ANALISIS CURAH HUJAN HARIAN MAKSIMUM
UNTUK PENDUGAAN DEBIT PUNCAK
DAERAH ALIRAN SUNGAI CILIWUNG HULU
MARSUDI WIJAYA
GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Curah Hujan Harian Maksimum Untuk Pendugaan Debit Puncak Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2014
Marsudi Wijaya
ABSTRAK
MARSUDI WIJAYA. Analisis Curah Hujan Harian Maksimum untuk Pendugaan Debit Puncak Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu. Dibimbing oleh DANIEL MURDIYARSO.
Data debit puncak diperlukan dalam perencanaan sumber daya air terutama dalam pengelolaan banjir. Jika data debit tidak tersedia, debit puncak dapat dianalisis dengan menggunakan data curah hujan harian dan karakteristik daerah aliran sungai (DAS). Tujuan penelitian ini adalah menduga debit puncak DAS Ciliwung Hulu dengan menggunakan data curah hujan harian. Metode yang digunakana pada penelitian ini adalah metode Mononobe untuk pendugaan intensitas curah hujan desain, kemudian digunakan metode rasional untuk pendugaan debit puncak. Hasil penelitian ini menunjukan waktu konsentrasi (Tc) DAS Ciliwung Hulu adalah 1.5 jam dengan debit puncak pada periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahun berturut turut sebesar 392 m3/detik, 600 m3/detik, 739 m3/detik, 927 m3/detik, 1063 m3/detik, dan 1214 m3/detik. Perubahan tata guna lahan di DAS Ciliwung Hulu menyebabkan peningkatan debit puncak rata – rata dari 205 m3/detik di tahun 1996 menjadi 392 m3/detik di tahun 2010.
kata kuci : curah hujan, debit puncak, intensitas curah hujan, periode ulang
ABSTRACT
MARSUDI WIJAYA. Analysis of Daily Maximum Rainfall for Estimation of Peak Discharge of the Upper Ciliwung Watershed Supervised by DANIEL MURDIYARSO.
The peak discharge numbers are needed in water resource management, especially for flood management. If the data are unavailable, peak discharge can be generated using daily rainfall data and watershed characteristics. The purpose of this study was to design peak discharge of the Upper Ciliwung Watershed using daily rainfall data. The Mononobe method was used to estimate rainfall intensity and rational method was used to estimate the design peak discharge. The results show concentration time (Tc) of the Upper Ciliwung watershed was 1.5 hours while the peak discharge at 2, 5, 10, 25, 50, and 100 years return period were 392 m3/s, 600 m3/s, 739 m3/s, 927 m3/s, 1063 m3/s, dan 1214 m3/s respectively. Land use change in the Upper Ciliwung cause an increase in peak discharge from 205 m3/s in 1996 to 392 m3/s in 2010.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
ANALISIS CURAH HUJAN HARIAN MAKSIMUM
UNTUK PENDUGAAN DEBIT PUNCAK
DAERAH ALIRAN SUNGAI CILIWUNG HULU
MARSUDI WIJAYA
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Analisis Curah Hujan Harian Maksimum Untuk Pendugaan Debit Puncak Daerah Aliran Sungai Ciliwung Hulu
Nama : Marsudi Wijaya NIM : G24090071
Disetujui oleh
Prof. Dr. Daniel Murdiyarso Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Tania June Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2014 ini ialah Analisis Curah Hujan Harian Maksimum Untuk Pendugaan Debit Puncak Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung Hulu.
Penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian tugas akhir ini, antara lain :
1. Orang tua penulis Teguh Raharjo dan Purwanti, S.Pd., serta keluarga besar yang selalu mencurahkan doa, kasih sayang, dan pengorbanan yang luar biasa.
2. Prof. Dr. Daniel Murdiyarso selaku dosen pembimbing atas segala saran, kritik, dan nasihat sehingga penelitian ini bisa terus lebih baik dan bermanfaat.
3. Seluruh dosen dan staf Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB tempat penulis menimba ilmu.
4. Bapak Ruhyat (BMKG Citeko), Bapak Cecep (BPDAS Citarum-Ciliwung), Bapak Andi Sudirman (Penjaga pintu Katulampa), Bapak Andi Supriyadi (BPSDA Ciliwung-Cisadane), dan Annisa Noyara (GFM 46) atas data dan informasi yang telah diberikan selama penelitian.
5. Teman seperjuangan Laboratorium Hidrometeorologi: Noya, Santi, Edo, Zia, Ima, Hifdi, Dodik, May, Risna, Eka Fay, Ika Farah, dan Eka serta keluarga besar GFM 46: Wengky, Dieni, Ocha, Nowa, Dissa, Ian, Lidya, Eko, Wayan, Enda, Alin, Abu, Winda, Normi, Nita, Silvia, Hijjaz, Muha, Jame, Icha, Tommy, Iif, Khabib, Rini, Rikson, Dimas, Ipin, Risa, Pahmi, Zaenal, Icih, Ervan, Rizal, Solah, Halimah, Gaseh, Depe, Bambang, dan Ronald atas suka duka yang mewarnai masa kuliah. 6. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas bantuan
yang telah diberikan selama penelitian ini.
Penulis menyadari penelitian ini masih jauh dari kata sempurna. Saran dan kritik membangun dapat disampaikan melalui email marsudi.wjy@gmail.com. Semoga penelitian ini bermanfaat bagi pembaca.
Bogor, Mei 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN ix
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
METODE 2
Alat dan Bahan 2
Prosedur Analisis Data 2
HASIL DAN PEMBAHASAN 8
Pemilihan Data 8
Curah Hujan Maksimum 9
Intensitas Curah HujanDesain 11
Waktu Konsentrasi 12
Koefisien Aliran permukaan (C) 13
Debit Puncak 14
KESIMPULAN DAN SARAN 14
Kesimpulan 14
Saran 15
DAFTAR PUSTAKA 15
DAFTAR TABEL
1 Tabulasi data pengamatan 2
2 Penggunaan lahan di DAS Ciliwung Hulu tahun 2010 2 3 Koefisien aliran permukaan untuk berbagai penutupan lahan 8 4 Peluang curah hujan maksimum untuk berbagai periode ulang 11 5 Besar intensitas curah hujandesain pada durasi 1.5 jam 13 6 Koefisien aliran pada tiap penggunaan lahan di DAS Ciliwung Hulu 13
7 Debit puncak maksimum DAS Ciliwung Hulu 14
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian 3
2 Curah hujan bulanan maksimum rata - rata tahun 1985 – 2008 di DAS
Ciliwung Hulu 9
3 Curah hujan maksimum di DAS Ciliwung Hulu untuk kejadian 1 harian,
2 harian, dan 3 harian tahun 1985 – 2008 10
4 Kurva probabilitas curah hujan maksimum tahun 1985 – 2008 di DAS Ciliwung Hulu : (a) Periode DJF (b) Periode MAM (c) Periode JJA (d)
Periode SON 10
5 Kurva IDF tahun 1985 – 2008 di DAS Ciliwung Hulu : (a) Periode DJF (b) Periode MAM (c) Perioden JJA (d) Periode SON 12
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode DJF 17 2 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode MAM 18 3 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode JJA 19 4 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode SON 20
5 Intensitas curah hujan desain periode DJF 21
6 Intensitas curah hujan desain periode MAM 21
7 Intensitas curah hujan desain periode JJA 22
8 Intensitas curah hujan desain periode SON 22
9 Faktor sifat distribusi Log Pearson III (k) 23
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung Hulu mempunyai luas 149.23 km2, panjang sungai diperkirakan 24.46 km dan kemiringan alur sungai 107.68 m/km (Natakusumah 2011). DAS ini termasuk kedalam DAS yang banyak mendapat perhatian karena tekanan pembangunan yang tinggi. Luas lahan terbangun di DAS Ciliwung Hulu meningkat 67.88 % sejak tahun 1990 hingga tahun 1996. Penurunan lahan hutan dan peningkatan lahan terbangun telah meningkatkan debit puncak hidrograf pada stasiun Katulampa dari 150 m3/detik menjadi 205 m3/detik (Fakhrudin 2003). Hal ini seringkali menyebabkan bagian hilir yang terletak di Ibu Kota (Jakarta) mengalami banjir (Yustika 2012).
Perencanaan sumber daya air sebagai upaya pengelolaan banjir seringkali membutuhkan data debit. Salah satu kegunaan data debit adalah untuk menduga debit puncak. Debit puncak digunakan sebagai dasar perencanaan bangunan air. Apabila data debit yang tersedia cukup panjang, debit puncak dapat langsung dihitung dengan metode analisis probabilitas. Namun, bila data debit tidak tersedia, data curah hujan dan karakteristik DAS dapat digunakan untuk menentukan debit puncak.
Pendugaan debit puncak dengan data curah hujan memerlukan data intesitas curah hujan per jam. Jika data intesitas curah hujan per jam tidak tersedia dan/atau sulit mendapatkan data tersebut, maka dapat digunakan metode Mononobe sebagai alternatif untuk menentukan intensitas curah hujan per jam yang dibangun dari data curah hujan harian (Mori et al. 1976). Kemudian dapat dilakukan pendugaan debit puncak menggunakan data intensitas curah hujan desain dengan metode rasional (Kamiana 2011). Metode rasional merupakan metode tertua yang dikembangkan berdasarkan asumsi debit puncak terjadi saat nilai intensitas pada durasi tertentu sama dengan waktu konsentrasi (Tc). Nilai debit puncak dapat dijadikan sebagai dasar dalam perencanaan bangunan pengendali air (Handajani 2005; Suroso 2006).
Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut :
1. Menentukan curah hujan maksimum 1, 2, 3 harian di DAS Ciliwung Hulu dengan periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahun.
2. Menentukan intensitas curah hujan desain dari data curah hujan harian. 3. Menentukan waktu konsentrasi (Tc) dan koefisien limpasan (C) DAS
Ciliwung Hulu.
2
METODE
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah perangkat lunak Microsoft Office 2007 dan
Easy Fit. Penelitian ini menggunakan rangkaian data curah hujan yang didapat dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) dan Pusat Sumber Daya Air Ciliwung Cisadane (PSDA). Data penggunaan lahan di DAS Ciliwung Hulu menggunakan hasil penelitian Yustika et al. (2012). Pengolahan data dilakukan sejak bulan September 2013 di Laboratorium Hidrometeorologi Departemen Geofisika dan Meteorologi Institut Pertanian Bogor.
Tabel 1 Tabulasi data pengamatan
No. Stasiun Kordinat Periode Data
1. Citeko 06° 42' LS - 106° 56' BT 1985 – 2008 2. GunungMas 06º 42' LS - 106º 58' BT 1985 – 2008 3. Katulampa 06º 38' LS - 106º 50' BT 1985 – 2008 Sumber : BMKG (2013), PSDA Ciliwung – Cisadane (2013)
Tabel 2 Penggunaan lahan di DAS Ciliwung Hulu tahun 2010
Jenis Penggunaan Lahan Luas (%)
Kebun Campuran 38
Hutan Sekunder 19.9
Tegalan/Ladang 17
Perkebunan 15.5
Pemukiman 7
Hutan Primer 1.8
Semak Belukar 0.7
Lahan Terbuka 0.1
Sumber : Yustika et al. (2012)
Prosedur Analisis Data Diagram Alir
3
Gambar 1 Diagram alir penelitian Pemilihan Data
Data hidrometeorologi dalam analisis distribusi peluang menekankan bahwa data sampel haruslah bebas dan merupakan representatif dari populasi. Terdapat empat jenis pemilihan data yang biasa digunakan dalam analisis distribusi peluang, yaitu complete duration series, annual series, partial duration series dan extreme value series (Coscarelli 2012; Hann 1997; Soewarno 1995). Pemilihan data dalam penelitian ini menggunakan annual series yaitu dengan memilih satu data maksimum setiap periode. Annual series dipilih karena data curah hujan yang tersedia lebih dari 10 tahun data runtut waktu (Amalia 2011). Curah Hujan Wilayah
Dalam analisa hidrologi, data curah hujan yang digunakan bukanlah curah hujan pada satu titk pengamatan melainkan dari beberapa titik pengamatan pada daerah yang bersangkutan atau biasa disebut dengan curah hujan wilayah. Penentuan curah hujan wilayah pada penelitian ini menggunakan metode poligon theissen dengan tiga stasiun pengamatan yang dianggap mewakili DAS Ciliwung Hulu. Metode ini dipilih karena titik pengamatan yang tidak tersebar merata
Persiapan data CH harian dan karakteristik DAS
ili h l
Data karakteristik DAS Ciliwung
h l
Data curah hujan harian
Waktu konsentrasi (Tc) dengan metode Kiprich
(1940)
CH wilayah maksimum metode poligon theisen
Intensitas curah hujan desain dengan metode Mononobe
Metode rasional
Debit puncak desain
4
sehingga pengaruh tiap titik pengamatan perlu diperhitungkan (Mori et al. 1976). Berikut perhitungan matematik untuk metode poligon theissen :
�� = �1�1+�2�2+�3�3+⋯+����
Adamowski (2000), menyatakan bahwa salah satu hal yang harus diperhatikan dalam analisis frekuensi adalah menentukan jenis distribusi yang digunakan. Distribusi frekuensi yang digunakan pada penelitian ini mengacu pada pernyataan Soewarno (1995), model distribusi frekuensi yang umum digunakan di Indonesia yaitu, Frechet, Goodrich, Gumbel Tipe I, Gamma, Log Normal, dan Log Pearson III. Lebih lanjut Soewarno (1995), menyatakan bahwa tidak ada variabel untuk mengharapkan bahwa suatu distribusi tunggal akan berlaku untuk semua data dari suatu variabel hidrologi.
Gamma
Distribusi Gamma mempunyai bentuk kurva seperti bel dan nilai X terletak antara −� ≤ � ≤ ∞ dan terjadi apabila nilai K = ∞ atau 2�2 = 3�1 + 6. Persamaan matematik untuk metode Gamma adalah sebagai berikut :
X = X�+ k. S ...(1) keterangan :
X
� = rata – rata S = standar deviasi
k = faktor sifat distribusi Gamma (Lampiran 9)
dimana nilai k ditentukan dari nilai koefisien kemencengan : CS = a
5 S = standar deviasi
X
� = rata – rata hitung Xi = data ke i
a = parameter kemencengan Gumbel
Distribusi Gumbel disebut dengan distribusi ekstrim yang umum digunakan untuk analisis data maksimum. Persamaan matematik untuk metode Gumbel adalah sebagai berikut :
X = X�+ S
Sn(Y−Yn) ...(4)
keterangan :
�� = nilai rata – rata
Y = nilai reduksi variat pada periode tertentu Yn = nilai rata-rata dari reduksi gumbel Sn = deviasi standar dari reduksi gumbel Log Normal
Distribusi Log Normal merupakan hasil transformasi dari distribusi Normal, yaitu dengan mengubah nilai X menjadi nilai logaritmik X. Persamaan matematik untuk metode Log Normal adalah sebagai berikut :
X = X�+ k. S ...(5) keterangan :
�� = rata – rata hitung nilai logaritmik X S = standar deviasi nilai X
k = nilai variable reduksi Gauss (Lampiran 10) Log Pearson III
Distribusi Log-Pearson III banyak digunakan dalam analisis hidrologi terutama dalam analisis data maksimum dan minimum dengan nilai ekstrim. Bentuk distribusi Log-Pearson III merupakan hasil tranformasi dari distribusi Pearson III dengan menggantikan menjadi nilai logaritmik. Persamaan matematik untuk metode Log Pearson III adalah sebagai berikut :
Log X =log X������+ k. S log X�������� ...(6) keterangan :
log�
������� = log rata – rata x S = standar deviasi
6
CS = koefisien kemencengan S = standar deviasi
X
� = rata – rata hitung Xi = data ke i
a = parameter kemencengan Uji Kecocokan
Uji kecocokan dilakukan untuk menentukan apakah persamaan distribusi peluang yang telah dipilih dapat mewakili dari distribusi statistik sampel data yang dianalisis. Uji kecocokan pada penelitian ini dilakukan dengan Uji chi-kuadrat. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter X2, oleh karena itu disebut dengan uji Chi-Kuadrat dan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Xhit 2 = parameter chi-kuadrat terhitung
Ei = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok ke i Oi = jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok ke i
Parameter Xhit2 merupakan variabel acak, peluang untuk mencapai nilai Xhit2sama
atau lebih besar dari pada nilai chi-kuadrat. Perhitungan matematik untuk uji kecocokan pada penelitian ini menggunakan bantuan perangkat lunak Easy Fit. Intensitas Curah Hujan
7 keterangan :
I = intensitas curah hujandesain (mm) X24 = tinggi hujan harian maksimum (mm)
t = durasi hujan (jam) Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi (Tc) adalah waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari titik paling jauh ke titik yang ditentukan di daerah pengaliran (Mori
et al. 1976). Nilai waktu konsentrasi dipengaruhi oleh panjang aliran, kemiringan, serta bentuk DAS. Diasumsikan bahwa bila durasi intensitas curah hujan sama dengan nilai waktu konsentrasi berarti seluruh bagian DAS telah berperan dalam mengalirkan air (Harsoyo 2010). Waktu konsentrasi digunakan untuk menganalisa seberapa lama semua limpasan dapat terkonsentrasi dalam saluran keluar DAS dan inilah yang merupakan saat terjadinya debit puncak (Fakhrudin 2003). Salah satu persamaan matematik yang umum digunakan dalam menentukan waktu konsentrasi dikembangkan oleh Kiprich (1940).
Tc = 0.01947 ( �0.77
Metode rasional merupakan salah satu rumus empiris tertua yang dapat digunakan untuk menghitung debit puncak. Metode rasional dikembangkan berdasarkan asumsi nilai intensitas pada durasi tertentu sama dengan waktu konsentrasi (Tc). Metode rasional meempunyai masukan berupa koefisien aliran permukaan (C), Intensitas curah hujan (i) dan luas DAS (A) adalah komponen utama dalam sistem. Persamaan matematik untuk metode rasional adalah sebagai berikut :
Qp = C.i.A ...(11) keterangan :
Qp = debit puncak (m3/s)
I = intensitas curah hujan (mm/jam) C = koefisien aliran
A = luas DAS (km2)
8
berbagai penutupan lahan yang terdapat dalam McCuen (1989) adalah sebagai berikut :
Tabel 3 Koefisien aliran permukaan untuk berbagai penutupan lahan
Jenis Penutupan lahan Koefisien aliran permukaan Daerah Perdagangan
Pertokoan 0.70 - 0.95
Pinggiran 0.50 - 0.70
Pemukiman
Perumahan satu keluarga 0.3- - 0.50
Perumahan berkelompok, terpisah - pisah 0.40 - 0.60 Perumahan berkelompok, berdekatan 0.60 - 0.75
Sub-urban 0.25 - 0.40
Daerah apartemen 0.50 - 0.70
Industri
Daerah ringan 0.50 - 0.80
Daerah berat 0.60 - 0.90
Taman 0.10 - 0.25
Tempat bermain 0.20 - 0.35
Daerah stasiun kereta api 0.20 - 0.35
Daerah belum dikembangkan 0.10 - 0.30
Sumber : Mc Cuen (1989)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemilihan Data
9
Gambar 2 Curah hujan bulanan maksimum rata - rata tahun 1985 – 2008 di DAS Ciliwung Hulu
Data curah hujan dari ketiga stasiun tersebut kemudian dipilih kejadian maksimumnya dengan metode poligon theissen. Bobot yang digunakan pada perhitungan poligon theissen menggunakan hasil perhitungan Holipah (2012) yaitu, bobot stasiun Gunung Mas, Citeko, dan Katulampa berturut-turut adalah 0.41, 0.43, dan 0.16. Hasil penentuan data terpilih dapat dilihat pada lampiran 1, lampiran 2, lampiran 3, dan lampiran 4.
Curah Hujan Maksimum
Curah hujan maksimum sangat berpengaruh terhadap aliran tinggi yang terjadi di DAS Ciliwung Hulu. Namun, perlu diingat bahwa dalam analisis hidrologi curah hujan yang digunakan bukanlah curah hujan pada suatu titik tertentu, melainkan curah hujan rata – rata atau curah hujan wilayah dari daerah yang bersangkutan. Kejadian curah hujan maksimum 1 harian, 2 harian, dan 3 harian yang tercatat di DAS Ciliwung Hulu sejak tahun 1985 – 2008 yaitu, periode DJF kejadian hujan maksimum 1 harian sebesar 172 mm, 2 harian sebesar 341 mm dan 3 harian sebesar 404 mm. Periode MAM kejadian hujan maksimum 1 harian sebesar 75 mm, 2 harian sebesar 193 mm, dan 3 harian sebesar 216 mm. Periode JJA kejadian 1 harian 65 mm, 2 harian sebesar 131 mm, dan 3 harian 160 mm. Periode SON kejadian 1 harian sebesar 66 mm, 2 harian sebesar 158 mm, dan 3 harian 161 mm. Hal ini menunjukan dari pengamatan kejadian hujan harian tahun 1985 – 2008, kejadian hujan di DAS Ciliwung Hulu memiliki karakteristik kejadian hujan yang tinggi selama 2 hari berturut – turut dan menurun di hari ketiga (Gambar 2).
JAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGS SEP OKT NOV DES
10
Gambar 3 Curah hujan maksimum di DAS Ciliwung Hulu untuk kejadian 1 harian, 2 harian, dan 3 harian tahun 1985 – 2008
Peluang kemungkinan kejadian curah hujan maksimum juga dapat digambarkan dalam kurva probabilitas curah hujan (Gambar 4). Kurva probabilitas menunjukan bahwa semakin tinggi curah hujan, maka peluang kejadian semakin kecil. Selain itu, kurva ini juga dapat dijadikan dasar dalam penetuan peluang kejadian curah hujan maksimum untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahun.
(a) (b)
(c) (d)
11 Analisis curah maksimum pada penelitian ini menggunakan empat metode distribusi frekuensi yang umum digunakan di Indonesia yaitu, Frechet, Goodrich, Gumbel Tipe I, Gamma, Log Normal, dan Log Pearson III (Soewarno 1995). Namun, sebelum dilakukan perhitungan dengan metode tersebut terlebih dahulu dilakuakan uji kecocokan dengan bantuan perangkat lunak Easy Fit. Hasil uji kecocokan menunjukan bahwa metode distribusi yang baik digunakan pada DAS Ciliwung Hulu adalah Log Normal dan Log Pearson III. Setelah metode ditribusi terpilih kemudian dilakukan analisis peluang curah hujan maksimum yang mungkin terjadi dengan periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, dan 100 tahun.Hasil analisis curah hujan maksimum menunjukan bahwa curah hujan tertinggi terjadi pada periode DJF (Tabel 4).
Tabel 4 Peluang curah hujan maksimum untuk berbagai periode ulang
Periode
Nilai curah hujan maksimum tertinggi yang terjadi pada periode ulang 100 tahun dengan kejadian 1, 2, dan 3 harian berturut – turut sebesar 176 mm, 275 mm, dan 418 mm. Periode ulang adalah interval waktu rata – rata dari suatu variable hidrologi tertentu akan disamai atau dilampau satu kali. Sebagai contoh kejadian hujan 1 harian dengan periode ulang 100 tahun pada periode DJF sebesar 176 mm bukan berarti bahwa tiap 100 tahun sekali pada periode DJF akan terjadi hujan dengan tinggi 176 mm, melainkan curah hujan setinggi 176 mm tersebut akan terjadi satu kali dalam rata – rata interval 100 tahun. Kejadian hujan pada periode ulang 100 tahun menunjukan kejadian ekstrim, dimana menurut BMKG hujan ekstrim terjadi jika tinggi hujan lebih dari 200 mm. Secara keseluruhan besar hujan maksimum di DAS Ciliwung Hulu berbanding lurus dengan periode ulang, semakin lama periode ulang maka curah hujan maksimum yang tejadi juga semakin tinggi.
Intensitas Curah HujanDesain
12
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 5 Kurva IDF tahun 1985 – 2008 di DAS Ciliwung Hulu : (a) Periode DJF (b) Periode MAM (c) Perioden JJA (d) Periode SON
Gambar 5 menunjukan kurva IDF yaitu, kurva hubungan antara intensitas, durasi, dan periode ulang suatu kejadian hujan. Nilai intensitas hujan desain yang terdapat pada kurva IDF diperlukan dalam metode perhitungan debit non hidrogaf. Besarnya intensitas persatuan waktu pada kurva IDF diatas dapat dilihat pada (Lampiran 8). Secara keseluruhan kurva IDF diatas menunjukan jika volume hujan tetap, maka durasi hujan yang singkat akan menghasilkan intensitas curah hujan yang semakin tinggi, dan durasi hujan yang semakim lama akan menghasilkan intensitas yang semakin rendah. Selain itu tinggi intensitas curah hujan desain akan bertambah besar seiring dengan periode ulang yang semakin lama. Nilai intensitas curah hujan desain yang diperoleh dari kurva IDF ini dapat digunakan dalam menentukan debit puncak desain dengan metode rasional.
Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi (Tc) adalah waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari titik paling jauh ke titik yang ditentukan di daerah pengaliran dan dipengaruhi oleh panjang aliran, kemiringan serta bentuk DAS. Waktu konsentrasi (Tc) pada penelitian ini dihitung dengan menggunakan metode Kiprich (1940) (Persamaan 10) dengan data DAS Ciliwung Hulu yaitu, panjang sungai diperkirakan 24.46 km dan kemiringan alur sungai 107.68 m/km.
13 Waktu konsentrasi yang didapat kemudian dijadikan acuan dalam menentukan debit puncak, dimana intensitas curah hujan desain yang nantinya digunakan pada metode rasional harus terjadi pada durasi intensitas (t) sama dengan waktu konsentrasi (Tabel 5).
Tabel 5 Besar intensitas curah hujandesain pada durasi 1.5 jam
Periode Intensitas (mm/jam)
I 2 I 5 I10 I25 I50 I100
DJF 15 23 28 36 41 46
MAM 10 14 16 19 21 23
JJA 6 11 14 18 22 26
SON 9 13 15 18 20 22
Koefisien Aliran permukaan (C)
Koefisien aliran permukaan merupakan nisbah antara besarnya aliran permukaan terhadap besarnya curah hujan. Analisa koefisien permukaan pada penelitian ini menggunakan hasil penelitian yang dilakukan Suwargana (2010) untuk masing – masing penggunaan lahan. Berdasarkan hasil pembagian penggunaan lahan didapat nilai koefisien penggunaan lahan (C) untuk kebun campuran 0.64, hutan sekunder 0.64, ladang 0.67, perkebunan 0.63, pemukiman 0.74, hutan primer 0.53, semak belukar 0.58 dan lahan terbuka 0.57. Koefisien aliran permukaan di DAS Ciliwung hulu didapat dari hasil keselurhan luas masing – masing jenis penggunaan lahan dikalikan dengan koefisien aliran seperti yang terdapat pada Tabel 6.
Tabel 6 Koefisien aliran pada tiap penggunaan lahan di DAS Ciliwung Hulu Jenis penggunaan lahan A (Km2)* C** C DAS
Koefisien aliran permukaan DAS Ciliwung Hulu 0.63 *sumber : Yustika et. al. (2012) ; **sumber : Suwargana (2010)
14
Debit Puncak
Debit puncak di DAS Ciliwung Hulu pada penelitian ini dihitung menggunakan metode rasional yang memiliki tiga komponen utama yaitu, intensitas (I), luas DAS (A) dan koefisien aliran permukaan (C). Analisa dari ketiga komponen tersebut menghasilkan nilai debit puncak DAS Ciliwung Hulu seperti yang terdapat pada tabel Tabel 7.
Tabel 7 Debit puncak maksimum DAS Ciliwung Hulu
Periode Ulang Debit Puncak (m
3
Berdasarkan perhitungan didapat hasil debit puncak maksimum terjadi pada periode DJF. Nilai debit puncak pada periode DJF dengan periode ulang 2 tahun sebesar 392 m3/detik, sedangkan untuk nilai tertinggi terjadi pada periode ulang 100 tahun sebesar 1214 m3/detik (Tabel 7). Hal ini menunjukan bahwa intensitas curah hujan yang tinggi pada periode DJF berpengaruh pada debit puncak maksimum yang terjadi di DAS Ciliwung Hulu.
Debit puncak rata – rata DAS Ciliwung hulu menunjukan peningkatan dari 150m3/detik di tahun 1990 menjadi 205 m3/detik di tahun 1996 (Fakhrudin 2003). Hasil debit puncak yang didapat pada penelitian ini sebesar 392 m3/detik di tahun 2010 dengan periode ulang 2 tahun pada DJF. Hal ini menunjukan bahwa terjadi peningkatan debit puncak di DAS Ciliwung hulu. Salah satu penyebab kenaikan debit puncak di DAS Ciliwung Hulu yaitu, perubahan penggunaan lahan yang berakibat pada kenaikan bagian hujan yang menjadi aliran permukaan. Kondisi ini berpotensi menyebabkan banjir pada musim penghujan dibagian hilir DAS Ciliwung.
Secara keseluruhan besar debit puncak di DAS Ciliwung Hulu berbanding lurus dengan periode ulang, semakin lama periode ulang maka debit yang terjadi semakin tinggi. Debit puncak yang diperoleh dari data curah hujan harian dan kondisi penggunaan dapat dijadikan alternatif dalam perencanaan bangunan air yang membutuhkan data debit puncak saat data debit tidak tersedia.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
15 50, dan 100 tahun berturut – turut sebesar 58 mm, 87 mm, 107 mm, 134 mm, 154 mm, dan 176 mm. Nilai intensitas curah hujan per jam didapat dengan menggunakan metode Mononobe, sedangkan untuk waktu konsentrasi (Tc) sebesar 1.5 jam. Debit puncak didapat berdasarkan asumsi bahwa debit puncak terjadi saat intensitas sama dengan waktu konsentrasi (Tc). Hasil perhitungan menunjukan debit puncak maksimum terjadi pada periode DJF dengan periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, dan 100 tahun berturut – turut sebesar 392 m3/detik, 600 m3/detik, 739 m3/detik, 927 m3/detik, 1063 m3/detik, dan 1214 m3/detik.
Saran
Metode ini dapat dijadikan alternatif saat data yang tersedia untuk analisa hidrologi kurang terintengrasi dengan baik. Penelitian akan menghasilkan prakiraan debit yang lebih baik jika tersedia data curah hujan per jam observasi. Selain itu data penggunaan tataguna lahan yang terbaru akan menghasilkan nilai yang lebih tepat dengan kondisi saat ini.
DAFTAR PUSTAKA
Adamowski K. 2000. Regional analysis of annual maximum and partial duration flood data by nonparametric and L-moment methods. J Hydrol.229 :219– 231.doi:10.1016/S0022-1694(00)00156-6.
Amalia M. 2011. Analisis peningkatan nilai curve numberterhadap debit banjir daerah aliran Sungai Progo. J Info Tehnik. 12(2) : 35-39.
Baratti E, Montanari A, Castellarin A, Salinas JL, Viglione A, Bezzi A. 2012.Estimating the flood frequency distribution at seasonal and annual time scales.Hydrol Earth Syst Sci.16 :4651–4660.doi:10.5194/hess-16-4651-2012.
Basuki, Iis W, Noor LA. 2009. Analisis periode ulang hujan maksimum dengan berbagai metode. J Agromet. 23(2): 76-92.
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika [BMKG]. 2013. Data Curah Hujan Harian Stasiun Citeko 1985 – 2013. Bogor (ID) : BMKG
Coscarelli R, Caloiero T. 2012. Analysis of daily and monthly rainfall concentration in Southern Italy (Calabria region).J Hydrol.416–417 :145– 156.doi:10.1016/j.jhydrol.2011.11.047.
Esteves LS. 2013. Consequences to flood management of using different probability distributions to estimate extreme rainfall. J EnvMan. 115 :98-105. doi:10.1016/j.jenvman.2012.11.013.
Handajani N. 2005. Analisis distribusi curah hujan dengan kala ulang tertentu. J Rekayasa Perencanaan. 3(1) : 1-13.
Haan CT. 1977. Statistical Methode in Hydrology. Ames (US): The Iowa State University Press.
16
Holipah SN. 2012. Pengaruh perubahan penutupan/penggunaan lahan terhadap karakteristik hidrologi sub DASCiliwung Hulu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Fakhrudin M. 2003. Kajian respon hidrologi akibat penggunaan perubahan lahan DAS Ciliwung dengan model sedimot II [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Kamiana IM. 2011. Tehnik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air. Graha Ilmu : Yogyakarta.
McCuen RH. 1989. Hydrologic Analysis and Design. New Jersey (US): Prentice-Hall, Inc.
Mori K, Ishii H, Somatani A, Akira Hatakeyama. 1976. Hidrologi Untuk Pengairan. Taulu L, penerjemah; Sosrodarsono S, Takeda K, editor. Jakarta (ID): PT Pradnya Paramita. Terjemahan dari: Manual on Hydrology. Ed ke-9. hlm 31 – 32.
Natakusumah DK, Hatmoko W, Harlan D. 2011. Prosedur umum perhitungan hidrograf satuan sintetis dengan cara ITB dan beberapa contoh penerapannya. 18(3) : 251 – 291.
Pusat Sumber Daya Air Ciliwung Cisadane [PSDA]. 2013. Data Curah Hujan Harian Stasiun Gunung Mas dan Katulampa 1985 – 2008. Bogor (ID) : PSDA.
Ratnawati RL. 2008. Efektivitas DAM parit di hulu DAS Ciliwung dalam usaha pencegahan banjir[tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Soewarno. 1995.Hidrologi: Aplikasi Metode Statistik untuk Analisis Data Jilid 1. Bandung (ID) : Penerbit Nova.
Suroso. 2006. Analisis curah hujan untuk membuat kurva intensity-duration-frequency (IDF) di kawasan rawan banjir kabupaten Banyumas. J Tehnik Sipil. 3(1) : 37 – 40.
Suwargana N. 2010. Model kajian sebaran run-off untuk mendukung pengelolaan sistem DAS menggunakan data penginderaan jauh (Studi kasus DAS Ciliwung). Prosiding Seminar Nasional Limnologi V; 2010; Bandung, Indonesia. Bandung (ID): Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional. hlm 640-654.
17
LAMPIRAN
Lampiran 1 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode DJF
Tahun Proporsi CH Wilayah Tiap Stasiun CH Maks Katulampa Gn. Mas Citeko
1985 18 13 12 18
1986 15 18 44 44
1987 25 18 49 49
1988 16 47 20 47
1989 63 37 11 63
1990 18 28 47 47
1991 18 31 75 75
1992 60 31 30 60
1993 55 34 38 55
1994 65 90 93 93
1995 64 35 29 64
1996 91 110 120 120
1997 42 49 33 49
1998 49 11 52 52
1999 35 32 21 35
2000 45 45 59 59
2001 14 49 64 64
2002 47 108 108 108
2003 48 22 20 48
2004 24 35 34 35
2005 101 90 45 101
2006 64 48 68 68
2007 157 171 172 172
18
Lampiran 2 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode MAM
Tahun Proporsi CH Wilayah Tiap Stasiun CH Maks Katulampa Gn. Mas Citeko
1985 30 16 45 45
1986 34 30 30 34
1987 32 13 9 32
1988 26 21 10 26
1989 43 43 17 43
1990 11 11 33 33
1991 11 7 25 25
1992 20 26 36 36
1993 32 45 36 45
1994 39 17 29 39
1995 16 17 48 48
1996 21 61 64 64
1997 21 21 11 21
1998 33 48 57 57
1999 12 41 19 41
2000 12 18 36 36
2001 27 69 63 69
2002 29 34 27 34
2003 75 19 60 75
2004 19 19 43 43
2005 17 38 9 38
2006 16 26 24 26
2007 14 36 24 36
19 Lampiran 3 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode JJA
Tahun Proporsi CH Wilayah Tiap Stasiun CH Maks Katulampa Gn. Mas Citeko
1985 14 6 3 14
1986 17 20 25 25
1987 16 4 14 16
1988 19 3 18 19
1989 39 39 16 39
1990 18 14 9 18
1991 9 13 8 13
1992 14 64 29 64
1993 41 22 31 41
1994 5 3 1 5
1995 10 5 14 14
1996 26 12 18 26
1997 6 16 1 16
1998 30 40 42 42
1999 38 24 34 38
2000 14 16 24 24
2001 29 35 39 39
2002 34 38 33 38
2003 58 29 65 65
2004 25 12 21 25
2005 28 14 26 28
2006 9 9 21 21
2007 16 32 33 33
20
Lampiran 4 Data CH wilayah terpilih di DAS Ciliwung hulu periode SON
Tahun Proporsi CH Wilayah Tiap Stasiun CH Maks Katulampa Gn. Mas Citeko
1985 35 18 21 35
1986 27 20 11 27
1987 23 30 15 30
1988 16 13 6 16
1989 58 58 16 58
1990 11 28 24 28
1991 16 16 26 26
1992 45 21 50 50
1993 23 39 13 39
1994 14 27 51 51
1995 16 29 20 29
1996 26 44 45 45
1997 47 51 16 51
1998 22 36 24 36
1999 50 36 16 50
2000 13 42 49 49
2001 14 32 28 32
2002 13 35 34 35
2003 31 54 66 66
2004 22 26 12 26
2005 17 27 17 27
2006 10 15 6 15
2007 35 45 14 45
21 Lampiran 5 Intensitas curah hujan desain periode DJF
t Intensitas Curah Hujan (mm/jam)
(menit) I 2 I 5 I10 I25 I50 I100
5 106 158 194 244 280 319
10 67 99 122 154 176 201
15 51 76 93 117 134 153
20 42 63 77 97 111 127
25 36 54 66 83 96 109
30 32 48 59 74 85 97
35 29 43 53 67 76 87
40 27 39 49 61 70 80
45 25 36 45 56 65 74
50 23 34 42 53 60 69
60 20 30 37 47 53 61
90 15 23 28 36 41 46
120 13 19 23 29 34 38
180 10 14 18 22 26 29
240 8 12 15 18 21 24
360 6 9 11 14 16 18
720 4 6 7 9 10 12
Lampiran 6 Intensitas curah hujan desain periode MAM
t Intensitas Curah Hujan (mm/jam)
(menit) I 2 I 5 I10 I25 I50 I100
5 71 93 108 127 142 156
10 45 59 68 80 89 98
15 34 45 52 61 68 75
20 28 37 43 51 56 62
25 24 32 37 44 48 53
30 21 28 33 39 43 47
35 19 26 30 35 39 43
40 18 23 27 32 35 39
45 16 22 25 29 33 36
50 15 20 23 27 31 34
60 14 18 21 24 27 30
90 10 14 16 19 21 23
22
Lampiran 7 Intensitas curah hujan desain periode JJA
t Intensitas Curah Hujan (mm/jam)
(menit) I 2 I 5 I10 I25 I50 I100
5 43 72 95 127 151 180
10 27 46 60 80 95 113
15 21 35 45 61 73 86
20 17 29 38 50 60 71
25 15 25 32 43 52 61
30 13 22 29 38 46 54
35 12 20 26 35 41 49
40 11 18 24 32 38 45
45 10 17 22 29 35 42
50 9 16 20 27 33 39
60 8 14 18 24 29 34
90 6 11 14 18 22 26
120 5 9 11 15 18 22
Lampiran 8 Intensitas curah hujan desain periode SON
t Intensitas Curah Hujan (mm/jam)
(menit) I 2 I 5 I10 I25 I50 I100
5 65 89 104 125 139 154
10 41 56 66 79 88 97
15 31 43 50 60 67 74
20 26 35 41 49 55 61
25 22 30 36 43 48 53
30 20 27 32 38 42 47
35 18 24 29 34 38 42
40 16 22 26 31 35 39
45 15 20 24 29 32 36
50 14 19 22 27 30 33
60 12 17 20 24 27 29
90 9 13 15 18 20 22
23 Lampiran 9 Faktor sifat distribusi Log Pearson III (k)
24
Lampiran 10 Nilai variabel reduksi Gauss
Periode Ulang Peluang k
2 0.5 0
5 0.2 0.84
10 0.1 1.28
25 0.04 1.76
50 0.02 2.05
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir dari pasangan Teguh Raharjo dan Purwanti, di Bekasi, Jawa Barat pada tanggal 28 April 1992 sebagai anak ke 6 dari 6 bersaudara dengan nama lengkap Marsudi Wijaya. Pada tahun 2009 penulis menyelesaikan pendidikan menengah dari SMA Negeri 6 Bekasi dan melanjutkan studi ke Institut Pertanian Bogor melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan diterima di Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama masa perkuliahan penulis aktif sebagai anggota BEM TPB departemen Kajian dan Strategi periode 2009 - 2010, BEM FMIPA departemen Kajian dan Kaderisasi periode 2010 - 2011, Ketua departemen Kajian dan Eksekusi Himpunan Mahasiswa Meteorologi Indonesia periode 2010 – 2011 dan penulis pernah turut serta dalam mendirikan Aliansi Pemuda Peduli Disabilitas Bogor pada tahun 2011 serta Creative Learning Club GEOMET pada tahun 2012.
Penulis pernah mendapatkan prestasi sebagai penerima dana PKMK dengan bisnis Sandal Budaya, penerima dana Kementerian Koperasi dan Usaha Kecil Menengah Republik Indonesia dan 5 besar dalam ide Bisnis “Creasion Brand”
