4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Ketinggian Muka Air Banjir Sungai Cikeas
Pilar P40 direncanakan ditempatkan di sekitar tepi sungai Cikeas sehingga perlu dianalisis ketinggian muka air banjir sungai Cikeas tersebut. Untuk menganalisis ketinggian muka air banjir rencana pada sungai Cikeas digunakan data curah hujan harian maksimum selama 10 tahun (2001-2010) dari beberapa stasiun cuaca yakni Stasiun Cuaca Bogor yang terletak di 106° 47' 36.66" BT; 6° 36' 06.53" LS , Stasiun Cuaca Depok yang terletak di 106° 49' 12.30" BT; 6° 23' 45.00" LS dan Stasiun Cuaca Bekasi yang terletak di 107° 02' 25.03" BT; 6° 20' 16.01" LS. Data curah hujan harian maksimum ketiga stasiun cuaca ini digunakan untuk memprediksi curah hujan area menggunakan metode Isohyet.
4.1.1 Analisis Curah Hujan Area Menggunakan Metode Isohyet
Curah hujan area merupakan besaran curah hujan yang berada pada DAS Cikeas pada satuan waktu tertentu. Untuk menganalisis curah hujan area tersebut digunakan metode Isohyet (persamaan 73) yakni dengan menghubungkan lokasi yang memiliki curah hujan seragam sehingga membentuk suatu kontur curah hujan.
31 Kontur curah hujan seragam ini akan membentuk suatu luasan polygon yang dibatasi oleh batas DAS. Analisis kontur curah hujan serta luasan polygon ini dilakukan dengan menggunakan software ARC-GIS. Contoh hasil analisis kontur curah hujan menggunakan software ARC-GIS ditampilkan pada Gambar 12. Hasil analisis curah hujan area sub-DAS Cikeas serta curah hujan harian maksimum 10 tahunan ke tiga stasiun cuaca tersebut ditampilkan pada Tabel 5.
=
+ + + + … + �− + �
+ + … + (73)
Tabel 5 Curah hujan area sub-DAS Cikeas
Tahun
Curah Hujan Setiap Stasiun Cuaca (mm) Hasil Perhitungan Isohyet
(mm)
Bogor Cibitung Depok
2001 108 98 118 110 2002 127 138 148 135 2003 123 83 223 149 2004 142 127 249 173 2005 127 123 106 120 2006 136 82 244 163 2007 156 78 132 139 2008 105 120 118 111 2009 115 80 134 116 2010 145 105 110 129
Gambar 12 Hasil analisis kontur curah hujan Sub-DAS Cikeas tahun 2006 4.1.2 Penentuan Metode Distribusi Probabilitas
Untuk memperoleh nilai hujan rencana, data curah hujan sub-DAS Cikeas tersebut perlu dianalisis menggunakan distribusi probabilitas kontinu. Analisis
32
frekuensi menggunakan distribusi probablitas kontinu dapat dilakukan menggunakan beberapa metode, yakni Gumbel, Normal, Log Normal, dan Log Pearson III. Keempat metode ini perlu diuji kesesuaian penggunaannya terhadap data yang dimiliki dengan menghitung parameter statistik atau dengan menggunakan metode Smirnov Kolmogorov.
1. Metode Parameter Statistik
Metode parameter statistik didasarkan pada kecocokan nilai koefisien kurtosis, kepencengan, serta koefisien variasi hasil perhitungan terhadap nilai standar yang diterapkan. Hasil perhitungan metode statistik dijabarkan pada Lampiran 1 sedangkan hasil perhitungan terhadap standar deviasi, koefisien Skewness dan Kurtosis ditampilkan pada Tabel 6.
Tabel 6 Hasil perhitungan standar deviasi, koefisien Skewness dan Kurtosis
Keterangan Gumbel dan Normal Log Normal dan Log Pearson III
Standar Deviasi 21,76 0,07
Koefisien Skewness (Cs) 0,62 0,42
Koefisien Kurtosis (Ck) 3,30 3,03
Perhitungan untuk persyaratan metode Log Normal dijabarkan sebagai berikut: Koefisien variasi (Cv) = = 0,03 Cs = Cv3 +3 Cv Cs = 0,096 Ck = Cv8 + 6 Cv6 + 15 Cv4 + 16 Cv2 + 3 Ck = 3,016
Rekapitulasi persyaratan dan hasil perhitungan statistik metode Gumbel, Normal, Log Normal, dan Log Pearson III ditampilkan pada Tabel 7.
Tabel 7 Rekapitulasi persyaratan dan hasil perhitungan Statistik
Metode Syarat Hasil
Gumbel Cs= 1,14 0,622 Ck= 5.4 3,301 Normal Cs ≈ 0 0,622 Ck ≈ γ 3,301 Log Normal Cs = 0,096 0,417 Ck = 3,016 3,028
Log pearson III Cs = selain nilai diatas 0,417 Ck = selain nilai diatas 3,028
Berdasarkan hasil perhitungan statistik tersebut, metode terbaik yang dapat digunakan adalah metode Normal dan Log Normal. Untuk lebih meyakinkan lagi
33 ketepatan pemilihan metode ini, data curah hujan ini perlu dianalisis menggunakan metode Smirnov-Kolmogorof.
2. Metode Smirnov-Kolmogorof
Metode Smirnov-Kolgomorof yang digunakan ini adalah secara analitis untuk menganalisis kesesuaian metode Normal dan Log Normal. Penggunaan metode Smirnov-Kolmogorof didahului dengan menentukan peluang empiris masing-masing data yang diurutkan dari nilai terbesar ke nilai terkecil menggunakan metode Weibull. Selisih antara peluang empiris dan peluang teoritis ini akan menghasilkan suatu simpangan maksimum yang harus memenuhi persyaratan terhadap simpangan kritis. Hasil perhitungan metode Smirnov- Kolmogorov untuk Metode Normal dan Log Normal ditampilkan pada Lampiran 1. Dari hasil perhitungan, nilai ∆P maksimum untuk metode σormal adalah 0,11β. Untuk derajat kepercayaan (α) sebesar 5% didapat ∆P kritis sebesar 0,41 (sumber Kamiana β011). Hasil perhitungan ∆P maksimum memiliki nilai yang lebih kecil dari pada ∆P kritis sehingga metode σormal dapat diterima. Untuk metode Log Normal, nilai ∆P maksimum untuk metode Log Normal adalah 0,106. Untuk derajat kepercayaan (α) sebesar 5% didapat ∆P kritis sebesar 0,41 (sumber: Kamiana β011). Hasil perhitungan ∆P memiliki nilai yang lebih kecil dari pada ∆P kritis sehingga Metode Log Normal dapat diterima.
Dari kedua metode tersebut, metode Log σormal memiliki simpangan nilai ∆P maksimum terhadap ∆P kritis yang lebih besar dari pada metode Normal. Hal ini berarti bahwa metode Log Normal memiliki kesesuaian yang lebih baik untuk digunakan.
4.1.3 Perhitungan Curah Hujan dan Intensitas Hujan Rencana
Nilai hujan rencana ini dianalisis untuk periode ulang 50 tahunan menggunakan metode Log Normal. Hasil perhitungan deviasi standar dari Log X pada metode Log Normal adalah 0,068, sedangkan faktor frekuensi untuk periode ulang 50 tahun adalah 2,05 (Kamiana 2011) sehingga curah hujan rencana 50 tahunan adalah sebesar 184 mm.
= + ×
= , + , × ,
=
Untuk data hujan harian, intensitas hujan rencana dapat dihitung menggunakan persamaan Mononobe sedangkan untuk menentukan waktu konsentrasi (tc) dapat digunakan Rumus Kirpich. Dari hasil perhitungan, waktu konsentrasi yang terhitung adalah 6,19 jam sehingga intensitas curah hujan rencana untuk periode ulang 50 tahun adalah 18,89 mm.
= , × ,× , ,
= ,
= × ,
34
4.1.4 Perhitungan Debit Rencana 50 Tahunan
Perhitungan debit rencana 50 tahunan ini menggunakan persamaan Rasional. DAS Cikeas yang diperhitungkan memiliki luasan sebesar 99,9 km2 yang terdiri dari berbagai jenis tutupan lahan. Untuk menentukan debit rencana ini, tata guna lahan tersebut harus diklasifikasikan sesuai dengan nilai koefisien pengalirannya. Jenis tutupan lahan serta luasan area tutupan lahan tersebut ditampilkan pada Tabel 8.
Tabel 8 Jenis tutupan lahan serta koefisien angka pengaliran (C)
Nama Tutupan Lahan Luas (km2) Nilai C A x C
Air Tawar 1,38 1,00 1,38 Belukar/Semak 2,29 0,65 1,49 Gedung 0,21 0,90 0,19 Hutan 0,10 0,30 0,03 Kebun/Perkebunan 20,86 0,60 12,52 Pemukiman 21,62 0,80 17,29 Rumput/Tanah kosong 10,32 0,70 7,23 Sawah Irigasi 1,92 0,40 0,77
Sawah Tadah Hujan 0,07 0,50 0,03
Tegalan/Ladang 41,14 0,60 24,68
Jumlah 99,91 65,61
Sehingga debit rencana 50 tahunan adalah sebagai berikut: Q50 = 0,278 I50 ∑ (A x C)
= 344,643 m3/dtk
4.1.5 Perhitungan Ketinggian Air Sungai Rencana
Kecepatan Aliran sungai dihitung berdasarkan metode Rational Mononobe sebagai berikut:
= × ,
= ,
Profil sungai diasumsikan berbentuk trapesium dengan lebar dasar sungai adalah 22,64 m dan lebar muka sungai adalah 26,41 m. Menggunakan informasi ini didapat tinggi muka air banjir sebesar 2,4 m. Ketinggian struktur atas pilar pada lokasi ini adalah 17,8 m sehingga ketinggian ruang bebas vertikal jembatan sudah terlampaui terhadap ketinggian muka air banjir. Selain itu, ketinggian muka air banjir ini akan digunakan dalam menentukan beban aliran air dan benda hanyutan serta tekanan aliran air akibat gempa.
