BAB III DATA DAN INFORMASI
3.1 Lokasi Penelitian
Waduk Kampus USU Kwala Bekala terletak di Kecamatan Pancur Batu Kabupaten Deli Serdang. Waduk berada di anak sungai Babura yaitu sungai Tualang.
Areal dapat dicapai dengan kendaraan roda 2 maupun roda 4. Areal ini berada di sekitar lingkungan Kebun Afdeling Kuala Bekala PN II dan sungai Bekala. Secara geografis lahan ini terletak diantara koordinat 3o 28’ 35” sampai dengan 3o 29’ 53”
Lintang Utara dan 98o 37’ 27” sampai dengan 98o 38’ 15” Bujur Timur. Peta lokasi penelitian dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.1 Peta Administrasi Kabupaten Deli Serdang
Sumber : Sumber: Arcmap, 2021.
Lokasi Penelitian
45 Gambar 3.2 Peta Lokasi Waduk Kampus USU Kwala Bekala
Sumber : Google Earth, 2021.
46 3.2 Topografi
Kondisi lahan daerah waduk kuala bekala kampus USU ini berbentuk gelombang dengan beberapa alur pengaliran air hujan yang bermuara di Sungai Tualang. Kondisi lahan Kuala Bekala memiliki kontur / kemiringan tanah yang cukup potensial untuk dimanfaatkan pada perancangan embung. Jika diolah dengan baik, kontur akan memunculkan citra kawasan Kampus USU Kuala Bekala.
Ketinggian kontur tertinggi adalah 94,38 meter di atas permukaan laut.
Sementara titik terendah adalah 67,6 meter di atas permukaan laut. Keadaan tanah pada kawasan ini merupakan komplek dari ultisol berasal dari tuff liparit letusan Toba. Gambar 3.3 adalah gambar topografi waduk.
Gambar 3.3 Topografi Waduk
Sumber : BWS Sumatera II
2
TABULASI HARGA TAMPUNGAN EMBUNG UTARA
6
El. Puncak Waduk + 74.00
3
47 3.3 Geometrik Bendungan
Menurut laporan perencanaan Waduk Utara Kampus USU Kwala Berkala adalah bendungan Timbunan Tanah Zonal dengan inti tegak. Untuk data teknis waduk dapat dilihat berikut ini :
I. Data Teknis Embung Utara :
Tipe = Timbunan Tanah Zonal dengan inti tegak
Elevasi Puncak Bendungan = + 74,00 m
Pondasi = + 59,00 m
Panjang Waduk = + 76,10 m
Luas Area Genangan = 0,83 km2
Elevasi Muka Air Tinggi (MAT) = + 73,5 m
Elevasi Muka Air Normal (MAN) = + 72,50 m
Elevasi Muka Air Rendah (MAR) = + 67,00 m
Tinggi Jagaan (Hf) = 0,5 m
Settlement = 0,15 m
Tinggi Waduk (H) = 15,00 m
Panjang Waduk = 76,10 m
Lebar Puncak Bendungan = 7,00 m
Kemiringan Lereng Hulu = 1 : 2
Kemiringan Lereng Hilir = 1 : 2 II. Data Teknis Pelimpah :
Bangunan pelimpah berfungsi sebagai penyalur kelebihan air banjir jika tampungan waduk tidak mampu lagi menampung air yang masuk. Bangunan pelimpah terbuat dari pasangan beton. Dimensi bangunan pelimpah didasarkan pada debit rancangan dengan kala ulang 100 tahun. Untuk gambar potongan bangunan pelimpah dapat dilihat pada lampiran 1.
a. Pelimpah
Tipe ambang = Ogee tanpa pintu
Macam Konstruksi = Pasangan Batu Selimut Beton
Elevasi mercu pelimpah = + 72.50 m
Lebar pelimpah = 7,00 m b. Saluran Transisi
48
Panjang saluran = 40,0 m
Lebar saluran = 8,75 m s/d 7,00 m
Elevasi saluran ujung hulu = + 69,0 m
Elevasi saluran ujung hilir = + 58,00 m
Kemiringan dasar saluran = 0,1 c. Saluran Peluncur
Panjang saluran = 75,00 m
Lebar saluran = 7,00 m
Elevasi saluran ujung hulu = + 70,24 m
Elevasi saluran ujung hilir = + 65.00 m
Kemiringan dasar saluran = 0,07 d. Peredam Energi
Tipe kolam olak = USBR Tipe III Modifikasi
Lebar = 6,00 m
Panjang = 6,0 m
III. Data Teknis Pintu Air
Bangunan pintu air berfungsi sebagai maintenance flow (pemeliharaan air) juga untuk mengontrol dan mengatur tinggi muka air apabila terjadi banjir.
Perlengkapan Mekanikal di Bangunan Pintu Air :
Panel M & E = 1 set
Genset = 12 kW
Tipe = Slide Steel Gate
Sistem pengangkat = Double Screw Hoist by Electric Actuator 3.4 Curah Hujan
Penelitian ini menggunakan data curah hujan harian maksimum bulanan 10 Tahun, yaitu mulai tahun 2011 sampai 2020. Data curah hujan yang digunakan adalah data curah hujan dari 3 (tiga) stasiun hujan yang diperoleh dari BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika), yaitu Stasiun Klimatologi Sampali Kelas I Medan. Berikut ini adalah data curah hujan harian maksimum bulanan dari 3 (tiga) stasiun hujan yang digunakan, antara lain sebagai berikut:
49 1. Data Curah Hujan Tuntungan
Stasiun : Tuntungan
Koordinat : 03 30' 00,0''LU 098 33' 00,8'' BT Nama Kabupaten : Deli Serdang
Data Curah hujan Stasiun Tuntungan dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Data Curah Hujan Stasiun Tuntungan (mm)
TAHUN JAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGS SEP OKT NOV DES
Sumber: Stasiun Klimatologi Kelas I Sampali, 2021
2. Data Curah Hujan Sibolangit
Stasiun : Sibolangit
Koordinat : 03 16' 00,1'' LU 098 43' 00,3 BT Nama Kabupaten : Deli Serdang
Data Curah hujan Stasiun Tuntungan dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Data Curah Hujan Stasiun Sibolangit (mm)
TAHUN JAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGS SEP OKT NOV DES
Sumber: Stasiun Klimatologi Kelas I Sampali, 2021
3. Data Curah Hujan BBMKG Will I Medan
Stasiun : BBMKG Will I Medan
50 Koordinat : 03 32' 00,4'' LU
098 38' 00,4'' BT Nama Kabupaten : Kota Medan
Data Curah hujan Stasiun BBMKG Will I Medan dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Data Curah Hujan Stasiun BBMKG WILL I Medan (mm)
TAHUN JAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOV DES
Sumber: Stasiun Klimatologi Kelas I Sampali, 2021
3.5 Klimatologi
Data klimatologi diambil dari Stasiun Klimatologi Sampali, data yang digunakan berupa data iklim rata-rata tahun 2011-2020 meliputi data temperatur, kecepatan angin, lama penyinaran, dan kelembapan udara. Selanjutnya dari data klimatologi yang tersedia digunakan untuk menghitung nilai evaporasi. Data klimatologi Stasiun Sampali selengkapnya dapat dilihat pada tabel 3.4.
Tabel 3.4 Data Klimatologi Stasiun Sampali
Bulan Suhu
Sumber: Stasiun Klimatologi Kelas I Sampali, 2021
51 3.6 Gambaran Kondisi Waduk
Waduk USU Kwala bekala dibangun pada tahun 2007. Berikut adalah gambaran kondisi waduk pada saat ini, yaitu pada tahun 2021.
Gambar 3.4 Genangan Waduk
Gambar 3.5 Pintu Air Waduk
52 Gambar 3.6 Bangunan Pelimpah Waduk
53
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Rancangan Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode analisa kasus, yakni melalui studi pustaka dan analisis data. Tahapan dalam penelitian ini terbagi atas 4 tahap, yaitu : tahap pendahuluan dan studi pustaka, pengumpulan data, analisa data, dan kesimpulan dan saran. Adapun rincian kegiatan penelitian yang dilakukan dengan beberapa tahap tersebut yaitu :
4.1.1 Studi Pendahuluan dan Studi Pustaka
Survei Pendahuluan dilakukan untuk mengenal kondisi daerah yang akan di studi dan mengindentifikasi permasalahan, sehingga dapat mencari solusi terhadap permasalahan yang terjadi. Survei pendahuluan yang dilakukan mengenai daerah studi kepada instansi terkait dan melihat langsung ke lapangan.
Studi Pustaka adalah informasi yang diperlukan untuk melakukan analisis data dan dijadikan referensi dalam melaksanakan studi. Tahapan studi pustaka, yaitu dengan cara mengumpulkan dan mempelajari literatur buku, jurnal, catatan kuliah maupun internet. Studi pustaka dalam tugas akhir ini meliputi perhitungan curah hujan wilayah, analisa frekuensi curah hujan, perhitungan debit banjir rancangan, perhitungan evaporasi menggunakan metode Penman Modifikasi (FAO) , perhitungan penelusuran banjir, dan perhitungan kapasitas tampungan waduk agar mendapatkan debit yang dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan air bersih.
Hasil dari tahap survei pendahuluan dan studi pustaka ini berupa sketsa dan penafsiran sementara keadaan penelitian yang akan digunakan pada tahap pengambilan data.
4.1.2 Pengumpulan Data
Setelah mengidentifikasi permasalahan yang ada di lapangan maka langkah selanjutnya adalah mencari data pendukung untuk menyelesaikan permasalahan. Data yang digunakan dalam penulisan ialah data sekunder. Data yang digunakan diperoleh dari beberapa instansi, antar lain BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika) Stasiun Klimatologi Sampali Kelas I
54 Medan, BWS (Balai Wilayah Sungai) Sumatera II, Konsultan Perencana dan Kontraktor Pelaksana di lapangan.
Adapun data-data sekunder tersebut meliputi :
Data curah hujan 10 tahun yang digunakan mengetahui curah hujan rata-rata, debit aliran rata-rata. Data yang digunakan yaitu data curah hujan dari tahun 2011 sampai dengan tahun 2020.
Data klimatologi yang meliputi suhu udara rata – rata, kelembaban relatif, lamanya penyinaran matahari dan kecepatan angin yang terjadi di daerah studi. Data-data tersebut yang nantinya akan diolah untuk mendapatkan besarnya evaporasi yang terjadi pada daerah studi.
Data teknis bendungan untuk mengetahui volume tampungan waduk dan elevasi upstream dan downstream.
4.1.3 Analisa Data
Dari tahap pengumpulan data kemudian dilakukan pengolahan data.
Tahapan analisa data/proses perhitungan meliputi :
a. Analisis Curah Hujan Kawasan, dalam menghitung curah hujan kawasan pada tugas akhir ini menggunakan metode Poligon Thiessen.
b. Analisa Distribusi Curah Hujan digunakan metode distribusi Normal, Log Normal, Log Person III dan Gumbel. Dalam penelitian ini dihitung curah hujan rancangan dengan periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahun.
c. Penentuan Jenis Distribusi, dari beberapa jenis distribusi, selanjutnya dipilih yang memenuhi syarat untuk kemudian dilakukan uji kecocokan.
d. Uji Kecocokan Distribusi Frekuensi Curah Hujan, digunakan uji sebaran :
Uji Simirnov-Kolmogorov
Pengujian ini dilakukan dengan menggambarkan probabilitas untuk tiap data distribusi teoritis dan empiris.
Uji Chi-Kuadrat
Pengujian ini digunakan untuk menguji apakah distribusi pengamatan dapat disamai dengan baik oleh distribusi teoritis.
e. Analisis Debit Banjir Rancangan, perhitungan ini digunakan sebagai dasar untuk merencanakan tingkat keamanan, tingkat bahaya banjir pada suatu kawasan dengan penerapan angka-angka kemungkinan terjadinya banjir
55 terbesar. Perhitungan debit banjir renacana ini menggunakan metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu.
f. Penelusuran Banjir (Flood Routing), agar dapat menghitung debit maksimum yang dapat dikeluarkan waduk melalui bangunan pelimpah pada saat banjir.
g. Analisa Klimatologi, untuk mengetahui seberapa besar penguapan yang terjadi berdasarkan data suhu, kelembaban udara, penyinaran matahari dan kecepatan angin di lokasi Waduk pada Kawasan Kampus USU Kwala Bekala.
h. Analisis Kapasitas Tampungan Waduk, analisis berdasarkan data topografi untuk menghitung debit yang dapat dimanfaatkan.
4.1.4 Penarikan Kesimpulan dan Saran
Setelah memperoleh hasil dari pengolahan data dan analisis maka selanjutnya peneliti dapat menarik kesimpulan yang merupakan jawaban dari pertanyaan ilmiah yang ada pada tujuan penelitian. Setelah itu peneliti mampu memberikan kontribusi berupa saran kepada pembaca mengenai hambatan dan solusi yang berhubungan dengan masalah pada penelitian ini.
56 4.2 Diagram Alur Penelitian
Mulai
Data Sekunder : - Data Curah Hujan - Data Topografi - Data Teknis Waduk - Klimatologi
a. Analisa Data Curah Hujan b. Analisa Curah Hujan Kawasan c. Analisa Frekuensi Curah Hujan d. Uji Distribusi Probabilitas Curah Hujan e. Perhitungan Intensitas Curah Hujan
Evaporasi
Kesimpulan dan Saran
Selesai Pengumpulan Data
Volume Waduk Lengkung Kapasitas Waduk
Gambar 4.1 Diagram Alur Penelitian
Studi Pendahuluan a. Latar Belakang b. Tujuan
c. Ruang Lingkup
Penelusuran Banjir Melalui Pelimpah
Debit Pelimpah Debit Banjir
Hasil dan Pembahasan
Data Primer :
- Survey Lokasi Waduk USU
57
BAB V
ANALISIS DATA, PEMBAHASAN DAN HASIL PERHITUNGAN
5.1 Curah Hujan
Pada saat analisis poligon thiessen saya menggunakan 3 stasiun hujan, yaitu Stasiun Hujan BBMKG Will I Medan, Stasiun Hujan Sibolangit dan Stasiun Hujan Tuntungan. Namun hanya satu stasiun hujan yang masuk ke dalam garis pengaruh, yaitu Stasiun Curah Hujan BBMKG Will I Medan dan dua stasiun lainnya berada di luar garis pengaruh. Maka data yang digunakan hanya satu yaitu data stasiun BBMKG Will I Medan. Karena hanya menggunakan satu data maka perhitungan tidak menggunakan rumus dari poligon thiessen. Panjang sungai Tualang yaitu 5,39 km.
Tabel 5.1 Luas Daerah Pengaruh Chatcement Area Waduk USU
No STA Luas Daerah (km2)
1 BBMKG Will I Medan 6,13
58 Gambar 5.1 Peta Polygon Thiessen Pada Chatchement Area Waduk
Sumber: Hasil arcmap, 2021
59 Tabel 5.2 merupakan urutan peringkat curah hujan harian maksimum stasiun BBMKG Will I Medan selama 10 tahun pengamatan.
Tabel 5.2 Urutan Peringkat Curah Hujan Maksimum Sebelum diurutkan Setelah diurutkan No Tahun
Sumber: Hasil Perhitungan, 2021
5.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan
Dalam analisis frekuensi data hujan guna memperoleh nilai hujan rencana dengan menggunakan data curah hujan maksimum, dengan empat jenis distribusi yang paling banyak digunakan dalam bidang hidrologi yaitu : Normal, Log Normal, Log Pearson III, dan Gumbel.
5.2.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal
Perhitungan frekuensi curah hujan dengan Metode Distribusi Normal dapat dilihat pada Tabel 5.3.
Tabel 5.3 Perhitungan Metode Distribusi Normal
No Tahun Standar Deviasi (SD) 24,58
Koefisien Variasi (Cv) 0,21
60 Koefisien Kemencengan (Cs) 0,93
Koefisien Kurtosis (Ck) 0,34 Perbandingan (Cs) dan (Cv) 4,47 Sumber: Perhitungan, 2021
Dari tabel diatas dapat dicari standar deviasinya, yaitu:
Standar Deviasi =
Kemudian untuk mengetahui besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap t tahun adalah menggunakan rumus sebagai berikut:
Xt = Xa + (KT.S) Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.4
Tabel 5.4 Curah Hujan Rencana Metode Distribusi Normal T Xa (rata-rata) KT Sd XT
Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Normal:
Nilai KT didapat dari tabel 2.2 berdasarkan berbagai periode ulang.
Untuk periode ulang (T) 2 tahun
Untuk periode ulang (T) 5 tahun
Untuk periode ulang (T) 10 tahun
61
Untuk periode ulang (T) 25 tahun
Untuk periode ulang (T) 50 tahun
Untuk periode ulang (T) 100 tahun
5.2.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal
Perhitungan frekuensi curah hujan dengan Metode Distribusi Log Normal dapat dilihat pada Tabel 5.5.
Tabel 5.5 Perhitungan Metode Distribusi Log Normal
No Tahun Xi Log
Standar Deviasi (Sd) 0,09 Sumber: Perhitungan, 2021
Dari tabel diatas didapat dicari nilai standar deviasinya, yaitu:
Standar Deviasi =
Besarnya curah hujan yang diharapkan berulang t tahun dapat diketahui melalui perhitungan sebagai berikut:
62 LogXt = Log ̅ + (KT.S)
Untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.6.
Tabel 5.6 Curah Hujan Rencana Metode Distribusi Log Normal
T Log Xa KT SLogX Log Xt XT
(mm)
2 2,07 0,000 0,0854 2,066 116,49
5 2,07 0,840 0,0854 2,138 137,41
10 2,07 1,280 0,0854 2,176 149,82
25 2,07 1,708 0,0854 2,212 162,97
50 2,07 2,050 0,0854 2,241 174,30
100 2,07 2,330 0,0854 2,265 184,16
Sumber: Perhitungan, 2021
Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Log Normal:
Nilai KT didapat dari tabel 2.3 berdasarkan periode ulang.
Untuk periode ulang (T) = 2 Tahun
Log XT = Log ̅ + (KT x S) Log X2 = 2,07 + (0 x 0,0854) Log X2 = 2,066
X2 = 116,49 mm
Untuk periode ulang (T) = 5 Tahun
Log XT = Log ̅ + (KT x S) Log X5 = 2,07 + (0,840 x 0,0854) Log X5 = 2,138
X5 = 137,41 mm
Untuk periode ulang (T) = 10 Tahun Log XT = Log ̅ + (KT x S)
Log X10= 2,07 + (1,280 x 0,0854)
63
5.2.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Pearson III
Perhitungan frekuensi curah hujan dengan Metode Log Pearson III dapat dilihat pada Tabel 5.7.
Tabel 5.7 Perhitungan Metode Distribusi Log Pearson III
No Tahun
64 8 2020 130,9 2,12 2,07 4,2339 0,0506 0,0026 0,0001 9 2016 158,5 2,20 2,07 4,4001 0,1337 0,0179 0,0024 10 2018 160,1 2,20 2,07 4,4088 0,1381 0,0191 0,0026 Jumlah 1186,2 20,66 41,3267 0,0000 0,0656 0,0034 Standar Deviasi (SD) 0,09
Sumber: Hasil Perhitungan, 2021
Dari tabel diatas didapat dicari nilai standar deviasinya, yaitu:
Standar Deviasi =
Besarnya curah hujan yang diharapkan berulang t tahun dapat diketahui melalui perhitungan sebagai berikut:
Log Xt = Log ̅ + Kt . Sd
Untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.8
Tabel 5.8 Curah Hujan Rencana Metode Distribusi Log Pearson III
T Log ̅ KT Sd Log Xt XT
Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Log Person III:
Nilai KT didapat dari dari tabel 2.7 dengan Koefisien G = 0,75208 untuk distribusi Log Pearson III,dengan cara interpolasi diperoleh KT untuk masing-masing periode ulang.
65 Log XT = Log ̅ + (KT x S)
Log X5 = 2,07 + (0,7853 × 0,0854) Log X5 = 2,133
X5 = 135,92 mm
Untuk periode ulang (T) = 10 tahun Log XT = Log ̅ + (KT x S)
Log X10 = 2,07 + (1,3344 × 0,0854) Log X10 = 2,180
X10 = 151,44 mm
Untuk periode ulang (T) = 25 tahun Log XT = Log ̅ + (KT x S)
Log X25 = 2,07+ (1,98167 × 0,0854) Log X25 = 2,236
X25 = 172,03 mm
Untuk periode ulang (T) = 50 tahun Log XT = Log ̅ + (KT x S)
Log X50 = 2,07 + (2,4288 × 0,0854) Log X50 = 2,274
X50 = 187,86 mm
Untuk periode ulang (T) = 100 tahun Log XT = Log ̅ + (KT x S)
Log X100 = 2,07 + (2,8557 × 0,0854) Log X100 = 2,310
X100 = 204,34 mm
5.2.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel
Perhitungan frekuensi curah hujan dengan Metode Gumbel dapat dilihat pada Tabel 5.9.
66 Tabel 5.9 Perhitungan Metode Distribusi Gumbel
No Tahun Curah Hujan
Jumlah 1186,20 1186,2 5438,42 99001,29 6297434,58
Standar Deviasi (SD) 24,58 Sumber: Perhitungan, 2021
Dari tabel diatas didapat dicari nilai standar deviasinya, yaitu:
Standar Deviasi =
Setelah nilai standar deviasi diperoleh, dilakukan perhitungan untuk mencari besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap T tahun (mm). Untuk data curah hujan yang banyaknya 10 ditentukan besarnya reduce mean (Yn) dan reduce standar deviation (Sn) dapat dilihat pada Tabel 5.10.
Tabel 5.10 Nilai Reduce Mean dan Reduce Standar Deviation No Variabel Nilai
1 Sn 0,94
2 Yn 0,4952
Sumber: Harto Sri, 1998
Besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap t tahun dapat diketahui melalui perhitungan sebagai berikut:
Xt = ̅ +(Yt -
) x Sd Dengan nilai Yt dapat dilihat pada tabel 5.11
67 Tabel 5.11 Nilai Yt
T Yt Sumber: Harto Sri, 1998
Maka dapat dihitung nilai KT berdasarkan rumus KT =
yaitu:
Tabel 5.12 Nilai K Distribusi Gumbel
T Y Yn Sn KT
Untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.13.
Tabel 5.13 Curah Hujan Rencana Metode Distribusi Gumbel
T ̅ KT S XT (mm)
Dari data di atas didapat:
Untuk periode ulang (T) 2 tahun
68
Untuk periode ulang (T) 5 tahun YT = 1,5004
Xt = ̅ +(Yt -
)x Sd Xt = 118,62 +(1,5004 -
) x 24,58 Xt = 144,91 mm
Untuk periode ulang (T) 10 tahun YT = 2,2510
Xt = ̅ +(Yt -
) x Sd Xt = 118,62 + (2,2510 -
) x 24,58 Xt = 164,54 mm
Untuk periode ulang (T) 25 tahun YT = 2,9709
Xt = ̅ +(Yt -
) x Sd Xt = 118,62 + (2,9709 -
) x 24,58 Xt = 189,33 mm
Untuk periode ulang (T) 50 tahun YT = 3,9028
Xt = ̅ + (Yt -
) x Sd Xt = 118,62 + (3,9028 -
) x 24,58 Xt = 207,73 mm
Untuk periode ulang (T) 100 tahun YT = 4,6012
Xt = ̅ +(Yt -
) x Sd
69 Xt = 118,62 + (4,6012 -
) x 24,58 Xt = 226,00 mm
Resume analisis distribusi dari ke empat motede yaitu: Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log Pearson III dan Distribusi Gumbel dapat dilihat pada Tabel 5.15.
Tabel 5.14 Resume Nilai K Berbagai Distribusi
T Vvariabel Reduksi , KT
Normal Log Normal Log Pearson III Gumbel
2 0,000 0,000 -0,12433 -0,1366
Tabel 5.15 Resume Data Curah Hujan Rencana
No T Normal Log Normal Log Person III Gumbel
Dan selanjutnya hasil analisis dapat di lihat pada grafik berikut:
Gambar 5.2 Grafik Curah Hujan Rencana dan Periode Ulang
Sumber: Perhitungan, 2021
Curah Hujan Rencana (mm)
Periode Ulang (T) Tahun
Normal Log Normal Log Person III Gumbel
70 5.3 Penentuan Uji Sebaran Metode Distribusi
Dari empat metode distribusi tersebut, terlebih dahulu diuji mana yang bisa dipakai dalam perhitungan melalui pengukuran dispersi. Setiap jenis distribusi atau sebaran mempunyai parameter statistik yaitu nilai rata-rata (Xa), standar deviasi (Sx), koefisien variasi (Cv), koefisien asimetri (Cs) dan koefisien ketajaman (Ck).
Berikut dijabarkan perhitungan distribusi frekuensi curah hujan, dan uji kesesuaian terhadap jenis distribusi yang akan digunakan. Analisis frekuensi hujan sebagai berikut Tabel 5.16.
Tabel 5.16 Perhitungan Distribusi Statik
No Tahun Curah
Jumlah 1186,20 1186,2 5438,42 99001,29 6297434,58
Standar Deviasi (SD) 24,58 Koefisien Variasi (Cv) 0,21 Koefisien
Kemencengan(Cs) 0,93
Koefisien Kurtosis (Ck) 0,34 Perbandingan (Cs) dan (Cv) 4,47 Sumber: Hasil Perhitungan, 2021
Berikut adalah perhitungan dari tabel 5.16 di atas : 1. Standar Deviasi
n -1 3. Koefisien Kemencengan
71
4. Koefisien Kurtosis
4
Perhitungan statistik logaritma dapat dilihat pada Tabel 5.17.
Tabel 5.17 Perhitungan Distribusi Logaritma
No Tahun
Standar Deviasi (SD) 0,09 Koefisien Kemencengan (Cs) 0,75 Sumber: Hasil Perhitungan, 2021
Berikut adalah contoh perhitungan dari tabel 5.17 di atas:
1. ∑ ̅ =
72
7. Koefisien Kemencengan
3
Tabel 5.18 Pemilihan Jenis Distribusi
Distribusi Syarat Hasil Perhitungan Keterangan
Normal Cs=0,00 0,93
Cs positif atau negatif, dan tidak memenuhi
semua syarat diatas
0,75 Memenuhi
Sumber: Hasil Perhitungan, 2021
5.4 Uji Distribusi Frekuensi
Untuk menentukan kecocokan distribusi dari sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan/mewakili distribusi frekuensi diperlukan pengujian parameter. Data curah hujan maksimum yang telah didistribusikan dengan Metode Log Pearson III tersebut, kemudian akan diuji secara statistik dengan metode Smirnov Kolmogorov. Uji kecocokan ini untuk mengetahui apakah data curah hujan yang ada sudah sesuai dengan jenis sebaran (distribusi) yang dipilih. Adapun langkah-langkah perhitungannya sebagai berikut. Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov sering juga disebut uji kecocokan non parametrik (non parametric test), karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Adapun hasil perhitungan uji Smirnov-Kolmogorov dapat dilihat pada tabel 5.19 berikut ini.
73 Tabel 5.19 Uji Smirnov-Kolmogorov
Sumber: Hasil Perhitungan,2021
∆P MAX 0,079
∆P KRITIS 0,410
Berikut adalah contoh perhitungan dari tabel di atas:
Log Xi1 = Log 160,1 = 2,204 P(Xi)1 =
=
=0,091 F(t)1 =
=
= 1,612
P’(Xi) adalah hasil interpolasi dari F(t) dan Cs, F(t) = 1,612 dan Cs =0,75208 maka diperoleh presentase peluang teoritis terlampaui P’(Xi) dengan cara interpolasi nilai yaitu 0,07433
∆P1 = P’(Xi) – P(Xi) = 0,07433 – 0,091 = -0,017
Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai ∆PMAX sebesar 0,0799 yang kurang dari nilai ∆Pcr pada tabel uji Smirnov Kolmogorov yang besarnya adalah 0,410. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Log Person III dapat diterima.
SMIRNOV- KOLMOGROV; DISTRIBUSI LOG PEARSON III I Log Xi P (Xi) f(t) P'(Xi) ∆P
{1} {2} {3} {4} {5} {6}= {5}-{3}
1 2,204 0,091 1,612 0,07433 -0,017 2 2,200 0,182 1,566 0,07859 -0,103 3 2,117 0,273 0,594 0,26296 -0,010 4 2,102 0,364 0,418 0,32104 -0,043 5 2,049 0,455 -0,203 0,52596 0,071 6 2,028 0,545 -0,448 0,60681 0,061 7 2,000 0,636 -0,776 0,71504 0,079 8 1,991 0,727 -0,882 0,75002 0,023 9 1,987 0,818 -0,929 0,76553 -0,053 10 1,985 0,909 -0,952 0,77312 -0,136
74 5.5 Intensitas Curah Hujan
Persamaan yang dipakai dalam menentukan besarnya intensitas curah hujan ialah menggunakan metode Dr. Mononobe pada persamaan 2.21 dan besarnya nilai curah hujan diambil dari distribusi Log Person III sehingga didapat hasil perhitungan seperti pada tabel 5.20 :
Tabel 5.20 Intensitas Hujan Dengan Periode Ulang Tertentu
R24 (mm) 2 Tahun 5 Tahun 10 Tahun 25 Tahun 50 Tahun 100 Tahun
Berikut hasil analisa intensitas curah hujan dengan metode Dr. Mononobe :
Periode ulang (T) 2 tahun ( t = 1 ; 10 ; 24)
75
Berikut adalah grafik Intensitas Curah Hujan berbagai kala ulang.
Gambar 5.3 Lengkung Intensitas Hujan (IDF)
Sumber: Hasil Perhitungan,2021
5.6 Analisa Debit Banjir Metode (HSS) Nakayasu
Berikut dijabarkan tentang perhitungan debit banjir Metode Nakayasu.
Metode ini mempunyai variabel yang lebih banyak dan lebih rinci dibandingkan Metode Empiris (Metode Haspers, Metode Rasional dan Metode Melchior).
Metode rasional batasannya hanya 80 ha, dikarenakan luas daerah tangkapan hujan >80 ha maka digunakan metode HSS Nakayasu untuk menjaga ketidakseragaman hujan. Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu digunakan untuk menghitung debit banjir rencana dengan berbagai periode ulang. Periode ulang
0,000
76 yang digunakan adalah 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, 50 tahun dan 100 tahun. Adapun parameter-parameter yang digunakan untuk perhitungan debit banjir adalah sebagai berikut:
a. Luas DAS (A) = 6,13 km2 b. Panjang Sungai (L) = 5,39 km c. Karakteristik DAS, α = 2 d. Curah Hujan Satuan (Ro) = 1 mm
Berikut adalah perhitungan unit hidrograf satuan sintesis Nakayasu : 1) Waktu kelambatan, time lag (Tg )
3) Waktu dari permulaan banjir sampai puncak hidrograf (Tp) Tp = Tg x 0,8 Tr
Tp = 0,683 x 0,8(0,51) Tp = 1,09 jam
4) Waktu dari puncak banjir sampai 0,3 kali debit puncak (t0,3 ) T0,3 = α x Tg
T0,3 = 2 x 0,683 T0,3 = 1,37 jam
5) Debit puncak hidrograf satuan sintetis
)
77 6) Debit banjir bagian lengkung naik ( 0 < t < Tp = 1,09 jam)
Q = Qp (
24
Untuk t = 1 jam, maka nilai Q1 adalah sebagai berikut:
Q = 1,01 (
24 = 0,81 m3/det
7) Debit banjir bagian lengkung turun I (Tp < t < Tp + T0,3) Pada bagian lengkung turun I:
Tp < t < Tp + T0,3
1,09 jam < t < (1,09 jam + 1,37 jam) 1,09 jam < t < 2,46 jam
Perhitungan debit banjir pada bagian lengkung turun I dapat menggunakan rumus:
Q = Qp*
Contoh perhitungan debit untuk t = 2,46 jam, maka:
Q = 1,01*
= 0,30 m3/det
8)
Debit banjir bagian lengkung turun II (Tp + T0,3 < t < Tp + T0,3 + 1,5 T0,3 ) Pada bagian lengkung turun II:(Tp + T0,3 < t < Tp + T0,3 + 1,5 T0,3 )
1,09 + 1,37 jam < t < 1,09 + 1,37 + (1,5 x 1,37) 2,46 jam < t < 4,51 jam
Perhitungan debit banjir pada bagian lengkung turun II dapat menggunakan rumus berikut:
Qo = Qp*
Contoh perhitungan debit untuk t = 4,51 jam, maka:
Q = 1,01*
= 0,09 m3/dt
9)
Debit banjir bagian lengkung turun III (Tp + T0,3 < t < Tp + T0,3 + 1,5 T0,3) Pada bagian lengkung turun II:(Tp + T0,3 < t < Tp + T0,3 + 1,5 T0,3 )
1,09 + 1,37 jam < t < 1,09 + 1,37 + (1,5 x 1,37) 2,46 jam < t < 4,51 jam
78 Debit banjir pada bagian ini dihitung hingga debit mendekati angka 0. Nilai debit banjir pada bagian lengkung turun III dihitung menggunakan rumus berikut: 10) Perhitungan Base Flow (Qb)
Perhitungan besar aliran dasar/ base flow dapat menggunakan rumus berikut:
Qb = 0,5 x Qp = 0,50 m3/det.
Tabel 5.21 Perhitungan Hidrograf Banjir HSS Nakayasu
Waktu (jam)
Lengkung
Naik Lengkung Turun Hidrograf
Volume
Sumber: Hasil Perhitungan,2021
79 Gambar 5.4 Grafik Unit Hidrograf HSS Nakayasu
Sumber: Hasil Perhitungan,2021
Selanjutnya untuk menghitung besarnya debit banjir pada periode ulang 100 tahun ditunjukkan pada Tabel 5.22 berikut.
Selanjutnya untuk menghitung besarnya debit banjir pada periode ulang 100 tahun ditunjukkan pada Tabel 5.22 berikut.