BAB V AFNII

Tugas Besar Perencanaan Sistem Drainase LingkunganKelurahan Sekayu, Kecamatan Semarang Tengah, Kota Semarang

2015

BAB V

ANALISA PERHITUNGAN

5.1 Umum

Dalam perencanaan saluran air hujan, sebelum melakukan perhitungan

debit air hujan sangat perlu untu mengetahui distribusi curah hujan. Distribusi

curah hujan berbeda-beda sesuai dengan jangka waktu yang kita tinjau, misalnya

curah hujan tahunan, harian, dan per jam.

Untuk perencanaan saluran air hujan (drainase) dilakukan analisa curah

hujan terhadap data curah hujan harian maksimum, yaitu data curah hujan yang

paling tinggi untuk tahun tertentu. Pengolahan dan analisa data dilakukan

terhadap data curah hujan harian maksimum sebanyak 15 tahun terakhir. Kriteria

perencanaan dimensi saluran air hujan ini adalah sebagai berikut :

1. Dimensi yang direncanakan harus mampumengalirkan debit puncak.

2. Diusahakan pengaliran tidak menimbulkan pengendapan lumpur maupun

pengikisan saluran. Range kecepatan untuk mengatasi hal tersebut adalah

0,6 – 2,5 m/det.

3. Dimensi saluran merupakan dimensi yang menguntungkan ditinjau dari

segi ekonomis maupun hidrolis (efisien).

4. Pada perencanaan ini saluran berbentuk segi empat dengan pertimbangan

lebih ekonomis dan tidak banyak menghabiskan lahan.

5.2 Analisa Hidrologi

5.2.1 Curah Hujan Yang Hilang

Dalam perencanaan sistem drainase ini, menggunakan 3 stasiun hujan.

Stasiun hujan yang digunakan untuk perencanaan sistem drainase di Kelurahan

Sekayu Kecamatan Semarang Tengah Kota Semarang adalah sebagai berikut

1. Stasiun A = Stasiun Semarang Barat

2. Stasiun B = Stasiun Pelabuhan Tanjung Mas

3. Stasiun C = Stasiun Tlogosari

Dari data curah hujan yang diperoleh, terdapat data curah hujan

yang hilang, yaitu di stasiun C Pelabuhan Tanjung Mas, pada tahun 2002, 2005,

AFNI SIALLAGAN V-121080113120022


2015

dan 2008. Pada ketiga stasiun hujan tersebut pencatatan dilakukan dengan

menggunakan durasi waktu bulanan. Oleh karena itu data curah hujan maksimum

tiap tahun diperoleh dengan membandingkan nilai curah hujan bulanan terbesar.

Nilai dianggap sebagai curah hujan maksimum pada tahun tersebut.

Tabel 5.1

Data Curah Hujan Kelurahan Sekayu Tahun 2000 – 2014

Tahun

Stasiun A(Semarang

Barat )

Stasiun B(Pelabuhan

Tanjung Mas) Stasiun C(Tlogosari)

2000 215 239 2332001 186 368 1872002 251 1742003 245 241 2172004 236 335 1692005 172 1792006 168 249 1722007 190 292 2062008 208 2252009 195 211 1702010 221 234 2432011 183 225 1462012 271 251 2192013 174 173 1352014 198 222 179Total 3113.4 3039.2 2853.9

Rata-rata 207.56 253.26 190.26Sumber: BMKG Kota Semarang, 2015

Stasiun A = ∑ data stasiun B : n = 3113,4 : 15 = 207,56

Stasiun B = ∑ data stasiun B : n = 3039,2 : 12 = 253,26

Stasiun C = ∑ data stasiun C : n = 2853,9 : 15 = 190,26

Rata-rata = (Rata-rata stasiun A + Rata-rata stasiun C) : 2

Rata-rata = (207,56 +190,2) : 2

Rata-rata = 198,91

Perbandingan:



2015

¿(Rata−Rata StasiunC )−(Rata−RataStasiun Pembanding)

Rata−RataStasiunCx100%

¿ 253,26−198,91253,26

x 100 %=21,46 %

Karena prosentasenya lebih dari 10%, maka untuk menghitung curah hujan yang

hilang digunakan rumus:

Dimana :

rx = data hujan yang diperkirakan

Rx = rata-rata data hujan yang diperkirakan

n = jumlah data hujan yang ada dari SCH yg digunakan, pada tahun tersebut

rn = data hujan yang tersedia pada tahun tersebut dari stasiun hujan pembanding

Rn = rata rata data hujan yang tersedia pada tahun tersebut dari stasiun hujan

pembanding

Contoh Perhitungan Curah Hujan yang Hilang di Stasiun Pelabuhan

Tanjung Mas

1. Tahun 2002

rx253,26

= 12−1

( 251207,566

+ 174190,259

− rx253,26

)

rx253,26

=11(1,209+0,914− rx

253,26)

rx253,26

=(2,123− rx253,26

)

rx253,26

+ rx253,26

=(2,123)



2015

2 rx(253,26)

=(2,123)

2 rx=¿253,26)

rx=268,83 mm/hari

2. Tahun 2005

rx253,26

= 12−1

( 172207,566

+ 179190,259

− rx253,26

)

rx253,26

=11(0,828+0,940− rx

253,2625)

rx253,26

=(1,768− rx253,26

)

rx253,26

+ rx253,26

=(1,768)

2 rx253,26

=1,768¿

2 rx=¿253,26)

rx=223,88 mm/hari

3. Tahun 2008

rx253,26

= 12−1

( 208207,566

+ 225190,259

− rx253,26

)

rx253,26

=11(1,002+1,182− rx

253,26)



2015

rx253,26

=(2,184− rx253,26

)

rx253,26

+ rx253,26

=(2,184)

2 rx253,26

=(2,184)

2 rx=¿253,26)

rx=276,56 mm/hari

Data curah hujan setelah dilengkapi dapat dilihat pada tabel 5.2 berikut.

Tabel 5.2

Data Curah Hujan Lengkap Kelurahan Sekayu

Tahun

Stasiun A(Semarang

Barat )

Stasiun B(Pelabuhan

Tanjung Mas) Stasiun C(Tlogosari)

2000 215 239 2332001 186 368 1872002 251 268,83 1742003 245 241 2172004 236 335 1692005 172 223,88 1792006 168 249 1722007 190 292 2062008 208 276,56 2252009 195 211 1702010 221 234 2432011 183 225 1462012 271 251 2192013 174 173 1352014 198 222 179Total 3113.4 3531,9 2853.9

Rata-rata 207.56 235,46 190.26Sumber: Analisa Penulis, 2015

5.2.2 Uji Konsistensi



2015

Uji konsistensi dilakukan untuk menguji tingkat kekonsistensian data

curah hujan wilayah pada masing – masing tahun. Data dinilai konsisten apabila

menghasilkan garis lurus (R2 =1) atau mendekati garis lurus.

Data – data hujan yang dipakai untuk keperluan uji konsistensi hujan

adalah data hujan wilayah Thiessen dan data curah hujan maksimum ketiga

stasiun pada tahun rencana. Data hujan wilayah Thiessen dicari dari nilai

komulatifnya dari tahun terbaru, sedangkan data curah hujan maksimum ketiga

stasiun dirata – rata telebih dahulu baru kemudian diakumulasikan.Perhitungan

uji konsistensi hujan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.3.



2015

Tabel 5.3

Uji Konsistensi Curah Hujan Kelurahan Sekayu Kecamatan Semarang Tengah Kota Semarang

Kumulatif Rata-rata Kum Rata2 Kumulatif Rata-rata Kum Rata2 Kumulatif Rata-rata Kum Rata2stas. A stas. B stas. C Stasiun A BC BC Stasiun B AC AC Stasiun C AB AB

1 2014 215 239 233 3113 236 3332 3809 224 2984 2854 227 34612 2013 186 368 187 2898 278 3096 3570 187 2760 2621 277 32343 2012 251 268.83 174 2712 221 2818 3202 213 2573 2434 260 29574 2011 245 241 217 2461 229 2597 2933 231 2361 2260 243 26975 2010 236 335 169 2216 252 2368 2692 203 2130 2043 286 24546 2009 172 223.88 179 1980 201 2116 2357 176 1927 1874 198 21697 2008 168 249 172 1808 211 1914 2134 170 1752 1695 209 19718 2007 190 292 206 1640 249 1704 1885 198 1582 1523 241 17629 2006 208 276.56 225 1450 251 1455 1593 217 1384 1317 242 1521

10 2005 195 211 170 1242 191 1204 1316 183 1167 1092 203 127911 2004 221 234 243 1047 239 1014 1105 232 985 922 228 107612 2003 183 225 146 826 186 775 871 165 753 679 204 84913 2002 271 251 219 643 235 590 646 245 588 533 261 64514 2001 174 173 135 372 154 355 395 155 343 314 174 38415 2000 198 222 179 198 201 201 222 189 189 179 210 210

No TahunHujan Harian Maksimum

Sumber: Analisa Penulis, 2015



2015

Setelah itu, seluruh diplotkan pada grafik cartecius. Kumulatif hujan wilayah

Thiessen sebagi data yang di uji kekonsistensiannya diplot pada sumbu y.

sedangkan kumulatif rata – rata ketiga stasiun hujan sebagi data stasiun

pembanding di plot pada sumbu x . Grafik dapat dilihat pada gambar 5.1 – 5.3.

Kemudian dari grafik dapat diketahui nilai f (faktor koreksi). Nilai f ini di

cari apabila ternyata grafik curah hujan tidak konsisten, yaitu R2 tidak sama

dengan 1 atau tidak mendekati.

Gambar 5.1 Uji Konsistensi Hujan Stasiun ASumber: Analisa Penulis, 2015

Gambar 5.2 Uji Konsistensi Hujan Stasiun BSumber: Analisa Penulis, 2015



2015

Gambar 5.3 Uji Konsistensi Hujan Stasiun CSumber: Analisa Penulis, 2015

Dari grafik, terlihat bahwa data curah hujan seluruh stasiun telah

konsisten yang ditunjukkan oleh nilai R2 mendekati 1.

5.2.3 Uji Homogenitas

Dalam tugas ini, seluruh data curah hujan seluruh stasiun dianggap sudah

homogen.

5.2.4 Penentuan Hujan Wilayah

Dalam penentuan hujan wilayah menggunakan metode Polygon Thiessen

dengan pembagian sebagai berikut.

M

L

N

A1

A2

A3

O

Gambar 5.4 Metode Polygon Thiessen

Dimana :

I : Stasiun I dengan luas Poligon A1



2015

II : Stasiun II dengan luas poligon A2

III : Stasiun III dengan luas poligon A3

A1 : Luas daerah yang dibatasi LON

A2 : Luas daerah yang dibatasi LOM

A3 : Luas daerah yang dibatasi MON

Persamaan yang dipakai untuk menghitung hujan wilayah dengan metode

Poligon Thiessen yaitu :

R=A1 R1+ A2 R2+ A3 R3+. . .+ An Rn

A1+ A2+ A3+ .. .+An

R=A1 R1+ A2 R2+ A3 R3+. . .+ An Rn

AR=W 1 R1+W 2 R2+W 3 R3+ .. .+W n Rn

Dimana :

R = curah hujan da erah

R1, R2, R3,…Rn = curah hujan di tiap titik pengamatan

n = jumlah titik-titik pengamatan

A1, A2, A3,…An = bagian daerah yang mewakili tiap titik pengamatan

Untuk kelurahan Sekayu, dari gambar polygon diketahui :

A1 = 144,36 ha

A2 = 71,48 ha

A3 = 274,38 ha

Tabel 5.4

Perhitungan Luas Poligon Thiessen

Luas Stasiun (ha)

A1 144,36

A2 71,48

A3 274,38

Atotal 490,22

Sumber : Analisa Penulis, 2015



2015

Contoh Perhitungan pada tahun 2014 adalah sebagai berikut:

Hujan wilayah ( R )=(144 ,36 x 215 )+(71 , 48 x239 )+(274 ,38 x 233 )(144 , 36+71 , 48+274 ,38 )

Hujan wilayah ( R )=31037 , 4+17083 , 72+63930,54490,22

Hujan wilayah ( R )=228 ,58 mm /hari



2015

Tabel 5.5

Perhitungan Rata-rata Curah Hujan Wilayah Kelurahan Sekayu dengan

Metode Poligon Thiessen

No

Tahun

Curah Hujan Harian Maksimum

A1 A2 A3 A1.R1 A2.R2 A3.R3A1+A2+A

3

Hujan

(mm)Stasiun A

Stasiun B

Stasiun C

1 2000 215 239 233144.3

671.4

8274.3

831037.4

017083.7

264022.0

0 490.22 229

2 2001 186 368 187144.3

671.4

8274.3

826850.9

626298.6

851286.2

0 490.22 213

3 2002 251 268.83 174144.3

671.4

8274.3

836234.3

619215.9

747696.3

9 490.22 210

4 2003 245 241 217144.3

671.4

8274.3

835368.2

017190.9

459609.0

6 490.22 229

5 2004 236 335 169144.3

671.4

8274.3

834068.9

623916.0

246438.8

2 490.22 213

6 2005 172 223.88 179144.3

671.4

8274.3

824829.9

216002.9

449159.7

5 490.22 184

7 2006 168 249 172144.3

671.4

8274.3

824252.4

817798.5

247101.9

0 490.22 182

8 2007 190 292 206144.3

671.4

8274.3

827428.4

020901.9

456636.6

1 490.22 214

9 2008 208 184.27 225144.3

671.4

8274.3

830026.8

813171.6

261621.1

8 490.22 214

10 2009 195 211 170144.3

671.4

8274.3

828150.2

015106.1

146598.8

7 490.22 183

11 2010 221 234 243144.3

671.4

8274.3

831903.5

616690.5

866592.0

3 490.22 235

12 2011 183 225 146144.3

671.4

8274.3

826417.8

816061.5

640173.8

1 490.22 169

13 2012 271 251 219144.3

671.4

8274.3

839121.5

617955.7

860020.6

3 490.22 239

14 2013 174 173 135144.3

671.4

8274.3

825118.6

412373.1

937087.0

3 490.22 152

15 2014 198 222 179144.3

671.4

8274.3

828641.0

215861.4

149004.2

7 490.22 191Jumlah 3056

Rata-Rata179.77




2015

5.2.5 Perhitungan Curah Hujan Maksimum

1. Frekuensi Curah Hujan

Analisis frekuensi dicari sebagai pendekatan agar dapat diketahui

kecendrungan/kemungkinan (probabilitas) data terhadap metode – metode

analisis yang ada. Semakin kecil beda analisis frekuensi suatu data terhadap

metode tertentu, maka semakin besar kecendrungan data untuk mengikuti

metode analisis frekuensi itu. Perhitungan analisis frekuensi dapat dilakukan

dengan 4 metode, yaitu:

1. Metode Nomal

2. Metode Log Normal 2 Parameter

3. Metode Log Normal 3 Parameter

4. Metode Gumbel

Dari hasil analisis frekuensi menunjukkan bahwa perhitungan besar curah

hujan rata-rata wilayah menggunakan metode Gumbel karena memberikan

hasil penyimpangan maksimum terkecil, sehingga dalam perhitungan debit

rancangan akan menggunakan curah hujan rancangan dengan metode Gumbel.

Dari hasil perhitungan yang dapat dilihat pada Tabel 5.6.

Selanjutnya untuk penentuan kala ulang digunakan metode Gumbel

dengan kala ulang 2, 5, 10, 20, 25, 50, 100,dan 1000 tahun dengan 4 distribusi

probabilitas seperti pada Tabel 5.6. :



2015

Tabel 5.6

Analisa Frekuansi Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan 3 Satsiun Hujan di Kelurahan Sekayu

No. TahunHujan

Asli (mm)

Hujan diurutkan

(mm)

Probabilitas Dalam %

EmpirisNormal Log Normal 2 Par. Log Normal 3 Par. Gumbel

Teoritis Beda Teoritis Beda Teoritis Beda Teoritis Beda

1 2000 229 152 93.75 97.80 4.05 98.84 5.09 96.03 2.28 99.07 5.32

2 2001 213 169 87.50 91.20 3.70 92.32 4.82 86.24 1.26 90.78 3.28

3 2002 210 182 81.25 80.17 1.08 79.88 1.37 73.49 7.76 75.89 5.36

4 2003 229 183 75.00 79.07 4.07 78.63 3.63 72.35 2.65 74.52 0.48

5 2004 213 184 68.75 77.94 9.19 77.35 8.60 71.20 2.45 73.13 4.38

6 2005 184 191 62.50 69.07 6.57 67.48 4.98 62.77 0.27 63.04 0.54

7 2006 182 210 56.25 40.47 15.78 38.16 18.09 39.46 16.79 37.39 18.86

8 2007 214 213 43.75 36.02 7.73 33.94 9.81 36.09 7.66 34.01 9.74

9 2008 214 213 43.75 36.02 7.73 33.94 9.81 36.09 7.66 34.01 9.74

10 2009 183 214 31.25 34.58 3.33 32.58 1.33 35.00 3.75 32.93 1.68

11 2010 235 214 31.25 34.58 3.33 32.58 1.33 35.00 3.75 32.93 1.68

12 2011 169 229 18.75 16.35 2.40 16.10 2.65 20.92 2.17 19.77 1.02

13 2012 239 229 18.75 16.35 2.40 16.10 2.65 20.92 2.17 19.77 1.02

14 2013 152 235 12.50 11.25 1.25 11.58 0.92 16.58 4.08 15.93 3.43

15 2014 191 239 6.25 8.55 2.30 31.20 24.95 14.09 7.84 13.76 7.51

Jumlah Data 15 Delta Maks 15.78 24.95 16.79 18.86


alisa Penulis, 2014


Data Tambahan

Rata-2 203.8000

Standev 25.7133

Variasi, z 0.1262

z2 -0.1609

Skew -0.4869

Kurtosis -0.6052

Yn 0.5128

Sn 1.0206


2015

Tabel 5.7

Hasil Analisis Frekuensi Curah Hujan Tahunan Maksimum Tahunan

(mm) 3 Stasiun di Kelurahan Sekayu

Kala Ulang T (tahun)

Distribusi Probabilitas

tNormal

Lognormal LognormalGumbel

2 Paramet. 3 Paramet.

2 0.0000 203.8 202.2 205.8 200.1

5 0.8416 225.4 224.8 183.1 228.7

10 1.2816 236.8 237.5 170.0 247.6

20 1.6449 246.1 248.6 158.4 265.7

25 1.7507 248.8 252.0 154.9 271.5

50 2.0537 256.6 261.7 144.5 289.2

100 2.3263 263.6 270.9 134.7 306.8

1000 3.0902 283.3 298.1 105.0 364.9

Penyimpangan Maksimum 15.78 24.95 16.79 18.86

33.8 33.8 33.8 33.8



2015

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

Probabilitas Normal 3 Stasiun Hujan di Kelurahan Sekayu

Empiris Teoritis

Probabilitas >= [ % ]

Cu

rah

Hu

jan

[m

m]

Gambar 5. 4 Grafik Probabilitas Normal di Kelurahan Sekayu

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

020406080

100120140160180200220240260

Probabilitas Log Normal 2 Parameter 3 Stasiun Hujan di Kelurahan Sekayu

Empiris Teoritis


Cu

rah

Hu

jan

[m

m]

Gambar 5. 5 Grafik Probabilitas Log Normal 2 Parameter 3 Kelurahan Sekayu

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

Probabilitas Log Normal 3 Parameter 3 Stasiun Hujan di Kelurahan Sekayu

Empiris Teoritis


Cu

rah

Hu

jan

[m

m]



2015

Gambar 5. 6 Grafik Probabilitas Log Normal 3 Parameter 3 Kelurahan Sekayu

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

Probabilitas Gumbel Tipe I 3 Stasiun Hujan di Kelurahan Sekayu

Empiris Teoritis


Cu

rah

Hu

jan

[m

m]

Gambar 5. 7 Grafik Probabilitas Gumbel Tipe 1 3 Kelurahan Sekayu

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Probabilitas Pearson III

Empiris Teoritis


Cu

rah

Hu

jan

[m

m]

Gambar 5. 8 Grafik Probabilitas Preason III



2015

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0

20

Probabilitas Log Pearson III

Empiris Teoritis


Cu

rah

Hu

jan

[m

m]

Gambar 5. 9 Grafik Probabilitas Log Preason III

5.3 Perencanaan Saluran Dan Perhitungan Dimensi5.3.1 Perencanaan Pembagian Blok

Untuk merencanakan suatu saluran drainase, terlebih dahulu harus dibuat

blok-blok daerah pelayanan. Pada perencanaan sistem drainase ini, peta

Kelurahan Sekayu dibagi dalam 10 blok berdasarkan jalan yang ada di Kelurahan

ini. Peta pembagian blok dapat dilihat pada lampiran.

Saluran dalam blok juga harus dirancang seefisien mungkin, sehingga

perencanaan tidak boros. Dalam hal ini dapat dilakukan dengan membuang

sebagian limpasan air dari beberapa blok ke sungai (atau saluran alami lain)

terdekat agar tidak perlu membuat saluran pada semua blok. Tetapi harus diingat,

apakah debit sungai mencukupi untuk menahan limpasan air ini terutama pada

saat musim penghujan, sehingga harus diketahui terlebih dahulu debit sungainya.



2015

Gambar 5.5 Peta Pembagian Blok Kelurahan Sekayu

Sumber: Analisa Penulis, 2015


BAB V AFNII

Documents

Transcript of BAB V AFNII