III-1

BBaabb IIIIII

Hasil Analisis HidrologiHasil Analisis Hidrologi

33..11 DDAATTAA KKLLIIMMAATTOOLLOOGGII

Data yang di dapat untuk analisa hujan adalah data hujan harian maksimum dimana

konsultan menemukan 3 (tiga) stasiun hujan yang berdekatan dengan lokasi

pekerjaan. Adapaun stasiun hujan adalah sebagai berikut:

Tabel III.1 Stasiun Hujan Batubassi, Maros, Sulawesi

Selatan

III-2

Tabel III.2 Stasiun Hujan Mallanroe, Soppeng,

Sulawesi Selatan

Tabel III.3 Stasiun Hujan PG. Camming, Bone, Sulawesi

Selatan

III-3

Gambar III-1 Peta Lokasi Stasiun Hujan

Dapat dilihat bahwa berdasarkan kelengkapan data dan posisi stasiun, maka

stasiun Mallanroe, Batubassi dan PG. Camming yang akan dipakai sebagai data

dasar perhitungan hidrologi, karena dengan posisinya yang berada di lokasi

pekerjaan, dianggap paling bisa mewakili dan menggambarkan bagaimana pola

dan intensitas curah hujan di wilayah pekerjaan.

Konsultan juga telah menganalisa awal dengan menggunakan data dari stasiun

yang lain, konsultan mendapatkan nilai error yang melebihi ambang batas sehingga

data tidak bisa terpakai.

33..22 PPEERRHHIITTUUNNGGAANN CCUURRAAHH HHUUJJAANN

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa curah hujan yang dipakai adalah dari 3 (tiga

stasiun saja yaitu stasiun Mallanroe, Batubassi dan PG. Camming, dengan

mempertimbangkan kelengkapan data dan posisi stasiun. Sehingga tahapan

perhitungan curah hujan rata-rata menggunakan metode rata-rata aljabar.

III-4

Tabel III.4 Tabel Curah Hujan Maksimum Rata-Rata dari

Beberapa Stasiun Hujan

33..33 CCUURRAAHH HHUUJJAANN RREENNCCAANNAA

Analisis curah hujan rencana berguna untuk mengetahui besarn curah hujan

maksimum dengan periode ulang tertentu yang berguna dalam perhitungan debit

rencana. Metode yang digunakan untuk perhitungan curah hujan, yaitu cara statistik

atau metode distribusi pada curah hujan harian maksimum rata-rata DAS. Analisis

curah hujan rencana dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa jenis

distribusi diantaranya adalah sebagai berikut:

Metoda Distribusi Normal

Metoda Distribusi Log Normal 2 Parameter

Metode Distribusi Gumbel

Metoda Distribusi Log Pearson Type III

Metoda Distribusi Haspers.

III-5

Metoda yang dipakai nantinya harus ditentukan dengan melihat karakteristik

distribusi hujan daerah setempat. Periode ulang yang akan dihitung pada

masing-masing metode adalah untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, dan 100 tahun.

Uraian masing-masing dari metoda yang dipakai adalah sebagai berikut :

3.3.1 Metoda Distribusi Normal

Merupakan fungsi distribusi kumulatif (CDF) Normal atau dikenal dengan distribusi

Gauss (Gaussian Distribution). Distribusi normal memiliki fungsi kerapatan

probabilitas yang dirumuskan :

F (x)

2

.2

1exp..2.

1

x ; x

Dimana :

dan = parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-

rata dan standar deviasi dari variat.

3.3.2 Metode Log Normal 2 Parameter

Untuk curah hujan rencana yang dihit`ung dengan menggunakan Persamaan Log

Normal 2 Parameter yang digunakan adalah:

log XTR = log �̅� + k.Slogx

𝐶𝑉 =𝑆𝑙𝑜𝑔𝑥

log �̅�

Slogx = √∑(𝑙𝑜𝑔𝑥 ̅− 𝑙𝑜𝑔𝑥𝑖)2

(𝑛−1)

log �̅� = ∑ 𝑙𝑜𝑔𝑥𝑖

𝑛

Dimana:

XTR = besarnya curah hujan dengan periode ulang t

n = jumlah data

log = curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga

logaritmik

k = faktor frekuensi dari Log Normal 2 parameter, sebagai

fungsi dari koefisien variasi, Cv dan periode ulang t

III-6

Slogx = standard deviasi dari rangkaian data dalam harga

logaritmiknya

Cv = koefisien variasi dari log normal 2 parameter.

3.3.3 Metode Gumbel

Menurut Gumbel, curah hujan untuk perioda ulang tertentu (Tr) dihitung

berdasarkan persamaan sebagai berikut.

x

n

nTR

TR SS

YYXX *

Besarnya koefisien-koefisien di atas dihitung dengan persamaan berikut ini.

TR

TRYTR

1 ln ln

1

1

2

n

XX

S

n

i

i

x

Dimana:

XTR = Curah hujan dengan perioda ulang TR (mm).

X = Curah hujan rata-rata (mm).

TR = Periode ulang.

Yn dan Sn = Konstanta berdasarkan jumlah data yang dianalisis.

SX = Standar deviasi dari Log X.

Hasil analisis frekuensi dapat dilihat pada Tabel berikut.

III-7

Tabel III.5 Nilai Koefisien Yn dan Sn untuk Metode

Gumbel

Sumber : Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Dr. Ir. Suripin M. Eng, 2004

3.3.4 Metode Log Pearson Tipe III

Analisis frekuensi dengan menggunanakan metoda Log Person III menggunanakan

persamaan sebagai berikut.

LogTR SKXLogLog * X TR

Besarnya koefisien-koefisien di atas dihitung dengan persamaan berikut ini.

n

XLogXLog

1

2

log

n

LogXLogXS X

3

3

2 1 LogXSnn

LogXLogXnC

Sampel Yn Sn Sampel Yn Sn Sampel Yn Sn

10 0.4952 0.9496 41 0.5442 1.1436 71 0.5550 1.1854

11 0.4996 0.9676 42 0.5448 1.1458 72 0.5552 1.1873

12 0.5035 0.9833 43 0.5453 1.1480 73 0.5555 1.1881

13 0.5070 0.9971 44 0.5458 1.1499 74 0.5557 1.1890

14 0.5100 1.0095 45 0.5463 1.1519 75 0.5559 1.1898

15 0.5128 1.0206 46 0.5468 1.1538 76 0.5561 1.1906

16 0.5157 1.0316 47 0.5473 1.1557 77 0.5563 1.1915

17 0.5181 1.0411 48 0.5477 1.1574 78 0.5565 1.1923

18 0.5202 1.0493 49 0.5481 1.1590 79 0.5567 1.1930

19 0.5220 1.0565 50 0.5485 1.1607 80 0.5569 1.1938

20 0.5236 1.0628 51 0.5489 1.1623 81 0.5570 1.1945

21 0.5252 1.0696 52 0.5493 1.1638 82 0.5572 1.1953

22 0.5268 1.0754 53 0.5497 1.1658 83 0.5574 1.1959

23 0.5283 1.0811 54 0.5501 1.1667 84 0.5576 1.1967

24 0.5296 1.0864 55 0.5504 1.1681 85 0.5578 1.1973

25 0.5309 1.0915 56 0.5508 1.1696 86 0.5580 1.1987

26 0.5320 1.0861 57 0.5511 1.1708 87 0.5581 1.1987

27 0.5332 1.1004 58 0.5515 1.1721 88 0.5583 1.1994

28 0.5343 1.1047 59 0.5519 1.1734 89 0.5583 1.2001

29 0.5353 1.1086 60 0.5521 1.1747 90 0.5586 1.2007

30 0.5362 1.1124 61 0.5524 1.1759 91 0.5587 1.2013

31 0.5371 1.1159 62 0.5527 1.1770 92 0.5589 1.2020

32 0.5380 1.1193 63 0.5530 1.1782 93 0.5591 1.2026

33 0.5388 1.1226 64 0.5533 1.1793 94 0.5592 1.2032

34 0.5396 1.1255 65 0.5535 1.1803 95 0.5593 1.2038

35 0.5402 1.1287 66 0.5538 1.1814 96 0.5595 1.2044

36 0.5410 1.1313 67 0.5540 1.1824 97 0.5596 1.2049

37 0.5418 1.1339 68 0.5543 1.1834 98 0.5598 1.2055

38 0.5424 1.1363 69 0.5545 1.1844 99 0.5599 1.2060

39 0.5430 1.1388 70 0.5548 1.1854 100 0.5600 1.2065

40 0.5436 1.1413

III-8

Dimana:

XTR = Curah hujan dengan perioda ulang TR (mm).

X = Curah hujan rata-rata (mm).

TR = Periode ulang.

KTR = Faktor frekuensi berdasarkan perioda ulang TR.

C = Koefisien kemencengan, digunakan untuk mencari

besarnya harga KTR.

n = Jumlah data hujan yang ditinjau.

SLog X = Standar deviasi dari Log X.

Tabel III.6 Nilai KTR untuk Metode Pearson Tipe III

III-9

Sumber : Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Dr. Ir. Suripin M. Eng, 2004

Skew RETURN PERIODE(YEAR)

Coef. 2 5 10 25 50 100 200

C' EXCEEDENCE PROBABILITY

Cs' 0.500 0.200 0.100 0.040 0.020 0.010 0.005

-3.0 0.396 0.636 0.666 0.666 0.666 0.667 0.667

-2.9 0.390 0.651 0.681 0.683 0.689 0.690 0.690

-2.8 0.384 0.666 0.702 0.712 0.714 0.714 0.714

-2.7 0.376 0.681 0.747 0.738 0.740 0.740 0.741

-2.6 0.368 0.696 0.771 0.764 0.768 0.769 0.769

-2.5 0.360 0.711 0.795 0.793 0.798 0.799 0.800

-2.4 0.351 0.725 0.819 0.823 0.830 0.832 0.833

-2.3 0.341 0.739 0.844 0.855 0.864 0.867 1.869

-2.2 0.330 0.752 0.869 0.888 0.900 0.905 0.907

-2.1 0.319 0.765 0.895 0.923 0.939 0.946 0.949

-2.0 0.307 0.777 0.920 0.959 0.980 0.990 0.995

-1.9 0.294 0.788 0.945 0.996 1.023 1.038 1.044

-1.8 0.282 0.799 0.970 1.035 1.069 1.087 1.097

-1.7 0.268 0.808 0.884 1.075 1.116 1.140 1.155

-1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197 1.216

-1.5 0.240 0.825 1.018 1.157 1.217 1.256 1.282

-1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.270 1.318 1.351

-1.3 0.210 0.838 1.064 1.240 1.324 1.383 1.424

-1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449 1.501

-1.1 0.180 0.848 1.107 1.324 1.435 1.518 1.581

-1.0 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588 1.664

-0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.660 1.749

-0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733 1.837

-0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806 1.926

-0.6 0.099 0.857 1.200 1.528 1.720 1.880 2.016

-0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.770 1.955 2.108

-0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029 2.201

-0.3 0.500 0.853 1.245 1.643 1.890 2.104 2.294

-0.2 0.033 0.850 1.258 1.680 1.945 2.178 2.388

-0.1 0.017 0.846 1.270 1.716 2.000 2.252 2.482

0.0 0.000 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 2.576

0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.400 2.670

0.2 -0.033 0.830 1.301 1.818 2.159 2.472 2.763

0.3 -0.050 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544 2.856

0.4 -0.066 0.816 1.317 1.880 2.261 2.615 2.949

0.5 -0.083 0.808 1.323 1.910 2.311 2.686 3.041

0.6 -0.099 0.800 1.328 1.939 2.359 2.755 3.132

0.7 -0.116 0.790 1.333 1.967 2.407 2.824 3.223

0.8 -0.132 0.780 1.336 1.993 2.453 2.891 3.301

0.9 -0.148 769.000 1.339 2.018 2.498 2.957 3.401

1.0 -0.164 0.758 1.340 2.043 2.542 3.022 3.489

1.1 -0.180 0.745 1.341 2.066 2.585 3.087 3.575

1.2 -0.195 0.732 1.340 2.087 2.626 3.149 3.661

1.3 -0.210 0.719 1.339 2.108 2.666 3.211 3.745

1.4 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.271 3.828

1.5 -0.240 0.690 1.333 2.146 2.743 3.330 3.910

1.6 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.780 3.388 3.990

1.7 -0.268 0.660 1.324 2.179 2.815 3.444 4.069

1.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.828 3.499 4.147

1.9 -0.282 0.627 1.310 2.207 2.881 3.553 4.223

2.0 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605 4.298

2.1 -0.319 0.592 1.294 2.230 2.942 3.656 4.372

2.2 -0.330 0.574 1.284 2.240 2.970 3.705 4.444

2.3 -0.341 0.555 1.274 2.248 3.997 3.753 4.515

2.4 -0.351 0.537 1.262 2.256 3.023 3.800 4.584

2.5 -0.360 0.518 1.250 2.262 3.048 3.845 4.652

2.6 -0.368 0.799 1.238 2.267 3.017 3.899 4.718

2.8 -0.384 0.460 1.210 2.275 3.114 3.937 4.847

2.8 -0.376 0.479 1.224 2.272 3.093 3.932 4.783

2.9 -0.390 0.440 1.195 2.277 3.134 4.013 4.909

3.0 -0.396 0.420 1.180 2.278 3.152 4.051 4.970

III-10

3.3.5 Distribusi Haspers

Parameter yang digunakan:

1

11

1

m

nT

; 2

22

1

m

nT

2

2

1

1

2

1

RaRRaRSx

Curah Hujan dapat dihitung

SxRaRt

Rt = Curah hujan dangan return periode T tahun

Ra = Curah hujan maksimum rata – rata

Sx = Standart deviasi untuk pengamatan n tahun

R1 = Curah hujan absolut maksimum 1

R2 = Curah hujan absolut maksimum 2

μ1 = Standard Variable untuk periode ulang R1

μ 2 = Standard Variable untuk periode ulang R2

m1 & m2 = masing – masing ranking dari curah hujan R1 dan R2

n = jumlah tahun pengamatan

μ = Standard variable untuk return periode T

III-11

Tabel III.7 Nilai Standard Variable untuk Beberapa

Periode Ulang

Kemudian dari hasil kelima metode analisa frekuensi yang dilakukan, dilakukan uji

kecocokan metode Chi-Square dan metode Smirnov-Kolmogorov untuk

menentukan metode mana yang menghasilkan error terkecil, yang dipilih menjadi

curah hujan rencana yang selanjutnya dipergunakan untuk mencari debit banjir di

lokasi studi. Didapat Metode Normal memepunyai error terkecil, berikut disajikan

hasil rekapitulasi perhitungan hujan rencana.

T μ T μ T μ T μ

1.00 -1.86 6 0.81 38 2.49 94 3.37

1.01 -1.35 7 0.88 39 2.51 96 3.39

1.02 -1.26 7 0.95 40 2.54 98 3.41

1.03 -1.23 8 1.01 41 2.56 100 3.43

1.04 -1.19 8 1.06 42 2.59 110 3.53

1.05 -1.15 9 1.17 43 2.61 120 3.62

1.06 -1.12 10 1.26 44 2.63 130 3.70

1.08 -1.07 11 1.35 45 2.65 140 3.77

1.10 -1.02 12 1.43 46 2.67 150 3.84

1.15 -0.93 13 1.50 47 2.69 160 3.91

1.20 -0.85 14 1.57 48 2.71 170 3.97

1.25 -0.79 15 1.63 49 2.73 180 4.03

1.30 -0.73 16 1.69 50 2.75 190 4.09

1.35 -0.68 17 1.74 52 2.79 200 4.14

1.40 -0.63 18 1.80 54 2.83 220 4.24

1.50 -0.54 19 1.85 56 2.86 240 4.33

1.60 -0.46 20 1.89 58 2.90 260 4.42

1.70 -0.40 21 1.94 60 2.93 280 4.50

1.80 -0.33 22 1.98 62 2.96 300 4.57

1.90 -0.28 23 2.02 64 2.99 350 4.77

2.00 -0.22 24 2.06 66 3.02 400 4.88

2.20 -0.13 25 2.10 68 3.05 450 5.01

2.40 -0.04 26 2.13 70 3.08 500 5.13

2.60 0.04 27 2.17 72 3.11 600 5.33

2.80 0.11 28 2.19 74 3.13 700 5.51

3.00 0.17 29 2.24 76 3.16 800 5.56

3.20 0.24 30 2.27 78 3.18 900 5.80

3.40 0.29 31 2.30 80 3.21 1000 5.92

3.60 0.34 32 2.33 82 3.23 5000 7.90

3.80 0.39 33 2.36 84 3.26 10000 8.83

4.00 0.44 34 2.39 86 3.28 50000 11.08

4.50 0.55 35 2.41 88 3.30 80000 12.32

5.00 0.64 36 2.44 90 3.33 500000 13.74

5.50 0.73 37 2.47 92 3.35

Sumber: Suripin, 2004

III-12

Tabel III.8 Rekapitulasi Uji Kecocokan Metode Chi-

Square dan Metode Smirnov-Kolmogorov

Dari analisa uji kecocokan di dapat bahwa hasil metoda Normal yang akan di pakai

sebagai perhitungan Curah Hujan rencana karena memiliki deviasi dan error yang

paling kecil dari metode yang lainnya. Berikut rekapitulasi perhiungan Curah Hujan

rencana dengan beragam metode perhitungan pada periode ulang tertentu.

III-13

Tabel III.9 Tabel Hujan Rencana

33..44 DDEEBBIITT BBAANNJJIIRR

Dalam analisa perhitungan debit banjir rencana pada daerah studi, digunakan

beberapa metode yang berlaku saat ini, yaitu :

Metode Rasional

Metode Haspers

Metode Melchior

Metode Weduwen

Hidrograf Satuan

Dalam analisa debit banjir rencana dihitung berdasarkan perkiraan debit dengan

beberapa periode ulang tahunan. Debit rancangan ditetapkan pada posisi rencana

lokasi jembatan untuk masing-masing sungai.

3.4.1 Metode Rasional

Metode Rasional menyatakan bahwa puncak limpasan pada suatu DAS akan

diperoleh pada intensitas hujan maksimum yang lamanya sama dengan waktu

konsentrasi (Tc). Waktu konsentrasi adalah lamanya waktu yang diperlukan untuk

pengaliran air dari yang paling ujung dari suatu DAS sampai ke outlet.

Metode Rational dalam bentuk rumus adalah sebagai berikut:

Q = 𝐶 × 𝐼 × 𝐴

3.6

Dimana :

Q = Debit Puncak banjir (m3/dt)

C = Koefisien Limpasan (0 < C < 1)

III-14

I = Intensitas hujan maksimum dengan lama hujan sama

dengan waktu konsentrasi (mm/jam)

A = Luas DAS (km2)

Untuk pendugaan intensitas hujan dengan lama hujan kurang dari 24 jam,

digunakan rumus empirik dari dr. Mononobe :

It =

3/224

24

T

Rt

dengan :

It = Intensitas hujan dengan t jam (mm/jam),

R24 = Maksimum hujan 24 jam (mm).

T = (0.87 × 𝐿2

1000 ×𝑆)

0.385

= Lama waktu curah hujan/ lama waktu konsentrasi aliran

(jam).

3.4.2 Metoda Haspers

Dasar dari metoda ini sama dengan Metoda Melchior dan Weduwen, yaitu rumus

Rational, dalam bentuk rumus adalah sebagai berikut :

Q = ..qn.A

dimana :

= Run off coefisien. = 1 + 0.012×𝐴0.70

1 + 0.075×𝐴0.70

= Reduction coefisien; 1

𝛽= 1 +

𝑡+3.70×10−0.40𝑡

𝑡2+15×

𝐴0.75

12

qn = Hujan maksimum (m3/km2/det) = 𝑡×𝑅𝑛

3.6×𝑡

t = Lamaya curah hujan = 0.10 × 𝐿0.80 × 𝑖−0.30

L = Panjang sungai (km)

i = Kemiringan sungai

Rn = 𝑡×𝑅𝑡

𝑡+1

Rt = Curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu (mm)

III-15

A = Luas Catchment Area (km2)

Q = Debit maksimum (m3/det)

3.4.3 Metode Melchior

Untuk menghitung besarnya debit dengan metode Melchior digunakan persamaan

sebagai berikut :

Q = ..I.A

dimana :

= Run off coefisien, Melchior menetapkan antara 0.42 – 0.62.

= Reduction coefisien = 𝛽1 × 𝛽2

F = 1970

𝛽1−0.12− 3960 + (1720 × 𝛽1)

= Luas elips yang mengelilingi daerah aliran sungai dengan

sumbu panjang “a” tidak lebih dari 1.50 kali pendek “b”.

Besaran F dinyatakan dalam km2, dan nilainya > luas

daerah pengaliran A.

𝛽2 = Ditentukan berdasarkan hubungan antara F dan lama

hujan, lihat tabel berikut:

Tabel III.10 Presentase 𝜷𝟐 menurut Melchior

I = Intensitas hujan (m3/km2/det) = 10×𝛽×𝑅24

36×𝑡𝑐

tc = Waktu konsentrasi (jam) = 10×𝐿

36×𝑉

V = Kecepatan aliran (m/s) = 1.31 × (𝑄 × 𝑆2)0.2

S = Kemiringan sungai = 𝐻

𝐿

F

(Km2) 1 2 3 4 5 6 8 10 12 16 24

0 44 64 80 89 92 92 93 94 95 96 100

10 37 57 70 80 82 84 87 90 91 95 100

50 29 45 57 66 70 74 79 83 88 94 100

300 20 33 43 52 57 61 59 77 85 93 100

~ 12 23 32 42 50 54 66 74 83 92 100

Sumber: Subarkah 1980

Lama Hujan, t (jam)

III-16

H = Beda tinggi antara tinggi titik pengamatan dan titik terjauh

sungai (m)

L = Panjang sungai utama (m)

A = Luas Catchment Area (km2)

Q = Debit maksimum (m3/det)

3.4.4 Metode Weduwen

Metode ini digunakan untuk memperkirakan debit banjir rencana untuk daerah aliran

sungai yang luasnya <100 Km2.

Dasar dari metode ini sama dengan metode Melchior, yaitu Rasional, digambarkan

dalam bentuk yang kita kenal sebagai rumus :

Q = ..I.A

dimana :

= Run off coefisien = 1 −4.10

1+7

= Reduction coefisien = 120+

𝑡+1

𝑡+9×𝐴

120+𝐴

I = Intensitas hujan ( m3/km2/dt) = 7.74

𝑡+1.45

t = Lamanya hujan (jam) = 0.476×𝐴3/8

(𝛼×𝛽×𝐼)1/8×𝑆1/4

S = Kemiringan sungai

A = Luas Catchment (km2)

Q = Debit maksimum (m3/dt)

3.4.5 Hidrograf Satuan

Adalah hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh

hujan efektif yang terjadi merata di seluruhDAS dengan intensitas tetap dalam satu

satuan waktu tertentu.

Untuk memperoleh hidrograf satuan dalam suatu kasus banjir, maka diperlukan

data sebagai berikut:

Rekaman AWLR

Pengukuran debit yang cukup

Data hujan biasa (manual)

III-17

Data hujan otomatis

Maka dari itu untuk mendapatkan suatu hidrograf satuan pada suatu daerah

sebenarnya sangat sulit, karena ketersediaan data biasanya tidak dapat terpenuhi.

Oleh karena itu dikembangkan suatu cara untuk mendapatkan hidrograf satuan

tanpa

mempergunakan data tersebut di atas, biasanya disebut hidrograf satuan sintetik.

Banyak metode telah dikembangkan seperti hidrograf satuan sintetik F.F. Snyner,

Nakayashu, HSS Gama I dan lain sebagainya.

33..55 AANNAALLIISSAA LLOOKKAASSII JJPPLL 2211

3.5.1 Perhitungan Debit Banjir JPL 21

Untuk menghitung debit rencana, perlu dikaji terlebih dahulu lokasi yang ditinjau

terutama luasan Daerah Aliran Sungai (DAS). Lokasi kajian adalah sungai yang

berada dekat dengan lokasi rencana jembatan KA JPL 21, dimana menurut

keterangan penduduk setempat ketika hujan besar sering terjadi banjir, bahkan

sampai menggenangi badan jalan dimana rencana jembatan KA JPL 21 akan

dibangun. Sehingga kemungkinan kedepan badan jalan akan dinaikkan elevasinya

harus diperhitungkan ketika membangun dan mendesain elevasi jembatan KA

JPL 21.

Gambar III-2 Lokasi Kajian dan Luasan Daerah Aliran

Sungai (3302.15 Ha)

III-18

Gambar III-3 Lokasi Pekerjaan JPL 21

JPL 21

III-19

Berdasarkan ketersediaan data maka debit banjir rencana ditetapkan

menggunakan metode Rasional. Sebelum itu dihitung angka intensitas hujan

dengan metode Mononobe.

dan

dimana:

I = Intensitas hujan (mm/jam)

t = Lamanya hujan (jam)

tc = Waktu konsentrasi (jam)

L = Panjang DAS (km)

S = Kemiringan rata-rata memanjang sungai

Rt = Curah hujan (mm)

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel III.11 Hasil Perhitungan Intensitas Hujan di Lokasi

JPL 21

Langkah selanjutnya menghitung debit banjir rencana dengan menggunakan

persamaan Rasional.

3

2

24

24

t

RtI

385,02

1000

87,0

S

Ltc

Rt (mm)Intensitas

Hujan

104.19 30.33

126.58 36.84

138.31 40.26

149.73 43.58

158.83 46.23

166.30 48.40

186.56 54.30Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan

Periode Ulang

R2

R5

R10

R25

R50

R100

R1000

III-20

Tabel III.12 Hasil Perhitungan Debit Bajir Metode

Rasional Lokasi JPL 21

3.5.2 Perhitungan Hidrolika

Analisis hidrolika sungai dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas alur sungai

pada kondisi sekarang terhadap banjir rencana dan profil muka air banjir sepanjang

alur yang ditinjau. Salah satu hasil perhitungan kapasitas alur adalah nilai kapasitas

sungai (bank full capacity). Salah satu pendekatan dalam perhitungan hidraulik

sungai adalah dengan menggunakan rumus Manning yang menganggap aliran

sungai adalah aliran tetap sebagai berikut :

V = 1

𝑛× 𝑅2/3 × 𝐼1/2

V = 𝑄

𝐴

R = 𝐴

𝑃

A = (b + mh)h

P = 𝑏 + 2ℎ × √𝑚2 + 1

Dimana :

V = Kecepatan Aliran, m/det.

Q = debit, m3/det.

A = luas potongan melintang aliran, m2

R = jari-jari hidraulis, m

P = Keliling basah, m

b = lebar dasar sungai, m

h = tinggi air, m

Intensitas

Hujan

(mm/jam)

Koefisien

Pengaliran

(C)

Luas

Catchment

Area (A)

(Ha)

Debit Banjir

(Q) (m3/det)

30.33 0.63 3302.15 175.42

36.84 0.63 3302.15 213.06

40.26 0.63 3302.15 232.84

43.58 0.63 3302.15 252.04

46.23 0.63 3302.15 267.37

48.40 0.63 3302.15 279.92

54.30 0.63 3302.15 314.04

Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan

Periode Ulang

R2

R5

R10

R25

R50

R100

R1000

III-21

I = kemiringan energi

n = koefisien kekasaran Manning

m = kemiringan talud (1V : mH)

Perhitungan tinggi muka air pada setiap penampang dilakukan dengan methode

Standard Step Method.

Gambar III-4 Ilustrasi Perhitungan Muka Air Sungai

Dimana:

𝑍1 = 𝑌1 + 𝑧1 = 𝑌1 + 𝑆𝑜. ∆𝑋 + 𝑧2

𝑍2 = 𝑌2 + 𝑧2

Kehilangan energi akibat gesekan :

ℎ𝑓 = 𝑆𝑓. ∆𝑋

ℎ𝑓 =1

2(𝑆𝑓1 + 𝑆𝑓2). ∆𝑋

𝑆𝑜 . ∆𝑋 + 𝑌1 + 𝛼1𝑉1

2

2𝑔= 𝑆𝑓 . ∆𝑋 + 𝑌2 + 𝛼2

𝑉22

2𝑔

𝑍1 + 𝛼1𝑉1

2

2𝑔= 𝑍2 + 𝛼2

𝑉22

2𝑔+ ℎ𝑓 + ℎ𝑒

ℎ𝑒 = 𝑘 (𝛼𝑉2

2𝑔)

Besar ℎ𝑒 adalah fungsi dari perubahan tinggi energi (𝛼𝑉2

2𝑔), pada saluran prismatik

besar ℎ𝑒= 0. Tinggi energi pada penampang saluran yang ditinjau :

III-22

𝐻1 = 𝑍1 + 𝛼1𝑉1

2

2𝑔 dan

𝐻2 = 𝑍2 + 𝛼2𝑉2

2

2𝑔

maka:

𝐻1 = 𝐻2 + ℎ𝑓 + ℎ𝑒

Z = elevasi muka air

X = jarak penampang yang ditinjau

Y = dalamnya air

A = luas penampang

V = kecepatan aliran rata-rata

𝛼𝑉2

2𝑔 = tinggi kecepatan

H = tinggi energi

S = kemiringan

ℎ𝑓 = kehilangan energi karena kemiringan

ℎ𝑒 = kehilangan energi karena kecepatan aliran

Pada kondisi sebenarnya, penampang sungai tidak prismatis dan bahkan sangat

beragam bentuknya. Analisis profil aliran, disamping menggunakan pendekatan

aliran tunak (steady flow) seperti uraian di atas juga akan dilakukan analisis dengan

pendekatan aliran tidak tunak (unsteady flow). Analisis profil muka air dengan

pendekatan aliran tidak tunak adalah karena salah satu hal yang mempengaruhi

muka air adalah besaran aliran yang tidak konstan dalam dimensi waktu.

Namun, dalam kasus ini dengan keterbatasan data perhitungan profil muka air

dilakukan dengan asusmsi kondisi tunak, dan menggunakan bantuan paket

program HEC-RAS (Hydraulic Engineering Center - River Analysis System dari US

Army Corps of Engineers).

Penyusunan model hidrolis sungai dengan menggunakan data hasil pengukuran

penampang sungai yang dilaksanakan oleh Konsultan.

3.5.2.1 Tinjauan Umum Model

Program HEC-RAS merupakan program yang dikeluarkan oleh U.S. Army Corps of

Engineers. Program HEC-RAS sendiri dikembangkan oleh The Hydrologic

III-23

Engineering Center (HEC), yang merupakan bagian dari U.S. Army Corps of

Engineers.

Program dengan versi yang terbaru ini dapat menangani jaringan saluran air secara

penuh dengan memodelkan aliran subkritis, superkritis dan aliran mixed untuk

kalkulasi aliran tunak. Perhitungan dasarnya mengikuti prosedur pemecahan

kalkulasi energi aliran satu dimensi. Kehilangan energi dievaluasikan terhadap friksi

yang terjadi pada saat pengaliran (persamaan manning), kontraksi dan ekspansi

saluran (dengan koefisiennya yang dikalikan dengan kecepatan alir).

Persamaan momentum digunakan saat situasi dimana profil muka air secara cepat

bervariasi. Situasi ini termasuk perhitungan mixed flow regime (misalnya loncatan

hidrolik), perhitungan pada hidrolika aliran melintasi jembatan dan perhitungan

pada junction (pertemuan dan perpisahan dua atau lebih saluran). Selanjutnya

perhitungan juga bisa dilakukan terhadap talang air, gorong-gorong, pompa air dan

struktur bangunan air lainnya termasuk perhitungan aliran dengan saluran tertutup

es.

Program HEC-RAS menggunakan pengaturan data dimana dengan data geometri

yang sama bisa dilakukan kalkulasi data aliran yang berbeda-beda, begitu juga

sebaliknya. Data geometri terdiri dari lay out pemodelan disertai cross section untuk

saluran-saluran yang dijadikan model. Bangunan-bangunan air serta storage area

berada dalam masukan data geometri pemodelan. Data aliran ditempatkan terpisah

dengan data geometri. Data aliran bisa dipakai salah satu diantara data aliran tunak

dan data aliran tak tunak. Setiap data aliran tersebut mengharuskan diisinya

besaran boundary condition dan initial condition yang sesuai agar pemodelan bisa

dijalankan.

Bentuk hidrograf hanya bisa diisikan pada data aliran tak tunak. Selanjutnya bisa

dilakukan kalkulasi dengan membuat rencana komputasi. Rencana komputasi

harus terdiri dari satu data geometri dan satu data aliran.

3.5.2.2 Masukkan Untuk Pemodelan

Setiap data yang berhubungan dengan kondisi kajian sudah tentu merupakan

bahan masukan pada pemodelan. Program yang digunakan hanya menggunakan

kejadian hidrologi dan kejadian hidrolika yang berpengaruh besar pada

III-24

perhitungan. Pemodelan yang dibuat tidak memperhitungkan besarnya evaporasi

dan rembesan mengingat kecilnya daerah tinjauan sehingga pengaruh evaporasi

dan rembesan diperkirakan sangat kecil.

Data-data yang paling penting untuk melakukan pemodelan kali ini adalah data

geometri daerah kajian dan data perhitungan hidrologi pada lokasi tertentu sebagai

syarat batas. Data geometri untuk model saluran dan bangunan air menggunakan

data hasil pengukuran dan data ketinggian elevasi. Data perhitungan hidrologi

berupa data debit banjir dengan beberapa periode ulang.

Pemodelan dibuat dengan memanfaatkan data debit banjir hasil perhitungan

dengan persamaan Rasional. Data elevasi muka air yang tercatat adalah data

elevasi muka air pada tiap segmen atau cross section yang diamati.

3.5.2.3 Data Geometri

Input data yang dilakukan adalah menggambarkan profil aliran yang akan

dimodelkan dan memasukkan data cross section pada masing-masing saluran.

Langkah selanjutnya adalah memasukkan data geometri dari potongan melintang.

Contoh masukan data potongan melintang saluran yang dimodelkan adalah

sebagai berikut :

Gambar III-5 Contoh Input Data Cross Section

Pemodelan Penampang Sungai

III-25

3.5.2.4 Koefisien Kekasaran Saluran/ Sungai

Koefisien kekasaran saluran adalah suatu besaran yang merepresentasikan nilai

hambatan dalam suatu aliran. Nilai hambatan ini ditentukan dengan memperhatikan

faktor-faktor yang mempengaruhi nilai kekasaran saluran seperti faktor kekasaran

permukaan, tumbuhan, ketidakteraturan saluran, trase saluran, pengendapan dan

penggerusan saluran, ukuran dan bentuk saluran. Besar nilai koefisien kekasaran

berdasarkan tabel yang disusun oleh Ven Te Chow (1959).

3.5.2.5 Koefisien Kontraksi dan Ekspansi

Koefisien kontraksi dan ekspansi digunakan untuk memperkirakan besarnya

kehilangan energi (energy loss) yang disebabkan kontraksi dan ekspansi aliran.

Besarnya nilai koefisien ini berdasarkan perubahan tinggi kecepatan dari suatu

cross section sampai cross section selanjutnya. Dalam pemodelan ini besarnya

koefisien kontraksi dan ekspansi adalah sebesar 0,1 dan 0,3.

3.5.2.6 Kondisi Batas

Kondisi batas adalah untuk merepresentasikan masukan yang akan diperhitungkan

dalam penggunaan model hidrolis. Kondisi batas hulu model untuk nilai masukan

yang akan disimulasikan. Fasilitas masukan yang disediakan oleh HEC-RAS untuk

batas hulu adalah hidrograf banjir, fluktuasi muka air atau gabungan keduanya

menurut waktu yang akan dimodelkan, atau kondisi batas dapat dispesifikasikan

sebagai berikut:

Tinggi muka air dan debit, dapat dalam bentuk konstan maupun berubah

menurut urutan waktu.

Aliran tambahan kedalam jaringan saluran, dapat dispesifikasikan sebagai

debit yang berubah menurut waktu atau berupa hubungan antara curah hujan

dan aliran permukaan (run-off).

Hubungan debit dengan tinggi muka air (rating curve) dalam bentuk tabel.

Kondisi batas hulu yang digunakan pada pemodelan ini diperoleh dari hasil analisis

hidrologi berupa debit banjir rencana. Input data kondisi batas dapat dilihat pada

gambar-gambar berikut ini.

III-26

Gambar III-6 Contoh Input Data Aliran Tunak (Steady

Flow)

3.5.2.7 Analisa Model

Kemudian dilakukan analisa dengan me-running tombol steady flow analysis, yang

akan mendapatkan tinggi muka air akibat debit yang telah dimasukan ke dalam

data.

Gambar III-7 Kotak Dialog Utama Program HEC-RAS

III-27

Gambar III-8 Hasil Analisis Ketinggian Saluran Pada

Penampang Sungai (Mengalami Banjir sampai Elevasi

6.50 m)

III-28

Gambar III-9 Peta Genangan di Lokasi Pekerjaan

III-29

33..66 AANNAALLIISSAA LLOOKKAASSII JJPPLL 111166

3.6.1 Perhitungan Debit Banjir

Untuk lokasi ini yang ditinjau adalah air hujan yang dialirkan di saluran samping rel KA,

dimana daerah tangkapan hujan hanya mencakup daerah yang dengan kemungkinan

besar akan mengalir ke arah rel KA. Dengan menggunakan data topografi hasil

pengukuran lapangan dan dibantu dengan gambar dari aplikasi Google Earth, maka

luasan tangkapan sungai adalah seperti yang dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar III-10 Lokasi Pekerjaan JPL-116 dengan Luas

Daerah Tangkapan Hujan 8.86 Ha

Luas daerah tangkapan

hujan 8.86 Ha

III-30

Gambar III-11 Topografi Lokasi Pekerjaan JPL 116 dengan

Batas Daerah Tangkapan Hujan 8.86 Ha

JPL 116

III-31

Berdasarkan ketersediaan data maka debit banjir rencana ditetapkan menggunakan

metode Rasional. Sebelum itu dihitung angka intensitas hujan dengan metode

Mononobe.

dan

dimana:

I = Intensitas hujan (mm/jam)

t = Lamanya hujan (jam)

tc = Waktu konsentrasi (jam)

L = Panjang DAS (km)

S = Kemiringan rata-rata memanjang sungai

Rt = Curah hujan (mm)

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel III.13 Hasil Perhitungan Intensitas Hujan di Lokasi

JPL 116

Langkah selanjutnya menghitung debit banjir rencana dengan menggunakan

persamaan Rasional.

3

2

24

24

t

RtI

385,02

1000

87,0

S

Ltc

Rt (mm)Intensitas

Hujan

104.19 157.34

126.58 191.15

138.31 208.86

149.73 226.10

158.83 239.85

166.30 251.12

186.56 281.71

Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan

Periode Ulang

R2

R5

R10

R25

R50

R100

R1000

III-32

Tabel III.14 Hasil Perhitungan Debit Bajir Metode Rasional

di Lokasi JPL 116

3.6.2 Perhitungan Hidrolika

Analisis hidrolika sungai dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas alur sungai pada

kondisi sekarang terhadap banjir rencana dan profil muka air banjir sepanjang alur

yang ditinjau. Salah satu hasil perhitungan kapasitas alur adalah nilai kapasitas sungai

(bank full capacity). Salah satu pendekatan dalam perhitungan hidraulik sungai adalah

dengan menggunakan rumus Manning yang menganggap aliran sungai adalah aliran

tetap sebagai berikut :

V = 1

𝑛× 𝑅2/3 × 𝐼1/2

V = 𝑄

𝐴

R = 𝐴

𝑃

A = (b + mh)h

P = 𝑏 + 2ℎ × √𝑚2 + 1

Dimana :

V = Kecepatan Aliran, m/det.

Q = debit, m3/det.

A = luas potongan melintang aliran, m2

R = jari-jari hidraulis, m

P = Keliling basah, m

b = lebar dasar sungai, m

Intensitas

Hujan

(mm/jam)

Koefisien

Pengaliran

(C)

Luas

Catchment

Area (A)

(Ha)

Debit Banjir

(Q) (m3/det)

157.34 0.67 8.86 2.60

191.15 0.67 8.86 3.16

208.86 0.67 8.86 3.45

226.10 0.67 8.86 3.74

239.85 0.67 8.86 3.96

251.12 0.67 8.86 4.15

281.71 0.67 8.86 4.65

Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan

Periode Ulang

R2

R1000

R5

R10

R25

R50

R100

III-33

h = tinggi air, m

I = kemiringan energi

n = koefisien kekasaran Manning

m = kemiringan talud (1V : mH)

Dengan persamaan debit metode Rasional:

Q = 0,00278 . C.I.A

Dimana:

Q = Debit banjir rancangan (m3/det)

C = Koefisien pengaliran

I = Intensitas hujan (mm/jam)

A = Luas DAS (Ha)

Saluran direncanakan menggunakan penampang trapesium dimana penampang

ekonomis trapesium kemiringan talud ditentukan m = 1

√3 = 0.58. dan b = h, dengan

mensubsitusikan konstanta tersebut pada persamaan debit dan kecepatan Manning

maka didapat:

h = (𝑄×𝑛

0.9×√𝑆)

3/8

Dengan memasukkan debit dengan perioda ulang tertentu akan didapat penampang

yang diperlukan. Selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel III.15 Perhitungan Dimensi Saluran dengan

Penampang Trapesium

Debit Banjir

(Q) (m3/det)

Koefisien

Kekasaran

(n)

Kemiringan

Saluran

Tinggi

Penampang

Basah

Saluran (m)

Lebar

Penampang

Basah

Saluran (m)

Kemiringan

Talud

Luas

Penampang

Basah Saluran

(m2)

2.60 0.025 0.02941 0.73 0.73 0.58 0.84

3.16 0.025 0.02941 0.78 0.78 0.58 0.96

3.45 0.025 0.02941 0.81 0.81 0.58 1.04

3.74 0.025 0.02941 0.83 0.83 0.58 1.09

3.96 0.025 0.02941 0.85 0.85 0.58 1.14

4.15 0.025 0.02941 0.87 0.87 0.58 1.20

4.65 0.025 0.02941 0.90 0.90 0.58 1.28

Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan pembulatan pembulatan

R25

R50

R100

R1000

Periode Ulang

R2

R5

R10

III-34

Dengan menggunakan debit periode ulang 50 tahunan, maka dimensi minimum

penampang trapesium yang digunakan adalah b = 0.85 m; h = 0.85 m dengan

kemiringan talud m = 0.58 dengan freeboard f = 0.15 m.

Gambar III-12Penampang Minimum Saluran Drainase di

Samping Rel KA Lokasi JPL 116

0.8

5

0.58

1

0.85

0.1

5