................... 28

4.3.1. Parameter Statistik……………………………………………….. 28

4.3.2. Penentuan Jenis Distribusi………………………………………. 29

4.3.3. Penggambaran pada Kertas Probabilitas………………………… 30

4.3.4. Pengujian………………………………………………………… 38

4.4. Hujan Rencana .............................................................................................. 40

4.5. Debit Rencana ............................................................................................... 41

4.5.1. Waktu Konsentrasi…………………………………………............……. 41

4.5.2. Intensitas Hujan…………………………………………………………. 41

4.5.3. Debit Rencana dengan Metode Rasional……………………….……….. 42

4.6. Daya Rembes Tanah……………………………………………………... 43

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ................................................................................................... 45

5.2. Saran ............................................................................................................. 45

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 46


commit to user

ABSTRAK

PUTRI MAHAR DANI, 2011. Analisis Debit Rancangan untuk Bendungan Bribin Kabupaten Gunungkidul Yogyakarta. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Wilayah Kabupaten Gunungkidul di setiap musim kemarau tiba, timbul kekurangan air. Padahal di kawasan ini terdapat sungai bawah tanah dengan debit yang besar. Hal ini menunjukkan bahwa sistem sungai bawah tanah mempunyai reservoir air dalam jumlah simpanan yang besar. Selanjutnya tujuan utama penelitian ini adalah menghitung debit rancangan sungai Bribin atas dasar pencatatan curah hujan. Kemudian dari debit rancangan yang tercatat dapat digunakan untuk memonitor keberlangsungan media penyimpan air karst di daerah tangkapan hujan Sungai Bribin pada masa mendatang. Metode penelitian dimulai dari pengumpulan data sekunder berupa data curah hujan harian, kemudian menentukan curah hujan harian maksimum tahunan. Dilanjutkan dengan perhitungan parameter statistik untuk menentukan jenis distribusi yang paling tepat. Kemudian menghitung hujan rancangan sesuai dengan jenis distribusi, lalu perhitungan waktu konsentrasi yang dipengaruhi oleh kemiringan lahan dan panjang sungai. Selanjutnya menghitung intensitas hujan sesuai dengan waktu konsentrasi. Setelah itu menghitung debit rancangan dengan metode rasional yang dipengaruhi besarnya koefisien limpasan yang besarnya sesuai dengan kondisi tata guna lahan. Terakhir menghitung waktu perembesan air hujan sampai ke sungai bawah tanah menggunakan data koefisien daya rembes. Dari hasil perhitungan didapat bahwa pada DAS Bribin menggunakan jenis distribusi normal, dengan debit rancangan berbagai periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 dan 1000 tahun adalah 281,0104 m³/dt; 345,5158 m³/dt; 379,4246 m³/dt; 415,6877 m³/dt; 439,1646 m³/dt; 460,3131 m³/dt; 479,6927 m³/dt; 503,2072 m³/dt dan 519,7195 m³/dt. Dan waktu yang diperlukan oleh hujan untuk merembes 100 meter kedalaman tanah adalah 3,865 - 7,148 hari.

Kata kunci : DAS Bribin, curah hujan, debit rencana


commit to user

ABSTRACT

PUTRI MAHAR DANI, 2011. Design Flood Analysis of Bribin Underground Dam Gunungkidul District Yogyakarta Thesis. Civil Engineering Department Faculty of Engineering, Sebelas Maret University Surakarta. Gunungkidul district in each of the dry season comes, arises because of the loss of river water. On the other side, in this region there is an underground river with a large discharge. This indicates that the underground river system has a reservoir of water in a large amount of savings. Furthermore, the main objective of this study is to calculate the river discharge Bribin design on the basis of rainfall records. Then from the design discharge of record can be used to monitor the sustainability of water storage in the karst Bribin River catchment rainfall in the future. The research method started from the collection of secondary data from daily rainfall data, then determines the annual maximum daily rainfall. Proceed with the calculation of statistical parameters to determine the most appropriate type of distribution. Then calculate rainfall design according to the type of distribution, then the calculation time is influenced by the concentration slope of the land and the length of the river. Next calculate the intensity of rainfall in accordance with the time of concentration. After that, calculate the discharge plan with rational method runoff coefficient magnitude that affected the amount in accordance with the conditions of land use. Finally calculate the time until the rain water seepage into the underground river seeped power coefficient data. From the calculation results obtained on the DAS Bribin that use this type of normal distribution, with the discharge re-design of the various periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 and 1000 years is 281,0104 m³/dt; 345,5158 m³/dt; 379,4246 m³/dt; 415,6877 m³/dt; 439,1646 m³/dt; 460,3131 m³/dt; 479,6927 m³/dt; 503,2072 m³/dt dan 519,7195 m³/dt. And the time required by the rain to seep soil 100 meters depth from 3.865 to 7.148 days. Keywords: Bribin catchment, rainfall, design flood


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sebagai suatu daerah, wilayah Kabupaten Gunungkidul dikenal sebagai kawasan

yang tandus dan selalu menderita kekurangan air untuk mencukupi kebutuhan

domestik. Anggapan ini akibat kondisi geomorfologi sebagian besar wilayah

Kabupaten Gunungkidul yang dicirikan oleh bukit‐bukit berbatuan gamping yang

dikenal sebagai daerah karst. Kawasan karst dicirikan dengan minimnya sungai

permukaan dan berkembangnya jalur‐jalur sungai bawah permukaan. Kemudian

air yang mengalir di bawah permukaan akan terakumulasi dalam suatu pola aliran

tertentu sebagaimana layaknya sungai permukaan, dengan melewati lorong-lorong

gua menjadi sungai bawah tanah. Dan setiap musim kemarau tiba, timbul masalah

kekurangan air karena hilangnya sungai permukaan melalui rekahan-rekahan

berupa gua yang tersebar diseluruh kawasan. Dari hasil inventarisasi oleh

MacDonalds and Partners (1984), ternyata terungkap bahwa terdapat beberapa

sungai bawah tanah dengan debit yang besar dan melimpah (Bribin 1500 lt/dt,

Seropan 400 lt/dt, Baron 8000 lt/dt, Ngobaran 150 lt/dt), terdapat belasan sistem

sungai bawah tanah dengan debit dibawah 100 lt/dt, dan terdapat pula ratusan

mata air dengan debit yang bervariasi. Hal ini menunjukkan bahwa sistem sungai

bawah tanah dan keluarannya berupa mata air tentunya mempunyai kantong-

kantong atau reservoir air dalam jumlah simpanan yang besar.

Proyek Bribin II terletak di sungai Dusun Sindon, Desa Dadapayu, Kecamatan

Semanu Gunungkidul. Sungai Bribin bernilai sangat strategis bagi penyediaan air

sebagian besar penduduk kabupaten Gunungkidul yang tinggal pada kawasan

karst. Pada gua ini, debit minimum terukur di musim kemarau sekitar 1500

liter/detik, sementara pada musim penghujan, debit puncak dapat mencapai lebih

dari 2000 liter/detik (MacDonald and Partners, 1984).

Penelitian Fakultas Kehutanan (1993) menyebutkan bahwa dari total debit yang

dijumpai pada Sungai Bribin, baru sekitar 80 liter/detik yang sudah dimanfatkan

1


commit to user

2

dan didistribusikan untuk memenuhi kebutuhan domestik penduduk sekitar.

Bendungan baru ini diharapkan dapat menghasilkan listrik sebesar 250 s.d. 300

KW yang kemudian akan digunakan untuk meningkatkan kapasitas layanan

distribusi air tanah karst ini menjadi dua kali lipat dari sebelumnya (Sinar

Harapan, 2004). Melihat uraian tersebut, tampak bahwa harapan terhadap

kelangsungan sumberdaya airtanah Sungai Bribin sangat besar (Suara Merdeka,

2004). Selanjutnya, tujuan utama penelitian ini adalah menghitung debit

rancangan Sungai Bribin atas dasar pencatatan curah hujan. Kemudian, dari debit

rancangan yang tercatat, akan dapat digunakan untuk memonitor keberlangsungan

media penyimpan air karst di daerah tangkapan hujan Sungai Bribin pada masa-

masa mendatang.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat diambil rumusan masalah

sebagai berikut :

1. Bagaimanakah debit rancangan bendungan bawah tanah Bribin.

2. Berapakah waktu perembesan air hujan sampai ke sungai bawah tanah

Bribin.

1.3. Batasan Masalah

Untuk mempermudah pembahasan dalam penelitian ini maka diberikan batasan

masalah yaitu:

1. Pengamatan dilakukan pada bendungan Bribin di Gunungkidul,

Yogyakarta.

2. Data yang digunakan yaitu data hujan tahun 1990-2010.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Dapat mengetahui debit rancangan bendungan bawah tanah Bribin.

2. Dapat mengetahui waktu perembesan air hujan ke sungai bawah tanah

Bribin


commit to user

3

1.5. Manfaat Penelitian

1. Manfaat Teoritis

Dapat memberikan informasi mengenai perhitungan debit rancangan

sungai Bribin, sehingga dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai

bendungan bawah tanah sebagai pasokan air bersih sekaligus pembangkit

listrik.

2. Manfaat Praktis

Hasil yang diperoleh dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam

pemeliharaan bendungan Bribin untuk mengembangkan potensi tenaga air

yang terdapat pada jaringan irigasi.


commit to user

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka.

2.1.1 Hujan

Hujan merupakan sumber dari semua air yang mengalir di sungai dan di dalam

tampungan, baik di atas maupun di bawah permukaan tanah. Jumlah dan variasi

debit sungai tergantung pada jumlah, intensitas dan distribusi hujan. Terdapat

hubungan antara debit sungai dan curah hujan yang jatuh di daerah aliran sungai

(DAS) yang bersangkutan. Apabila data pencatatan debit tidak ada, data

pencatatan hujan dapat digunakan untuk memperkirakan debit aliran (Bambang

Triadmodjo, 2008).

2.1.2 Tipe Hujan

Menurut proses terjadinya, hujan dibagi menjadi tiga tipe sebagai berikut

(Bambang Triadmodjo, 2008):

1. Hujan Konvektif

Di daerah tropis pada musim kemarau udara yang berada di dekat

permukaan tanah mengalami pemanasan yang intensif. Pemanasan tersebut

menyebabkan rapat massa udara berkurang, sehingga udara basah naik ke

atas dan mengalami pendinginan sehingga terjadi kondensasi dan hujan.

Hujan yang terjadi karena proses ini disebut hujan konvektif, yang

biasanya bersifat setempat, mempunyai intensitas tinggi dan durasi

singkat.

2. Hujan siklonik

Jika massa udara panas yang relative ringan bertemu dengan massa udara

dingin yang relative berat, maka udara panas tersebut akan bergerak di atas

udara dingin. Udara yang bergerak ke atas tersebut mengalami

pendinginan sehingga terjadi kondensasi dan terbentuk awan dan hujan.

Hujan yang terjadi disebut hujan siklonik, yang mempunyai sifat tidak

terlalu lebat dan berlangsung dalam waktu lebih lama.

4


commit to user

5

3. Hujan orografis

Udara lembab yang tertiup angin dan melintasi daerah pegunungan akan

naik dan mengalami pendinginan, sehingga terbentuk awan dan hujan. Sisi

gunung yang dilalui oleh udara tersebut banyak mendapatkan hujan dan

disebut lereng hujan, sedang sisi belakangnya yang dilalui udara kering

(uap air telah menjadi hujan di lereng hujan) disebut lereng bayangan

hujan. Daerah tersebut tidak permanen dan dapat berubah tergantung

musim (arah angin). Hujan ini terjadi di daerah pegunungan (hulu DAS)

dan merupakan pemasok air tanah, danau, bendungan, dan sungai.

Dari ketiga jenis tipe hujan, yang banyak terjadi di Indonesia adalah hujan

konvektif dan orografis. Jumlah hujan yang jatuh di permukaan bumi dinyatakan

dalam kedalaman air (biasanya mm), yang dianggap terdistribusi secara merata

pada seluruh daerah tangkapan air. Intensitas hujan adalah jumlah curah hujan

dalam suatu satuan waktu, yang biasanya dinyatakan dalam mm/jam. Durasi hujan

adalah waktu yang dihitung dari saat hujan mulai turun sampai berhenti, yang

biasanya dinyatakan dalam jam. Data hujan durasi pendek, jam atau menit, dapat

diperoleh dari automatic rainfall recorder. Dalam analisis yang lebih akurat

diperlukan data hujan yang lebih akurat, bukan hanya hujan kumulatif harian saja

namun juga diperlukan data agihan (distribution) hujan jam-jaman atau bahkan

waktu yang lebih rendah. Hal ini dikarenakan hujan sangat bervariasi terhadap

waktu dan tempat dan setiap perubahannya berpengaruh terhadap aliran sungai.

Untuk memperoleh data hujan dalam unit waktu tertentu diperlukan alat

pengukur hujan otomatis.

2.1.3 Seri Data Hidrologi

Data yang digunakan dalam analisis frekuensi dapat dibedakan menjadi dua tipe

(Bambang Triatmodjo, 2008):

1. Partial duration series

Metode ini digunakan apabila jumlah data runtut waktu kurang dari 10

tahun. Partial duration series yang juga disebut POT (peaks over treshold)

adalah rangkaian data yang besarnya di atas suatu nilai batas tertentu.


commit to user

6

Dengan demikian, dalam satu tahun bisa terdapat lebih dari satu data yang

digunakan dalam analisis.

2. Annual maximum series

Metode ini digunakan apabila tersedia data runtut waktu minimal 10 tahun.

Tipe ini memilih satu data maksimum setiap tahun. Kualitas data sangat

menentukan hasil analisis yang dilakukan. Panjang data yang tersedia juga

mempunyai peranan yang cukup besar. Sri Harto (1993) berpendapat

bahwa perbedaan panjang data yang dipergunakan dalam analisis

memberikan penyimpangan yang cukup berarti terhadap perkiraan hujan

dengan kala ulang tertentu. Khusus untuk analisis frekuensi data hujan,

pengambilan data hendaknya dilakukan dengan prosedur yang benar. Data

hujan yang dimaksudkan dalam analisis adalah data hujan rata-rata DAS

atau hujan wilayah. Analisis frekuensi dapat dilakukan dengan beberapa

cara:

a. Menghitung hujan rerata setiap hari sepanjang data yang tersedia. Bila

ada data salah satu stasiun yang hilang, maka stasiun tersebut diabaikan.

Cara ini merupakan cara terbaik selama agihan stasiun hujan baik.

b. Cara lain yaitu dengan analisis frekuensi data hujan sepanjang data

yang tersedia. Hasil analisis frekuensi tersebut selanjutnya sebagai

hujan rerata DAS.

Dalam kaitan penyiapan data sesuai kondisi lapangan maka yang paling cocok

adalah cara kedua.

2.1.4 Pengukuran Hujan

Dalam analisis diperlukan data hujan yang akurat, bukan hanya hujan kumulatif

harian, namun juga diperlukan data hujan jam-jaman. Hal ini dikarenakan hujan

sangat bervariasi terhadap waktu dan tempat, dan setiap perubahannya

berpengaruh terhadap aliran sungai. Hujan di suatu daerah dapat diukur di

beberapa titik yang ditetapkan dengan menggunakan alat pencatat hujan, baik

berupa alat pencatat hujan manual (ordinary raingauge) maupun berupa alat

pencatat hujan otomatis (automatic raingauge).


commit to user

7

Alat pencatat hujan dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu:

1. Alat pencatat hujan manual (ordinary raingauge)

Alat pencatat hujan manual dikontrol tiap 24 jam sekali (daily, 24 hour

rainfall). Biasanya dilakukan pada pagi hari, sehingga hujan tercatat

adalah hujan yang terjadi selama 24 jam sebelumnya. Hasil pencatatan

disebut sebagai hujan harian.

2. Automatic Rainfall Recorder (ARR)

Alat pencatat hujan otomatis atau sering disebut Automatic Rainfall

Recorder (ARR) mengukur hujan secara kontinyu sehingga dapat

diketahui intenitas hujan dan lama waktu hujan. Ada beberapa macam

alat pencatat hujan otomatis yaitu alat pencatat hujan jenis pelampung,

alat penakar hujan jenis timba jungkit, dan alat pencatat hujan jenis

timbangan.

2.1.5 Analisis Hujan Titik menjadi Hujan Wilayah

Data hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan merupakan hujan titik (point

rainfall). Mengingat hujan sangat bervariasi terhadap tempat (space), maka untuk

kawasan yang luas, satu alat penakar hujan belum dapat menggambarkan hujan

wilayah tersebut (Suripin, 2004). Dalam hal ini diperlukan hujan kawasan yang

diperoleh dari harga rerata curah hujan beberapa stasiun penakar hujan yang ada

di dalam atau di sekitar kawasan. Bambang Triatmodjo (2008) menerangkan

bahwa ada tiga cara yang digunakan dalam menghitung hujan rerata kawasan,

yaitu:

1. Metode rerata aljabar

Metode ini paling sederhana dibanding metode lain. Pengukuran yang

dilakukan di beberapa stasiun dalam waktu yang bersamaan dijumlahkan

kemudian dibagi dengan jumlah stasiun. Stasiun hujan yang digunakan

dalam hitungan biasanya adalah yang berada di dalam DAS. Metode

rerata aljabar memberikan hasil yang baik apabila:

a. Stasiun hujan tersebar secara merata di DAS dalam jumlah yang

cukup,

b. Distribusi hujan relatif merata pada seluruh DAS.


commit to user

8

2. Metode Thiessen

Metode ini memperhitungkan bobot dari masing-masing stasiun yang

mewakili luasan di sekitarnya. Pada suatu luasan di dalam DAS dianggap

bahwa hujan adalah sama dengan yang terjadi pada stasiun terdekat,

sehingga hujan yang tercatat pada suatu stasiun mewakili luasan tersebut.

Metode ini digunakan apabila penyebaran stasiun hujan di daerah yang

ditunjau tidak merata. Hitungan curah hujan rerata dilakukan dengan

memperhitungkan daerah pengaruh dari tiap stasiun. Poligon Thiessen

adalah tetap untuk jumlah dan letak stasiun hujan tertentu. Apabila

terdapat perubahan jumlah dan letak, seperti pemindahan dan

penambahan penakar hujan, maka harus dibuat poligon thiessen yang

baru (Chow, dkk., 1988). Contoh gambar Poligon Thiessen dapat dilihat

pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Cara Poligon Thiessen

3. Metode Isohyet

Isohyet adalah garis yang menghubungkan titik-titik dengan ketebalan

hujan yang sama. Pada metode isohyet, dianggap bahwa hujan pada suatu

daerah di antara dua garis isohyet adalah merata dan sama dengan nilai

rerata dari kedua garis isohyet tersebut. Metode isohyet merupakan cara

paling teliti untuk menghitung ketebalan hujan rerata di suatu daerah,

tetapi cara ini membutuhkan data yang dapat mendukung disusunnya


commit to user

9

Isohyet, baik dalam hal jumlah stasiun dan kualitas serta kuantitas data

hujan. Contoh gambar Isohyet dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Cara Garis Isohyet

Dari ketiga cara tersebut dipilih metode Thiessen karena cara pertama dipandang

terlampau kasar hasilnya. Adapun cara yang ketiga tidak didukung oleh data yang

tersedia di lapangan.

2.1.6 Pengalihragaman Hujan Menjadi Aliran

CD Soemarto (1986) menyatakan bahwa dalam proses pengalihragaman hujan

menjadi aliran ada beberapa sifat hujan yang penting untuk diperhatikan, antara

lain adalah intensitas hujan (I), lama waktu hujan (t), ketebalan hujan (d),

frekuensi(f), dan luas daerah pengaruh hujan (A). Sri Harto (1993) menyebutkan

bahwa analisis intensitas hujan memerlukan analisis frekuensi dengan

menggunakan seri data yang diperoleh dari rekaman data hujan. Dalam statistik

dikenal empat macam distribusi frekuensi yang banyak digunakan dalam

hidrologi, yaitu Normal, Log-Normal, Gumbel dan Log Pearson III. Masing-

masing distribusi mempunyai sifat yang khas, sehingga data curah hujan harus

diuji kecocokannya dengan menggunakan uji Chi Kuadrat dan Smirnov-

Kolmogorov.


commit to user

10

2.1.7 Komponen Aliran Karst

Karakterisasi akuifer karst oleh sebagian besar hidrolog dianggap tidak mudah

karena sifatnya yang heterogen dan anisotropis (Ford and Williams,1992). Hal ini

dianggap sebagai suatu keunikan dibanding karakter pada jenis akuifer lain,

karena kuatnya kontrol dari struktur geologi. Struktur yang dimaksud disini

adalah sifat dan efek deformasi dari material batuan dasar. Batuan gamping di

dekat permukaan tanah mempunyai kecenderungan terhadap terjadinya retakan,

dan karena proses lanjut dari pelarutan air hujan kemudian membentuk retakan-

retakan ke berbagai arah dan tidak beraturan, ilustrasi seperti gambar di bawah ini:

Gambar 2.3 Porositas pada Akuifer Non Karst

Gambar 2.4 Porositas pada Akuifer Karst

White (1993) menyatakan secara umum komponen karst dibedakan menjadi 2 tipe

aliran yaitu:

1. Aliran diffuse

Aliran diffuse mengisi sungai bawah tanah secara seragam dan perlahan-

lahan melalui retakan-retakan yang berukuran 10-3-10 mm sebagai aliran

infiltrasi dari zona simpanannya di permukaan bukit karst. Aliran tipe ini

menetes atau merembes pada ornamen gua.


commit to user

11

2. Aliran conduit

Aliran conduit bergerak dengan cepat dari permukaan menuju sungai

bawah tanah melalui lorong-lorong yang besar berukuran 10²-104 mm

atau lebih, sering disebut sebagai saluran terbuka.

Gambar 2.5 Aliran Diffuse dan Aliran Conduit pada Akuifer Karst

Dalam ilmu hidrologi, aliran dasar (baseflow) berperan penting sebagai satu-

satunya komponen penyedia air saat kemarau. Situasi yang sama berlangsung

pada akuifer karst, dimana aliran diffuse sebagai aliran dasar mempunyai peranan

yang sangat penting sehingga sungai bawah tanah tidak pernah kering saat

kemarau. Menurut Haryono (2001), permukaan bukit-bukit karst inilah yang

berperan sebagai reservoir utama air di kawasan karst, dan sebaliknya tidak ada

zona untuk menyimpan aliran conduit karena geraknya yang sangat cepat dan

langsung mengalir ke laut. Dalam istilah ilmu karst, zona permukaan bukit karst

ini disebut sebagai zona epikarst yaitu lapisan dimana terdapat konsentrasi air

hasil infiltrasi air hujan. Menurut Klimchouk (1997), epikarstic zone adalah zona

teratas yang tersingkap dari batuan karst yang memiliki permeabilitas dan

porositas karena proses pelebaran celah paling tinggi disbanding lapisan yang lain,

sehingga sebagai media penyimpan yang baik. Zona ini berkontribusi sebagai

penyedia aliran andalan di sungai bawah tanah bahkan pada periode kekeringan

yang panjang.


commit to user

12

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Hujan Titik dan Hujan Wilayah

1. Hujan titik (point rainfall)

Hujan sangat bervariasi dalam skala ruang dan waktu (Chow dkk., 1988).

Hujan dengan jumlah sama tidak jatuh secara seragam (uniform) pada

seluruh DAS (Ponce, 1989). Dalam analisis hidrologi, dikenal istilah

hujan terukur yaitu hujan titik (point rainfall), dan hujan tak terukur yaitu

hujan wilayah (areal rainfall). Hujan titik merupakan dasar dalam

analisis hidrologi (Chow dkk., 1988), karena teori yang ada untuk

menghitung hujan wilayah didasarkan pada hujan titik.

2. Hujan Wilayah (areal rainfall)

Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan

pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan

rerata di seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada

suatu titik tertentu (Suyono Sosrodarsono, 1976). Dalam penelitian ini

hujan wilayah diperhitungkan dengan cara poligon Thiessen yang dapat

dihitung dengan persamaan berikut:

n

nn

AAAA

pApApApAp

++++++++

=.......

.......

321

332211 (2.1)

dengan:

p = hujan rerata kawasan (mm),

nppp ,...., 21 = hujan pada stasiun 1,2,.....,n (mm),

nAAA ,...., 21 = luas daerah yang mewakili stasiun 1,2,.....,n (km2)

2.2.2 Uji Agihan

1. Uji agihan data menggunakan analisis frekuensi

Tujuan dari analisis frekuensi adalah untuk mencari hubungan antara

besarnya kejadian ekstrim terhadap frekuensi kejadian dengan

menggunakan distribusi probabilitas. Dengan analisis frekuensi akan

diperkirakan besarnya debit dengan interval kejadian tertentu seperti 10

tahunan, 100 tahunan atau 1000 tahunan. Data yang digunakan adalah


commit to user

13

data curah hujan harian maksimum tahunan, yaitu data terbesar yang

terjadi selama satu tahun, yang terukur selama beberapa tahun.

2. Prinsip statistik dasar

Rerata, å==

n

i ixn

x1

1

(2.2)

Standar deviasi, S = ( )

( )

5.0

1

2

1úúúú

û

ù

êêêê

ë

é

-

-å=

n

xxn

ii

(2.3)

Koefisien skewness, Cs = ( )( )

( )3

1321 å

=

---

n

ii xx

snnn

(2.4)

Koefisien variasi, Cv = xs

(2.5)

Koefisien kurtosis, Ck = ( )( )( ) ( )å=

----

n

ii xx

snnn

n

1

4

4

2

321 (2.6)

dengan: n = panjang data, x = tinggi hujan rerata, s = standar deviasi.

3. Distribusi probabilitas kontinyu

Ada beberapa bentuk fungsi distribusi kontinyu (teoritis), yang sering

digunakan dalam frekuensi untuk hidrologi,seperti distribusi normal, log

normal, Gumbel, Pearson dan log Pearson.

a. Distribusi Normal

Persamaan yang dipakai dalam distribusi normal adalah::

Tp

1= (2.7)

)5.00(,1

ln2

1

2£<ú

û

ùêë

é÷÷ø

öççè

æ= p

pw (2.8)

32

2

001308.0189269.0432788.11010328.0802853.0515517.2

wwwww

wzKT +++++

-== (2.9)

dengan: T = kala ulang, p = probabilitas, KT = faktor frekuensi.


commit to user

14

Sifat-sifat distribusi normal adalah nilai koefisien kemelencengan

(skewness) sama dengan nol (Cs≈0) dan nilai koefisien kurtosis

mendekati tiga (Ck≈3). Selain itu terdapar sifat-sifat distribusi

frekuensi kumulatif berikut ini:

%87,15)( =- sxP

%50)( =xP

%14,84)( =+ sxP

Kemungkinan variat berada pada daerah dan adalah

68,27% dan yang berada antara dan adalah 95,44%.

dengan: x = tinggi hujan rerata, s = standar deviasi.

b. Distribusi Lognormal

Distribusi lognormal digunakan apabila nilai-nilai dari variabel

random tidak mengikuti distribusi normal, tetapi nilai logaritmanya

memenuhi distribusi normal. Sifat-sifat distribusi lognormal adalah

sebagai berikut:

Koefisien kemelencengan : Cs=Cv3+3Cv

Koefisien kurtosis : Ck=Cv8+6Cv

6+15Cv4+16Cv

2+3

Persamaan yang dipakai dalam distribusi log normal adalah:

å=

=n

iiy

ny

1

1

(2.10)

å=

--

=n

iiy yy

ns

1

2)(1

1

(2.11)

ysyy

z-

=

(2.12)

yszy y += .

(2.13)

yarcp ln= (2.14)

dengan: y= ln p, y= nilai rerata dari y,

ys = standar deviasi, z= probabilitas.

)( sx - )( sx +

)2( sx - )2( sx +


commit to user

15

c. Distribusi Gumbel

Distribusi Gumbel banyak digunakan untuk analisis data maksimum,

seperti untuk analisis frekuensi banjir.

Persamaan yang dipakai dalam distribusi gumbel adalah:

å=

=n

iix

nx

1

1

(2.15)

å=

--

=n

iix xx

ns

1

2)(1

1

(2.16)

xn

n

sy

TT

xps

+--= 1

lnln (2.17)

dengan: T = kala ulang, x = tinggi hujan rerata,

ny = nilai rerata yang nilainya tergantung dari jumlah data, yang diberikan pada Lampiran A-1,

ns = standar deviasi yang nilainya tergantung dari jumlah data, yang diberikan pada Lampiran A-1,

xs = standar deviasi dari x, p= kedalaman hujan. Distribusi gumbel mempunyai sifat:

Koefisien kemelencengan : Cs=1,14

Koefisien kurtosis : Ck=5,4

d. Distribusi Log Pearson III

Distribusi log pearson III digunakan apabila parameter statistik tidak

sesuai dengan model distribusi yang lain. Persamaan yang dipakai

adalah:

å=

=n

iiy

ny

1

1

(2.18)

å=

--

=n

iiy yy

ns

1

2)(1

1

(2.19)

yTT sKyy .+= (2.20)

yarcp ln= (2.21)


commit to user

16

dengan:

Ty = nilai logaritmik dari x dengan periode ulang T, y= nilai rerata dari y,

ys = standar deviasi dari y. KT = faktor frekuensi, yang merupakan fungsi dari probabilitas (atau

periode ulang) dan koefisien kemencengan ( syC ), yang diberikan pada Lampiran A-2 dan A-3

Ada dua cara yang dapat dilakukan untuk menguji apakah jenis distribusi

yang dipilih sesuai dengan data yang ada, yaitu uji Chi-Kuadrat dan

Smirnov Kolmogorof (Sri Harto, 1993).

1). Uji Chi Kuadrat

Pengujiaan chi-kuadrat dilakukan dengan menggunakan parameter c2,

dengan rumus sebagai berikut:

( )å=

-=K

i EfOfEf

x1

22 (2.22)

dengan: c2 = harga Chi-kuadrat terhitung, K = banyaknya kelas, Of = frekuensi terbaca pada setiap kelas, Ef = frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya. Nilai c2 hasil perhitungan harus lebih kecil dari nilai c2 kritis. Nilai c2

kritis telah tersedia dalam bentuk tabel yang diberikan pada Lampiran

A-4.

Derajat kebebasan dihitung dengan persamaan:

DK = K – (α+1) (2.23)

dengan:

DK = derajat kebebasan,

K = banyaknya kelas,

α = banyaknya parameter, untuk uji Chi Kuadrat adalah 2.

2). Uji Smirnov–Kolmogorov

Uji kecocokan Smirnov Kolmogorov juga disebut uji kecocokan non

parametrik karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi

tertentu, namun dengan memperhatikan kurva dan penggambaran data


commit to user

17

pada kertas probabilitas. Dari gambar dapat diketahui jarak

penyimpangan setiap titik data terhadap kurva. Jarak penyimpangan

terbesar merupakan nilai maksD , dengan kemungkinan didapat nilai

lebih kecil dari nilai kritikD , maka jenis distribusi yang dipilih dapat

digunakan. Nilai kritikD diberikan pada Lampiran A-5.

2.2.5 Hujan Rencana

Setelah ditentukan pola distribusi yang sesuai dengan data, maka hujan rencana

dapat dihitung menggunakan persamaan:

XT=µ+KT.σ (2.24)

dengan: XT = hujan rencana, µ = rerata, σ = standar deviasi. k = koefisien faktor frekuensi sesuai agihan yang dipilih 2.2.6 Intensitas Hujan

1. Waktu Konsentrasi (tc)

Intensitas hujan adalah tingginya curah hujan yang terjadi pada suatu

kurun waktu. Intensitas merupakan perwujudan antara lama hujan dengan

frekuensi hujan. Lama hujan yang terjadi diestimasi sama dengan waktu

konsentrasi (tc) yang berlaku pada DAS tersebut.

Waktu konsentrasi (Tc) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Kirpich : 385,077,0066.0 -= SLsTc (2.25)

dengan: Tc = waktu konsentrasi (jam), A = luas DAS (km2), Ls = panjang sungai utama (km),

S = kemiringan sungai (m/m).

2. Pola Agihan Hujan Jam-jaman

Rumus Modified Mononobe menghitung intensitas hujan selama waktu

24 jam sehingga data hujan harian bisa digunakan. Intensitas hujan


commit to user

18

dihitung dengan menggunakan persamaan Modified Mononobe sebagai

berikut:

3

2

24, ÷øö

çèæ÷÷ø

öççè

æ=

ttc

tc

RI Tt

T

(2.26)

dengan: tTI = intensitas hujan dengan kala ulang T untuk durasi t (mm/jam),

RT,24 = intensitas hujan harian untuk kala ulang T (mm/hari), t = durasi hujan (jam).

2.2.7 Metode Rasional

Beberapa parameter hidrologi yang diperhitungkan adalah intensitas hujan, durasi

hujan, frekuensi hujan, luas DAS, abstraksi (kehilangan air akibat evaporasi,

intersepsi, infiltrasi, tampungan permukaan) dan konsentrasi aliran. Metode

rasional didasarkan pada persamaan berikut:

CIAQ 278,0= (2.27)

dengan: Q = debit puncak (m3/detik), I = intensitas hujan (mm/jam), A = luas daerah tangkapan (km2), C = koefisien aliran yang tergantung pada jenis permukaan lahan, yang nilainya

diberikan pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Koefisien Aliran C

Tipe Daerah Aliran C Rerumputan

Tanah pasir, datar, 2% Tanah pasir, sedang, 2-7% Tanah pasir, curam, 7% Tanah gemuk, datar, 2% Tanah gemuk, sedang, 2-7% Tanah gemuk, curam 7%

0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20 0,13-0,17 0,18-0,22 0,25-0,35

Perdagangan Daerah kota lama Daerah pinggiran

0,75-0,95 0,50-0,70

Perumahan Daerah single family Multi unit terpisah Multi unit tertutup Suburban Daerah apartemen

0,30-0,50 0,40-0,60 0,60-0,75 0,25-0,40 0,50-0,70


commit to user

19

Industri Daerah ringan Daerah berat

0,50-0,80 0,60-0,90

Taman, kuburan 0,10-0,25 Tempat bermain 0,20-0,35 Halaman kereta api 0,20-0,40 Daerah tidak dikerjakan 0,10-0,30 Jalan beraspal

Beton Batu

0,70-0,95 0,80-0,95 0,70-0,85

Atap 0,75-0,95 Sumber: McGuen, 1989 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:

i

n

iii

DAS A

CAC

å=

´= 1

(2.28)

dengan:

iA = luas lahan dengan jenis penutup tanah i,

iC = koefisien aliran permukaan dengan jenis penutup tanah i, n = jumlah jenis penutup lahan.

2.2.8 Daya Rembes Tanah

Ketika air hujan terkumpul di atas permukaan tanah, air tersebut akan merembes

melalui permukaan dan masuk ke dalam tanah dengan daya rembes yang nilainya

tergantung pada tipe tanah. Daya rembes adalah suatu ukuran kemudahan air

mengalir melalui batu-batu dan tanah. Aliran air melalui tanah mengikuti hukum

Darcy dalam persamaan berikut:

lH

AktQ

..= (2.29)

dengan:

Q = banyaknya air yang mengalir (m3/detik) t = waktu untuk mengalirnya air (detik) k = daya rembes tanah (mm/detik), yang nilainya diberikan pada Tabel 2.2 A = luas daerah tangkapan (km2) H = kedalaman tanah (m) l = panjang aliran air (km)


commit to user

20

Tabel 2.2 Daya Rembes Tanah Tipe tanah Daya rembes (mm/detik)

kerikil

pasir

lanau

lempung

karst

1000-10

10-10-2

10-2-10-3

10-5

7,716.10-10

Sumber: Bonacci, 1990


commit to user

21

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Wilayah administrasi Kabupaten Gunungkidul terletak antara 110O 21' sampai

110O 50' BT dan 7O 46'sampai 8O 09' LS, secara administrasi wilayah Kabupaten

Gunungkidul mempunyai batas-batas wilayah sebagai berikut:

- Bagian utara : Kabupaten Klaten dan Sukoharjo (Propinsi Jawa Tengah)

- Bagian Selatan : Samudera Hindia

- Bagian Barat : Kabupaten Bantul dan Sleman (Propinsi DIY)

- Bagian Timur : Kabupaten Wonogiri (Propinsi Jawa Tengah)

Lokasi penelitian adalah proyek bendungan Bribin II yang terletak di Gunung

kidul, Yogyakarta.

Gambar 3.1 Peta Kabupaten Gunungkidul

21


commit to user

22

3.2 Metode Pengumpulan Data

Data yang dibutuhkan adalah data sekunder, mengambil data-data curah hujan

periode tahun 1990 – 2010 dari stasiun hujan Karangmojo, Semanu, Ponjong,

Ngawen dan Semin.


commit to user

23

Metode penelitian dapat disajikan dalam diagram (flowchart) sebagai berikut :

Mulai

Pengumpulan Data Sekunder

- Data Curah Hujan - Fungsi Lahan

Identifikasi Tata Guna Lahan

Data Curah Hujan Maksimum Harian

Perhitungan Parameter Statistik

Penentuan Pola Distribusi

- Nilai rata-rata curah hujan - Standar Deviasi (Sd) - Koefisien Keragaman (Cv) - Koefisien Kemelencengan (Cs) - Koefisien Kurtosis (Ck)

Distribusi Normal

Distribusi log Normal

Cs = 0 Ck = 3

Cs = 0,85 Ck = 4,31

Cs = 1,14 Ck = 5,4

Distribusi Normal

Distribusi log Pearson III

Tidak Tidak Tidak

Uji Chi Kuadrat & Smirnov Kolmogorov

Penentuan Jenis Distribusi

Ya Ya Ya

Perhitungan Hujan Rancangan

Perhitungan Intensitas Hujan

Perhitungan Waktu Konsentrasi 385,077,0066.0 -= SLsTc

Data Panjang dan Kemiringan Sungai

Perhitungan Debit Rancangan Q = 0,278 CIA Data Luas Lahan

Pengukuran Luas Lahan Berdasarkan Fungsinya

Penentuan Nilai Koefisien Limpasan (C) Tiap Fungsi Lahan

Perhitungan nilai Koefisien Limpasan

Gabungan

i

n

iii

DAS A

CAC

å=

´= 1

Perhitungan Waktu Perembesan Air

HAklQ

t...

=

Data Koefisien Daya Rembes Tanah dan Kedalaman Tanah

Selesai


commit to user

24

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Kondisi DAS Bribin

Sungai bawah tanah Bribin merupakan bagian dari sistem sungai bawah tanah

terbesar di karst Gunung Sewu. Ada 18 stasiun penakar hujan di Kabupaten

Gunungkidul yaitu: Panggang, Paliyan, Patuk, Playen, Wonosari, Karangmojo,

Semanu, Tepus, Ponjong, Rongkop, Nglipar, Ngawen, Semin, Gedangsari,

Saptosari, Girisubo, Tanjungsari dan Purwosari. Dari 18 stasiun penakar hujan

yang ada hanya 5 stasiun yang dekat dengan bendung bawah tanah Bribin yaitu:

Karangmojo, Semanu, Ponjong, Ngawen, dan Semin. Data kondisi DAS Bribin

yang diperoleh dari Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten

Gunungkidul tahun 2006 adalah sebagai berikut:

1. Luas total daerah pengaliran Sungai Bribin (A) = 402,6936 km².

2. Panjang Sungai Bribin = 36,9218 km.

3. Kemiringan sungai = 2%

4.2 Analisis Curah Hujan

4.2.1 Curah Hujan Maksimum

Untuk mengetahui besarnya curah hujan rencana yang terjadi di DAS Bribin

diperlukan data curah hujan selama beberapa tahun terakhir pada stasiun penakar

hujan yang terdekat. Data curah hujan yang digunakan diperoleh dari Dinas

Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Gunungkidul yang merupakan data

curah hujan harian selama 21 tahun terakhir (1990-2010), dari stasiun penakar

hujan Karangmojo, Semanu, Ponjong, Ngawen, dan Semin.

Data curah hujan yang diperoleh terlebih dahulu dianalisis untuk mendapatkan

curah hujan harian maksimum tahunan. Dalam analisis frekuensi diperlukan data

hujan harian maksimum tiap tahun dari 5 stasiun yang berada di DAS Bribin. Data

hujan harian maksimum tahunan dapat dilihat pada Tabel 4.1.

24


commit to user

25

Tabel 4.1 Data Hujan Harian Maksimum Tahunan Masing-Masing Stasiun Hujan

Tahun Semanu

(mm)

Karangmojo

(mm)

Ponjong

(mm)

Ngawen

(mm)

Semin

(mm)

1990 143 47 0 45 0

1991 79 83 0 56 0

1992 73 63 0 65 0

1993 71 98 0 45 0

1994 94 73 0 53 0

1995 64 140 99 59 60

1996 52 76 70 55 59

1997 63 101 102 76 33

1998 94 60 68 34 0

1999 74 91 110 69 31

2000 70 76 87 149 48

2001 94 44 74 101 23

2002 132 39 84 51 63

2003 110 94 51 71 28

2004 62 123 196 89 10

2005 96 65 143 76 21

2006 73 87 142 62 111

2007 98 100 95 112 75

2008 40 163 84 68 120

2009 0 132 72 63 66

2010 110 141 78 95 79

Sumber: Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Gunungkidul

Keterangan :

= data hujan rusak


commit to user

26

4.2.2 Hujan Wilayah

Untuk menentukan hujan wilayah DAS Bribin digunakan metode Poligon

Thiessen, narasi gambar poligon dapat dilihat pada Gambar 4.1 dengan luas

masing-masing 5 wilayah Poligon Thiessen:

1. Semanu : 95,3457 km²

2. Karangmojo : 83,9173 km²

3. Ponjong : 95,4194 km²

4. Ngawen : 63,6225 km²

5. Semin : 64,3887 km²

Luas total sub DAS Bribin : 402,6936 km²

Contoh perhitungan untuk mendapatkan hujan wilayah harian maksimum cara

Poligon Thiessen tahun 2008 dengan menggunakan Persamaan (2.1):

54321

5544332211 ).().().().().(

AAAAA

PAPAPAPAPAP

++++++++

=

6936,402)120.3887,64()68.6225,63()84.4194,95()163.9173,83()40.3457,95( ++++

=

= 93 mm

Gambar 4.1 Poligon Thiessen DAS Bribin


commit to user

27

Hasil perhitungan hujan wilayah harian maksimum dengan cara Poligon Thiessen

selengkapnya diberikan pada Tabel 4.2 seperti berikut:

Tabel 4.2 Data Hujan Wilayah Harian Maksimum DAS Bribin

NO Tahun Hujan Wilayah

Harian

Maksimum (mm)

1 1990 51

2 1991 45

3 1992 41

4 1993 44

5 1994 46

6 1995 87

7 1996 63

8 1997 77

9 1998 56

10 1999 78

11 2000 84

12 2001 69

13 2002 77

14 2003 73

15 2004 102

16 2005 86

17 2006 97

18 2007 96

19 2008 93

20 2009 65

21 2010 102


commit to user

28

4.3 Analisis Frekuensi

Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar

hujan, baik yang manual maupun yang otomatis. Analisis frekuensi ini didasarkan

pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas

besaran hujan di masa yang akan datang. Dengan anggapan bahwa sifat statistik

kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan kejadian hujan masa lalu.

Untuk mengetahui jenis distribusi yang sesuai digunakan uji distribusi frekuensi.

Analisis ini digunakan untuk dasar perhitungan hujan rencana dengan berbagai

kala ulang. Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengetahui

kesesuaian data. Adapun jenis distribusi antara lain: agihan Normal, Log Normal,

Gumbel, dan Log Pearson III.

4.3.1 Parameter Statistik

Langkah pertama dari hitungan adalah menghitung parameter statistik untuk

menentukan jenis distribusi yang sesuai dengan data. Dari hasil perhitungan

dengan Persamaan (2.2) sampai Persamaan (2.6) diperoleh nilai untuk masing-

masing parameter statistik pada Tabel 4.3 sebagai berikut:

Tabel 4.3 Parameter Statistik Analisis Frekuensi

Parameter Nilai

Nilai Rerata ( x ) 73

Standar Deviasi (s) 20,105

Koefisien Skewness (Cs) 0,1898

Koefisien Variasi (Cv) 0,276

Koefisien Kurtosis (Ck) 2,185


commit to user

29

4.3.2 Penentuan Jenis Distribusi

Untuk distribusi normal disyaratkan bahwa kemungkinan variat yang berada

antara )( sx - dan )( sx + adalah 68,27 % dan yang berada antara )2( sx - dan

)2( sx + adalah 95,44 %.

Nilai )( sx - = 52,895

Nilai )( sx + = 93,105

Dari Tabel 4.2 didapat jumlah data yang lebih kecil dari 52,895 sebanyak 5 buah

dan yang lebih besar dari 93,105 sebanyak 4 buah, sehingga:

Banyaknya variat = 21

921-x 100% = 57,14%

Nilai )2( sx - = 32,79

Nilai )2( sx + = 113,21

Dari Tabel 4.2 didapat jumlah data yang lebih kecil dari 32,79 sebanyak 0 buah

dan yang lebih besar dari 113,21 sebanyak 0 buah, sehingga:

Banyaknya variat = 21

021-x 100% = 100%

Penentuan jenis distribusi yang sesuai dengan data dilakukan dengan

mencocokkan parameter statistik dengan syarat masing-masing jenis distribusi.


commit to user

30

Tabel 4.4 Parameter Statistik untuk Menentukan Jenis Distribusi

No Distribusi Persyaratan Hasil

Hitungan

Ket

1 Normal )( sx ± = 68,27%

)2( sx ± = 95,44%

0»sC

3»kC

57,89%

100%

-0,1898

2,185

Ya

Tidak

Ya

Ya

2 Log

Normal vvs CCC 33 += = 0,85

316156 2468 ++++= vvvvk CCCCC = 4,31

0,023

3,112

Tidak

Tidak

3 Gumbel 14,1=sC

4,5=kC

0,023

3,112

Tidak

Tidak

4 Log

Pearson III Selain dari nilai di atas Ya

Dari Tabel 4.4 di atas terlihat bahwa parameter statistik dari data tidak ada yang

sesuai untuk distribusi log normal dan Gumbel, sehingga kemungkinan data yang

ada mengikuti distribusi normal atau Log Pearson III. Namun mengingat

perbedaan antara parameter statistik hasil hitungan dan nilai persyaratan tidak

begitu besar, maka untuk lebih meyakinkan dilakukan penggambaran pada kertas

probabilitas yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 sampai 4.5 dan diuji dengan

metode Chi-Kuadrat dan Smirnov Kolmogorov.

4.3.3 Penggambaran Pada Kertas Probabilitas

Penggambaran pada kertas probabilitas dilakukan berdasar data kedalaman hujan

dan probabilitas. Untuk distribusi normal dan Gumbel, data yang digunakan

adalah data dalam kolom 2 dan 3 pada Tabel 4.5 diurutkan dari kecil ke besar.

Untuk distribusi log normal dan Log Pearson III, data hujan dibuat dalam bentuk

y = ln p, seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.6. Penggambaran dibuat berdasar

kolom 2 dan 5 pada Tabel 4.6. Hasilnya diberikan dalam Gambar 4.2 sampai 4.5.


commit to user

31

Selanjutnya di atas sebaran titik-titik data ditarik garis teoritisnya. Penggambaran

garis teoritis mengacu persyaratan atau persamaan garis teoritis masing-masing

distribusi, seperti diberikan berikut ini.

Tabel 4.5 Data Hujan dan Probabilitasnya untuk Distribusi Normal dan Gumbel

No Urut (m)

Urutan p (mm) 1+

=n

mP

(%) P

T1

=

(tahun) 1 41 4.55 22 2 44 9.09 11 3 45 13.64 7.33 4 46 18.18 5.5 5 51 22.73 4.4 6 56 27.27 3.67 7 63 31.82 3.14 8 65 36.36 2.75 9 69 40.91 2.44 10 73 45.45 2.2 11 77 50.00 2 12 77 54.55 1.83 13 78 59.09 1.69 14 84 63.64 1.57 15 86 68.18 1.47 16 87 72.73 1.38 17 93 77.27 1.29 18 96 81.82 1.22 19 97 86.36 1.16 20 102 90.91 1.1 21 102 95.45 1.05


commit to user

32

Tabel 4.6 Data Hujan dan Probabilitasnya untuk Distribusi Log Normal dan Log Pearson

No Urut (m)

Urutan p (mm)

py ln= 1+=

nm

P

(%) P

T1

=

(tahun) 1 41 3.706 4.55 22 2 44 3.792 9.09 11 3 45 3.803 13.64 7.33 4 46 3.825 18.18 5.5 5 51 3.927 22.73 4.4 6 56 4.030 27.27 3.67 7 63 4.141 31.82 3.14 8 65 4.176 36.36 2.75 9 69 4.228 40.91 2.44 10 73 4.296 45.45 2.2 11 77 4.349 50.00 2 12 77 4.349 54.55 1.83 13 78 4.362 59.09 1.69 14 84 4.434 63.64 1.57 15 86 4.449 68.18 1.47 16 87 4.462 72.73 1.38 17 93 4.536 77.27 1.29 18 96 4.567 81.82 1.22 19 97 4.571 86.36 1.16 20 102 4.621 90.91 1.1 21 102 4.629 95.45 1.05

a. Distribusi Normal

Pembuatan garis teoritis didasarkan pada persyaratan distribusi normal

berikut:

)( sxP - = 15,87% )895,52(P = 15,87%

)(xP = 50% )73(P = 50%

)( sxP + = 84,14% )105,93(P = 84,14%

Selanjutnya pada kertas probabilitas distribusi normal dibuat garis yang

melalui titik-titik )895,52(P = 15,87%, )73(P = 50% dan )105,93(P =

84,14% seperti terlihat pada Gambar 4.2 berikut ini.


commit to user

33

Gambar 4.2 Kertas Probabilitas Distribusi Normal

b. Distribusi Log Normal

Dari data hujan dihitung nilai y = ln p, seperti diberikan dalam Tabel 4.6.

Dari data y = ln p, dihitung nilai rerata dan deviasi standar menggunakan

Persamaan (2.10) dan (2.11), yang hasilnya adalah:

y = 4,25

ys = 0,298

Kemudian dihitung kedalaman hujan dengan beberapa probabilitas

kejadian. Contoh perhitungan untuk P(z) = 15,87% dengan y = 3,968

maka:

ysyy

z-

=

= 298,0

25,4968,3 -

= -0,95


commit to user

34

yszy y += .

= -0,95.0,298+4,25

= 3,967

= arc ln 3,967

= 52,82 mm

Hasil hitungan selengkapnya diberikan dalam Tabel 4.7 sebagai berikut.

Tabel 4.7 Probabilitas dan Kedalaman Hujan

P(z) (%) z y p (mm)

15,87

50,00

84,13

-1

0

1

3,952

4,25

4,548

52,04

70,11

94,44

Untuk penggambaran garis teoritis pada kertas probabilitas, dibuat

berdasar nilai probabilitas (kolom 1) dan kedalaman hujan p (kolom 4)

pada Tabel 4.7 seperti terlihat pada Gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Kertas Probabilitas Distribusi Log Normal

yarcp ln=


commit to user

35

c. Distribusi Gumbel

Penggambaran pada kertas probabilitas menggunakan data pada Tabel 4.5.

Data tersebut dihitung nilai rerata dan deviasi standar menggunakan

Persamaan (2.15) dan (2.16), yang hasilnya adalah:

Hujan rerata : x = 73

Deviasi standar : s = 20,105

Berdasarkan Lampiran A-1 untuk jumlah data n = 21, diperoleh nilai ny =

0,5252 dan ns = 1,0696. Kemudian dihitung kedalaman hujan dengan

beberapa periode ulang, contoh perhitungan untuk kala ulang 2 tahun

sebagai berikut:

xn

n

sy

TT

xps

+--= 1

lnln

= 0696,1

5252,012

2lnln

73+

--

= 70,02 mm

Hasil hitungan selengkapnya diberikan dalam Tabel 4.9 berikut ini.

Tabel 4.8 Hasil Hitungan dengan Metode Gumbel

Garis teoritis dibuat berdasar nilai probabilitas (kolom 1) dan kedalaman

hujan p (kolom 2) pada Tabel 4.8, yang dalam kertas probabilitas

merupakan garis lurus seperti terlihat pada Gambar 4.4 berikut ini.

T(tahun) p(mm)

2

5

10

25

70,02

91,32

105,43

123,25


commit to user

36

Gambar 4.4 Kertas Probabilitas Distribusi Gumbel

d. Distribusi Log Pearson III

Dari data y = ln p pada Tabel 4.6 dihitung rerata, deviasi standar dan

koefisien asimetri menggunakan Persamaan (2.18) dan (2.19), yang

hasilnya adalah:

y = 4,25

ys = 0,298

syC = -0,52

Untuk nilai syC = -0,52 dengan interpolasi dihitung nilai TK untuk

beberapa periode ulang yang diberikan pada Lampiran A-2 dan A-3.

Dengan menggunakan nilai-nilai tersebut dihitung kedalaman hujan

dengan beberapa probabilitas atau periode ulang tertentu. Contoh

perhitungan kedalaman hujan periode ulang 2 tahun seperti berikut:

yTT sKyy .+=

= 4,25 + 0,0862.0,298

= 4,276


commit to user

37

yarcp ln=

= arc ln 4,276

= 71,952 mm

Hitungan selengkapnya ditunjukkan pada Tabel 4.9 seperti berikut:

Tabel 4.9 Hitungan Hujan dengan Log Pearson III

T

(tahun)

P

(%)

KT yT P = arc ln y

2

5

10

25

50

100

200

50

80

90

96

98

99

99,5

0,0862

0,8562

1,2128

1,5592

1,7656

1,94

2,0896

4,276

4,505

4,611

4,715

4,776

4,828

4,873

71,952

90,468

100,585

111,609

118,63

124,96

130,712

Dalam kertas probabilitas log Pearson ini digunakan banyak titik untuk

menggambar garis teoritis, karena garis yang terbentuk merupakan garis

lengkung. Garis teoritis ditarik melalui data pada kolom 2 dan kolom 5 pada

Tabel 4.9 terlihat pada Gambar 4.5 seperti berikut.

Gambar 4.5 Kertas Probabilitas Distribusi log Pearson III


commit to user

38

4.3.4 Pengujian

Setelah dilakukan penggambaran data hujan pada kertas probabilitas dan garis

teoritisnya, langkah selanjutnya adalah pengujian dengan uji Chi-Kuadrat dengan

menggunakan peluang 0,2 dan Smirnov Kolmogorov.

a. Uji Chi-Kuadrat

Tabel 4.10a Uji Chi Kuadrat Distribusi Normal

P( mxx ³ ) Ef Of Ef – Of (Ef – Of)²/Ef

0,00<P≤0,20

0,21<P≤0,40

0,41<P≤0,60

0,61<P≤0,80

0,81<P≤0,99

4,2

4,2

4,2

4,2

4,2

4

4

5

4

4

0,2

0,2

-0,8

0,2

0,2

0,009524

0,009524

0,152381

0,009524

0,009524

21 21 2c 0,190476

DK = K – (α+1) = 5 – (2+1) = 2

Pada kolom (5) Tabel 4.10a terlihat hasil 2c = 0,190476 ∞ 0,2 kemudian

mencari nilai Chi-kritik menggunakan Tabel Nilai Chi Kuadrat Kritik pada

Lampiran A-4 ketemu nilai Chi-kritik = 3,219

Tabel 4.10b Uji Chi Kuadrat Distribusi log Normal


0,00<P≤0,20

0,21<P≤0,40

0,41<P≤0,60

0,61<P≤0,80

0,81<P≤0,99

4,2

4,2

4,2

4,2

4,2

4

4

5

4

4

0,2

0,2

-0,8

0,2

0,2

0,009524

0,009524

0,152381

0,009524

0,009524

21 21 2c 0,190476

DK = K – (α+1) = 5 – (2+1) = 2

Pada kolom (5) Tabel 4.10b terlihat hasil 2c = 0,190476 ∞ 0,2 kemudian




commit to user

39

Tabel 4.10c Uji Chi Kuadrat Distribusi log Pearson III


0,00<P≤0,20

0,21<P≤0,40

0,41<P≤0,60

0,61<P≤0,80

0,81<P≤0,99

4,2

4,2

4,2

4,2

4,2

4

4

5

4

4

0,2

0,2

-0,8

0,2

0,2

0,009524

0,009524

0,152381

0,009524

0,009524

21 21 2c 0,190476

DK = K – (α+1) = 5 – (2+1) = 2

Pada kolom (5) Tabel 4.10c terlihat hasil 2c = 0,190476 ∞ 0,2 kemudian



Tabel 4.10d Uji Chi Kuadrat Distribusi Gumbel


0,00<P≤0,20

0,21<P≤0,40

0,41<P≤0,60

0,61<P≤0,80

0,81<P≤0,99

4,2

4,2

4,2

4,2

4,2

4

4

5

4

4

0,2

0,2

-0,8

0,2

0,2

0,009524

0,009524

0,152381

0,009524

0,009524

21 21 2c 0,190476

DK = K – (α+1) = 5 – (2+1) = 2

Pada kolom (5) Tabel 4.10d terlihat hasil 2c = 0,190476 ∞ 0,2 kemudian



b. Uji Smirnov Kolmogorov

Dari gambar pada kertas probabilitas dicari jarak penyimpangan setiap

titik data terhadap kurva teoritis. Jarak penyimpangan terbesar merupakan


commit to user

40

nilai maksD . Nilai maksD harus lebih kecil dari kritikD . Distribusi terbaik

adalah yang memberikan nilai maksD terkecil. Dari gambar sebaran data

pada kertas probabilitas diperoleh:

Distribusi normal : maksD = 0,075

Distribusi log normal : maksD = 0,09

Distribusi log Pearson III : maksD = 0,09

Distribusi gumbel : maksD = 0,115

Dari uji Smirnov Kolmogorov tersebut dapat disimpulkan bahwa data

hujan di DAS Bribin mengikuti distribusi normal

4.4 Hujan Rencana

Berdasar hasil uji sebaran data, sesuai dengan jenis distribusi normal maka hujan

rencana dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) sampai (2.9). Contoh perhitungan

hujan untuk kala ulang 2 tahun:

Tp

1=

= ½ = 0,5

21

2

1ln ú

û

ùêë

é÷÷ø

öççè

æ=

pw

= 1,177

32

2

001308.0189269.0432788.11010328.0802853.0515517.2

wwwww

wzKT +++++

-==

= -0,058

Kemudian menggunakan Persamaan (2.24) seperti berikut:

sm .2 TKX +=

= 73 + (-0,058).20,105

= 71,83 mm


commit to user

41

Kemudian dihitung hujan rencana dengan beberapa kala ulang. Seperti terlihat

pada Tabel 4.11 seperti berikut:

Tabel 4.11 Curah Hujan Rencana dengan Berbagai Kala Ulang

No Kala Ulang

(tahun)

Hujan Rencana

(mm)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

2

5

10

25

50

100

200

500

1000

71,83335

88,32255

96,9905

106,2603

112,2616

117,6677

122,6216

128,6325

132,8534

4.5 Debit Rencana

4.5.1 Waktu Konsentrasi

Lama hujan yang terjadi diestimasi sama dengan waktu konsentrasi (tc) yang

berlaku pada DAS tersebut. Waktu konsentrasi (Tc) dapat dihitung dengan

Persamaan (2.25) sebagai berikut:

385,077,0066.0 -= SLsTc

= 385,077,0 02,0.9218,36.066,0 -

= 4,79 jam

4.5.2 Intensitas Hujan

Dihitung dengan menggunakan persamaan Modified Mononobe, sebagai contoh

perhitungan untuk kala ulang 2 tahun dengan durasi hujan 4,79 jam dengan

Persamaan (2.26) sebagai berikut:


commit to user

42

3

2

24, ÷øö

çèæ÷÷ø

öççè

æ=

ttc

tc

RI Tt

T

3

2

179,4

79,4833,71

÷øö

çèæ÷ø

öçè

æ=

= 42,613 mm/jam = 1,1837.10-5 m/detik

4.5.3 Debit Rencana dengan Metode Rasional

Kondisi tata guna lahan di DAS Bribin terdiri dari perumahan, hutan, tanah

sawah, tanah kering dan perkerasan yang terlihat pada Tabel 4.12 berikut

Tabel 4.12 Data Tata Guna Lahan DAS Bribin

No. Jenis tata guna lahan A (km2)

1.

2.

3.

4

5..

Perumahan

Hutan

Tanah sawah

Tanah kering

Perkerasan

100,6416

9,235

83,461

205,068

4,288

402,6936

Sumber: Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura

Dari Tabel 4.12 terlihat bahwa DAS terdiridari berbagai macam penggunaan lahan

dengan koefisien aliran permukaan tanah yang berbeda, maka nilai C dapat

dihitung dengan persamaan (2.28) berikut ini:

i

n

iii

DAS A

CAC

å=

´= 1

6936,40270,0.288,415,0.068,20518,0.461,8315,0.235,935,0.6416,100 ++++

=

= 0,212


commit to user

43

Sebagai contoh perhitungan debit untuk kala ulang 2 tahun dengan persamaan

(2.27) adalah sebagai berikut:

CIAQ .278,0=

= 0,278.(0,212).( 1,1837.10-5).(402,6936.106)

= 281,01 m³/dt

Kemudian dihitung debit rencana dengan beberapa kala ulang. Seperti terlihat

pada Tabel 4.13 seperti berikut:

Tabel 4.13 Debit Rencana dengan Berbagai Kala Ulang

No Kala Ulang

(tahun)

Intensitas

(m/detik)

Debit Rencana

(m³/detik)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

2

5

10

25

50

100

200

500

1000

1,1837.10-5

1,4554.10-5

1,5983.10-5

1,751.10-5

1,8499.10-5

1,939.10-5

2,0206.10-5

2,1197.10-5

2,1892.10-5

281,0104

345,5158

379,4246

415,6877

439,1646

460,3131

479,6927

503,2072

519,7195

4.6 Daya Rembes Tanah

Untuk mengetahui waktu yang diperlukan hujan merembes dalam tanah (dianggap

kedalaman tanah = 100 meter) digunakan Persamaan (2.29):

lH

AktQ

..= HAklQ

t...

=

100).10.6936,402).(10.716,7(

)10.9218,36.(0104,281610

3

-=

= 333916,83 detik = 3,865 hari


commit to user

44

Kemudian dihitung waktu yang diperlukan untuk debit rencana dengan beberapa

kala ulang seperti terlihat pada Tabel 4.14 berikut:

Tabel 4.14 Waktu Perembesan untuk Berbagai Debit Rencana

No Kala Ulang

(tahun)

Debit Rencana

(m³/dt)

Waktu

(hari)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

2

5

10

25

50

100

200

500

1000

281,0104

345,5158

379,4246

415,6877

439,1646

460,3131

479,6927

503,2072

519,7195

3,865

4,752

5,218

5,717

6,04

6,331

6,597

6,921

7,148


commit to user

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Debit rancangan berbagai periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 dan

1000 tahun adalah 281,0104 m³/dt; 345,5158 m³/dt; 379,4246 m³/dt;

415,6877 m³/dt; 439,1646 m³/dt; 460,3131 m³/dt; 479,6927 m³/dt;

503,2072 m³/dt dan 519,7195 m³/dt.

2. Waktu yang diperlukan oleh hujan untuk merembes 100 meter kedalaman

tanah adalah 3,865 - 7,148 hari.

5.2 Saran

1. Dalam penelitian selanjutnya diharapkan untuk data curah hujan yang

rusak perlu diperhatikan lagi.

2. Penambahan buku untuk referensi agar dapat lebih paham dengan dasar

teori yang akan digunakan.

45

ANALISIS DEBIT RANCANGAN BENDUNGAN BAWAH TANAH …/Analisis... · perpustakaan.uns.ac.id...

Documents

Transcript of ANALISIS DEBIT RANCANGAN BENDUNGAN BAWAH TANAH …/Analisis... · perpustakaan.uns.ac.id...