Analisa Data
BAB V
ANALISA DATA
5.1 UMUM
Analisa data terhadap perencanaan jaringan drainase sub sistem Bandarharjo Barat terdiri dari beberapa tahapan untuk mencapai suatu hasil yang optimal. Sebelum tahapan analisa dilakukan, terlebih dahulu diperlukan data pendukung yang dapat membantu proses analisa. Adapun data-data yang dipakai dalam proses analisa adalah data-data yang didapat dari beberapa instansi terkait dan narasumber yang dapat dipercaya. Setelah data-data yang dibutuhkan didapat maka selanjutnya dilakukan proses analisa data tersebut.
Wilayah Bandarharjo Barat dilalui oleh dua sungai yaitu Kali Semarang dan Kali Baru. Kali Baru merupakan percabangan dari Kali Semarang yang difungsikan sebagai kolam tampungan memanjang yang berhubungan langsung dengan laut. Jadi untuk data curah hujan dalam analisa ini diperhitungkan untuk menganalisa debit Kali Semarang dan debit Perencanaan Jaringan Drainase Sub Sistem Bandarharjo Barat.
5.2 ANALISA HIDROLOGI
Data curah hujan yang digunakan dalam analisa terhadap alternatif penanganan banjir tersebut adalah data curah hujan yang maksimum. Hal ini bertujuan agar analisa dapat mendekati kondisi yang sebenarnya yang ada di lapangan. Data curah hujan tersebut didapat dari stasiun-stasiun penakar hujan maupun stasiun-stasiun pos hujan yang terdapat di sekitar daerah aliran, yang dapat mewakili frekuensi curah hujan yang jatuh dalam daerah tangkapan hujan (catchment area).
Stasiun penakar hujan harian yang dipakai untuk perhitungan debit di Kali Semarang dan Perencanaan Jaringan Drainase Sub Sistem Bandarharjo Barat adalah :
1. Stasiun pos hujan Kalisari (Sta 42A) 2. Stasiun pos hujan Simongan (Sta 42)
Analisa Data
Karena jumlah hujan yang jatuh pada daerah tangkapan tidak selalu sama dan merata, maka berdasarkan data curah hujan dari kedua stasiun di atas dapat diperhitungkan menjadi curah hujan rata-rata pada suatu daerah tangkapan.
5.2.1 Analisa Curah Hujan Rata-rata
Dalam menganalisa data curah hujan, distribusi curah hujan yang dipergunakan adalah distribusi rata-rata aljabar dengan mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :
1. Jumlah stasiun hujan yang mewakili hanya dua buah stasiun 2. Luas DAS Kali Semarang relatif sempit (A = 6,973 km2) 3. Topografi DAS relatif datar.
Curah hujan rencana maksimum dengan periode ulang tertentu dapat ditentukan dengan cara menganalisa data curah hujan harian maksimum. Curah hujan rencana tersebut dipergunakan untuk menentukan debit rencana dengan periode ulang tertentu yang sesuai dengan kondisi sebenarnya. Perhitungan curah hujan dengan menggunakan metode rata-rata aljabar dapat dilihat pada Tabel 5.1 sebagai berikut :
Tabel 5.1 Perhitungan Curah Hujan Rata-rata
No Tahun
Stasiun Pos Hujan Curah hujan Maksimum
Sumber : BMG Kelas I Semarang Jawa Tengah
Analisa Data
5.2.2 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum
Dari data curah hujan daerah harian, perlu ditentukan kemungkinan curah hujan harian maksimum yang dipergunakan untuk menentukan debit banjir rencana.
5.2.2.1 Analisa Frekuensi Curah Hujan
Analisa frekuensi curah hujan diperlukan untuk menentukan jenis sebaran (distribusi). Perhitungan analisa frekuensi curah hujan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.2 berikut ini.
Tabel 5.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan
No Tahun Xi (Xi - X) (Xi - X)2 (Xi - X)3 (Xi - X)4
1 1997 111,50 4,70 22,09 103,82 487,97
2 1998 80,50 -26,30 691,69 -18191,45 478435,06 3 1999 117,00 10,20 104,04 1061,21 10824,32 4 2000 128,50 21,70 470,89 10218,31 221737,39
5 2001 108,00 1,20 1,44 1,73 2,07
6 2002 61,00 -45,80 2097,64 -96071,91 4400093,57 7 2003 77,50 -29,30 858,49 -25153,76 737005,08
8 2004 111,00 4,20 17,64 74,09 311,17
9 2005 118,00 11,20 125,44 1404,93 15735,19 10 2006 155,00 48,20 2323,24 111980,17 5397444,10 Jumlah 1068,00 6712,60 -14572,86 11262075,92
X 106,80
Dari hasil perhitungan di atas selanjutnya ditentukan jenis sebaran yang sesuai, dalam penentuan jenis sebaran diperlukan faktor-faktor sebagai berikut :
Analisa Data
2. Koefisien Kemencengan (Cs)
3
3. Koefisien Kurtosis (Ck)
4
4. Koefisien Variasi (Cv)
X
5.2.2.2 Pemilihan Jenis Distribusi
Dalam statistik terdapat beberapa jenis sebaran (distribusi), diantaranya yang sering digunakan dalam hidrologi adalah :
1. Distribusi Gumbel 2. Distribusi Log Normal 3. Distribusi Log-Person tipe III 4. Distribusi Normal
Analisa Data
Tabel 5.3 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan
No Jenis Distribusi Syarat Hasil Perhitungan
1 Gumbel Cs ≤ 1,1396 Ck ≤ 5,4002
0,0094 < 1,1396 4,0169 < 5,4002 2 Log Normal Cs = 3 Cv + Cv2
Cs = 0,8325 0,0094 < 0,8325 3 Log-Person tipe III Cs ≈ 0 0,0094 > 0
4 Normal Cs = 0 0,0094 ≠ 0
Berdasarkan perbandingan hasil perhitungan dan syarat di atas, maka dapat dipilih jenis distribusi yang memenuhi syarat, yaitu Distribusi Gumbel.
5.2.2.3 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran
Pengujian kecocokan sebaran berfungsi untuk menguji apakah sebaran yang dipilih dalam pembuatan duration curve cocok dengan sebaran empirisnya. Dalam hal ini menggunakan metode Chi-kuadrat. Uji Chi-kuadrat (uji kecocokan) diperlukan untuk mengetahui apakah data curah hujan yang ada sudah sesuai dengan jenis sebaran (distribusi) yang dipilih. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter X2 yang dihitung dengan rumus :
∑
Of = frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama,
Ef = frekuensi yang diharapkan sesuai pembagian kelasnya. Prosedur perhitungan chi-kuadrat adalah sebagai berikut :
1. Urutkan data pengamatan dari data yang besar ke data yang kecil atau sebaliknya.
Analisa Data
3. Hitung nilai Ef = jumlah data (n)/jumlah kelas (k) 4. Tentukan nilai Of untuk masing-masing kelas
5. Hitung nilai X2 untuk masing-masing kelas kemudian hitung nilai total X2 6. Nilai X2 dari perhitungan harus lebih kecil dari nilai X2 dari tabel untuk derajat
nyata tertentu yang sering diambil sebesar 5 % dengan parameter derajat kebebasan.
Rumus Derajat Kebebasan : dk = k - R -1
dimana :
dk = derajat kebebasan k = jumlah kelas
R = banyaknya keterikatan
(nilai R = 2 untuk distribusi normal dan binomial, nilai R = 1 untuk distribusi poisson dan gumbel).
Perhitungan Chi-kuadrat :
1. Jumlah kelas (k) = 1 + 3,322 log n = 1 + 3,322 log 10
= 4,332≈ diambil nilai 4 kelas 2. Derajat kebebasan (dk) = k - R - 1
= 4 - 1 - 1 = 2
Untuk dk = 2, signifikan (α) = 5 %, maka dari tabel uji chi-kuadrat didapat harga X2 = 5,991
Tabel uji chi-kuadrat dapat dilihat pada lampiran Laporan Tugas Akhir ini. 3. Ef = n / k
= 10 / 4 = 2,5
Analisa Data
5. Xawal = Xmin – (0,5×Dx) = 61,00 – (0,5×31,33) = 45,34
6. Tabel perhitungan X2
Tabel 5.4 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat
No Nilai Batasan Of Ef (Of - Ef)2 (Of - Ef)2
Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai X2 sebesar 4,4 yang kurang dari nilai X2 pada tabel uji Chi-Kuadrat yang besarnya adalah 5,991. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Gumbel dapat diterima.
5.2.2.4 Perhitungan Curah Hujan Maksimum
Untuk menentukan besarnya debit banjir rencana yang akan terjadi di Kali Semarang, maka terlebih dahulu dicari kemungkina curah hujan harian maksimum. Metode yang digunakan dalam perhitungan curah hujan maksimum ini adalah metode Gumbel.
Rumus :
Xt = curah hujan rencana dengan periode ulang t tahun (mm),
X = curah hujan rata-rata (mm),
S = standar deviasi (deviation standard), Sn = deviation standar of reduced variate, Yt = reduced variate
Analisa Data
Untuk nilai Yn dan Sn didapat dari tabel hubungan Mean of Reduced Variate (Yn) dan Standard Deviation of The Reduce Variate (Sn) serta dengan jumlah tahun pengamatan (n). Sedangkan nilai Yt didapat dari tabel hubungan periode ulang (T) dengan Reduced Variate (Yt). Kedua tabel tersebut dapat dilihat pada lampiran Laporan Tugas Akhir ini.
Berikut ini adalah salah satu perhitungan curah hujan harian maksimum dengan menggunakan metode Gumbel pada periode ulang 2 tahun
Data yang ada :
Curah hujan maksimum :
)
Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.5 di bawah ini :
Tabel 5.5 Perhitungan Curah Hujan Maksimum
Analisa Data
5.3 ANALISA DEBIT BANJIR RENCANA
Metode yang digunakan untuk menghitung debit banjir rencana adalah metode Rasional, dengan rumus :
A
to = waktu yang diperlukan air untuk mengalir di permukaan lahan sampai saluran terdekat.
Besar to didapatkan dari rumus Kirpich (1940), yaitu :
⎥
L = panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan (m), S = kemiringan lahan.
td = waktu perjalanan air dari pertama masuk saluran sampai titik keluaran.
Rumus :
LS = panjang lintasan aliran di dalam saluran/sungai (m), V = kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik).
Analisa Data
Berikut ini adalah salah satu perhitungan debit banjir rencana Kali Semarang dengan menggunakan metode Rasional pada periode ulang 10 tahun.
Data yang ada :
R = 158,3086 mm
C = 0,60 (daerah perumahan) dari buku Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan Dr. Ir. Suripin, M. Eng.
Ls = 43,76 m
karena waktu konsentrasi pertama kurang dari 15 menit, maka durasi 15 menit dipakai untuk memperkirakan intensitas hujan.
tc = to + td
Analisa Data
Tabel 5.6 Perhitungan Debit Banjir Rencana Kali Semarang (Periode Ulang 10 tahun)
Analisa Data
5.4 ANALISA PENAMPANG KALI SEMARANG YANG ADA
Analisa ini dilakukan sebagai kontrol terhadap perhitungan debit banjir rencana. Dari data-data yang ada dapat dihitung kapasitas maksimal debit Kali Semarang dengan rumus :
m = kemiringan talud (1 vertikal : m horisontal) w = tinggi jagaan (m)
Berikut ini adalah perhitungan kapasitas maksimal Kali Semarang pada ruas Smr 0 – Smr 10.
Data yang ada :
Analisa Data
H = 3,62 m (tinggi saluran)
m = 2,76 (kemiringan dinding saluran) Perhitungan :
Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 5.7 di bawah ini :
Tabel 5.7 Perhitungan Kapasitas Existing Penampang Kali Semarang
Analisa Data
Analisa Data
Tabel 5.8 Perbandingan Kapasitas Existing dan Debit Rencana Kali Semarang
Ruas Debit Debit Keterangan
Existing Rencana
Smr 0 118,3054 35,6727 tidak meluap
Smr 10 74,6903 36,7735 tidak meluap
Smr 20 97,2961 38,2560 tidak meluap
Smr 30 55,0201 39,8179 tidak meluap
Smr 50 61,5355 43,5381 tidak meluap
Smr 60 65,7885 45,9468 tidak meluap
Smr 70 55,7483 48,4497 tidak meluap
Smr 80 57,8769 51,4654 tidak meluap
Smr 90 59,1079 55,0332 tidak meluap
Smr 100 71,2807 58,7751 tidak meluap
Smr 110 107,9384 61,7828 tidak meluap
Smr 120 86,3258 59,2631 tidak meluap
Smr 130 72,0896 56,5030 tidak meluap
Smr 140 68,6162 53,8135 tidak meluap
Smr 150 70,1928 51,0293 tidak meluap
Smr 160 67,9791 47,9724 tidak meluap
Smr 170 54,8652 38,7240 tidak meluap
Smr 180 57,4850 32,9293 tidak meluap
Smr 190 49,4328 26,7455 tidak meluap
Smr 200 26,2353 22,6007 tidak meluap
Smr 210 26,8634 18,1711 tidak meluap
Smr 220 20,6948 14,4688 tidak meluap
Smr 230 24,1182 10,1355 tidak meluap
Smr 240 23,7570 8,4597 tidak meluap
Berdasarkan hasil perbandingan debit existing per ruas terhadap debit rencana per ruas di atas, didapat bahwa debit existing (Qmaks) lebih besar dari debit banjir rencana (Qrencana). Jadi dapat disimpulkan bahwa penampang sungai masih mampu menampung debit banjir karena kapasitasnya masih mencukupi.
5.5 ANALISA HIDRAULIKA (Backwater)
5.5.1 Analisa Backwater Kali Semarang
Analisa Data
Kolom 1 = lokasi titik di mana kedalamannya airnya dihitung Kolom 2 = jarak antar stasiun/patok (m)
Kolom 3 = elevasi dasar saluran
Kolom 4, Q = debit rencana periode ulang 10 tahun
Kolom 5, Z = konversi elevasi dasar saluran yang dimulai dari elevasi 0,000 Kolom 6, h = perkiraan kedalaman air (m)
Kolom 7, B = lebar saluran (m)
Kolom 8, m = kemiringan dinding saluran
Kolom 9, A = luas penampang basah saluran (A) yang dihitung untuk kedalaman (h) pada kolom 6
Kolom 11, V = kecepatan aliran (V = Q/A) di mana A luas penampang diambil dari kolom 9
Kolom 16, Sf = kemiringan rata-rata garis energi, Sf rata-rata = (Sfi + Sfi+1)/2
Kolom 17, dx = jarak antar titik yang dihitung kedalaman airnya dan lokasi yang telah dihitung kedalaman air sebelumnya
Analisa Data
Analisa Data
5.5.2 Analisa Backwater Kali Baru
Kali Baru merupakan suatu saluran yang berfungsi sebagai kolam tampungan memanjang yang berhubungan langsung dengan laut. Sehingga dalam analisa backwaternya tidak digunakan Metode Tahapan Langsung (Direct Step Method) ataupun
Metode Tahapan Standard (Standard Step Method) seperti dalam perhitungan backwater pada Kali Semarang. Jadi untuk mengetahui kapasitas Kali Baru dipergunakan acuan elevasi HWL air laur, yaitu + 0,450 yang dibandingkan terhadap elevasi tanggul existing.
Analisa Data
