.: g'€q*&;ffiiF
{b**'e
a*-.--.r* USTAKAAN RSIPAN WATIMUR
.48
M 3@"nAHATLMU
Teknik
Perhitungan
Debit
Rencana
Bangunan
Air
I
Made
Kamiana
Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air
Oleh
:
ltulade KamlanaEdisl Pertama
Cetakan Pertama. 2011
Hak cipta
o
2011 pada penutis,{rtie
pu-l
loolurrt
bP
L
lP
/
Lotz'
Hak Cipta ditindungi undang-undang. Dilarang me'mperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronls maupun mekanis, terrnasuk rnernfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis darl penerbit.
GRAHA
ILMU
RukoJambusari No.7A Yogyakarta 55283Telp.
:CI274-889836;O275889398Fax.
:O274-889457E+nail
: info@grahailmu.co.id Kamiana,I
MadeTEKNIK PERHITUNGAN DEBIT RENCANA BANGUNAN
AIR/I
MAdCKamlana
-
Edisi-
Pertama-Yogyakarta; GrahaIlmu,
2011xviii +
218 h1m,1 Jil.:
23
cm-lSBN: 978-97 9-"1 56-774-9 Teknik I - Judul I Ivit
I{ata
Qengantnr
Dalam perencanaan teknis bangunqn air, seperti bangunan
iri-gasi, bangurnan drainase, bangunan sungai dan bangunan sejenis
lain-nyar, banyak variabel yang berpengaruh. Salah satunya adalah debit rencana. Sebagai variabel terikat, debit rencana tidak saja bergantung pada variabel bebas tetapi juga bergantung pada metode yang
digu-nakan dalam perhitungannya. Besaran debit rencana akan menentukan dimensi hidrolis bangunan air. Ketidaktepatan dimensi hidrolis dapat rnenjadi salah satu faktor pendorong terjadinya kegagalan konstruksi.
Berkenaan dengan uraian
di
atas, perhitungandebit
rencana menjadi bagian tahapan yang penting dalanr proses perencanaan tek-nis bangunan air.Buku ini, Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air, di-maksudkan untuk membantu pembaca dalam mempelajari perhitung-an debit rencana.
Di
samping itu, kehadiran buku ini juga dimaksud-kan urrtuk melengkapi buku-buku sejenis yang sudah beredar selamaini.
Setelah rnelalui perjalanan yang cukup panjang akhirnya buku
ini
tlapat selesai dan cliterbitkan sesuai dengan waktu yanglr:iiari vang" ,Vlah;l [sa, dan mengucapkan terirnakasih keparla setnfii]
1rrli.ri... kilususnya rekan-rekan rJ*scn i:aria KeNornpok Bidarrg
Kr.-rhli-;.rr tK[:i[,r Sr-rnlber [.]ava Air .iurut:;an ]'eknik Sipil i-akuitas Tekrrik t,j,ii-v{x{$itri!, Pai;.lng,ka [?aya yang telair l.rer[<enan n:emllerikan koreksi d;rtr
m,r,uiran dalanr prosct penyLisuniirr
l:uku
ini.
Keg:a,la p*:ncrbi1, .vangl*i;il'i
nrel-nirt:rikair kr,:srrnpaian urrtu[.,. menerbi{li;ln bukuini,
Jrenulis r.rlirrrllri.apira r r teri rrial<;rs i ir yang t ak terh i n gga.lsi vang tersaji datranr lruku ini tentu masih jauh
d;ri
i4.]mprri'n*.C)lrl-r karr.rrl;i itu, saran perbraikan akarr diterima dengarr senarrg hati.
Palangka Raya, November 20'x0
lMade
Kamiana KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABET DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN BAB1
PENDAHULUAN1.1
BangunanAir
1.2
Debit Rencana1.3
Maksud Penulisan dan lsi Buku BAB2
PENGERTIAN DAN PEMILTHAN METODEPERHITUNGAN DEBIT RENCANA
2.1
Beberapa Pengertian Terkait dengan DebitRencana
2.2
Pemilihan Metode Perhitungan DebitBAB
3
HUIAN RENCANA DAN INTENSITASNYA3.1
Pengertian Hujan Rencana3.2
Analisis Frekuensi3.3
Pengujian Seri DataOffiorIsi
vii ixxiii
xvii 1 1 3 4 7 7Rencana
1 0 13 13 14 163.4 3.5 3.6
Distribusi Probabi I itas
Uj
i
Distribusi Probabilitas lntensitas Hujan RencanaBAB
4
METODE RAS|ONAL, MELCHIOR, WEDUWEN,DAN HASPERS
4.1
Metode Rasional4.2
Metode Melchior4.3
Metode Weduwen4.4
Metode HaspersBAB
5
HIDROGRAF SATUAN5.1
Pengertian Hidrograf5.2
Pengertian Hidrograf Satuan5.3
Hidrograf Satuan Nyata5.4
Dekonvolusi Hidrograf Satuan5.5
Perubahan Durasi Hidrograf Satuan5.6
Hidrograf Satuan Sintetis BAB6
PENELUSURAN DEBIT RENCANA6.1
Pengertian Penelusuran Debit Rencana6.2
PenelusuranHidrologis6.3
Penelusuran Hidraulik DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN TENTANG PENULIS -oo0oo-26 36 52 B1 B1 90 96 100 105 105 106 109 110 116 124 153 153 156 180 197 201 215vllt Teknik Perhitungan Debit Rencono Bongunon Alr
Tabel 2.1 Contoh Hubungan periode ulang dan jumlah kejadian disamai atau dilampaui dan jumlah kejadian yang lebih kecil dari
Q,
Analisa kurve massa ganda untuk soal 3.1
Analisa kurve massa ganda untuk soal 3.1 setelah
koreksi data stasiun A
Perhitungan konsistensi seri data dengan Metode
RAPS untuk soal 3.2
Uji
homogenitas data hujan dengan Metode Uji-t Persyaratan parameter statistik suatu distribusiPerh itu ngan Parameter Statistik
Perhitungan Parameter Statistik Data Soal 3.6 Perhitungan Parameter Statistik Data Soal 3.7 Pengurutan data hujan dari besar ke kecil Perhitungan nilai 262 untuk distribusi Normal
Perhitungan nilai 12 untuk distribusi Log Normal Perhitungan nilai x2 untuk distribusi Cumbel Perhitungan nilai 2g2 untuk distribusi Log Pearson
Type
lll
rh&orf{a6ef
9 19 20 21 25 27 29 32 34 37 41 41 42 42 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel3.3 Tabel 3.4 Tabel3.5 Tabel 3.6 Tabel3.7 Tabel 3.8 Tabel3.9 Tabel 3.10 Tabel 3.1 1 Tabel 3.12 Tabel 3.13Tabel 3.14 Tabel
3.t5
Tabel3.t6
Tabel 3.17 Tabel 3.tB Tabel 3.19 Tabel 3.20 Tabel 3.21 Tabel 3.22 Tabel 3.23 Tabel 3.24 Tabel 3.25 Tabel 3.26 Tabel3.27 Tabel 3.28 Tabel3.29 Tabel3.30Rekapitulasi nilai 12 dan
12.,
42Perhitungan uji distribusi dengan Metode
Smirnov-Kolmogorof untuk soal
3.9
44 Perhitungan uji distribusi dengan MetodeSmirnov-Kolmogorof untuk soal
3.10
45 Perhitungan uji distribusi dengan MetodeSmirnov-Kolmogorof untuk soal 3.1
1
47 Perhitungan u.ii distribusi dengan MetodeSmirnov-Kolmogorof untuk soal
3.12
49 Data hujan menitan dalam krrrun waktu 10tahun
56Perhitungan intensitas
hujan
57Perhitungan standar deviasi intensitas
hujan
57 Perhitungan intensitas hujan rencana durasi 5 menitdengan Metode
Cumbel
58Nilai
K untuk berbagai T dengan jumlah data 10 buah 59 Perhitungan intensitas hujan rencana durasi 10 menitdengan Metode
Cumbel
59Perhitungan intensitas hujan rencana durasi 15 menit
dengan Metode
Cumbel
60Perhitungan intensitas hujan rencana durasi 30 menit
dengan Metode
Cumbel
60Perhitungan intensitas hujan rencana durasi 60 menit
dengan Metode
Gumbel
61Perhitungan intensitas hujan rencana durasi 120 menit
dengan Metode
Cumbel
61Rekapitutasi intensitas hujan rencana dengan
berbagai periode ulang dan durasi
hujan
62 Perhitungan nilai tiap suku sebagai data masukandalam perhitungan tetapan rumus Tatbot, lshiguro,
dan Sherman 66
Teknlk furhltungon Dcblt Rencom Eongumn Alr
Doltar Tabel Tabel 3.31 Tahel 3.32 Tabel 3.33 Tabel 3.34 Tabel 3.35 Tabel 3.36 Tabel 4.1 Tabel4.2 Tabel4.3 Tabel4.4 Tabel4.5 Tabel4.6 Tabel4.7 Tabel 5.1 Tabel5.2 Tabel5.3 Tabel5.4 Tabel5.5 Tabel5.6
Perhitungan standar deviasi rumus Talbot, Ishiguro,
clan Sherman untuk periode ulang 2
tahun
68Persamaan garis regresi Talbot, lshiguro, dan
Sherman untuk berbagai periode
ulang
69Standar deviasi rumus Talbot, lshiguro, dan
Sherman untuk berbagai periode
ulang
70 Koordinat kurve intensitas hujan rencana '10 tahun:
155 mm dan hujan rencana 20 tahun-
176mm
73lntensitas hujan rencana dengan rumus Monobe untuk soal 3.15
Perhitungan hietograf dengan cara ABM Angka kekasaran permukaan lahan
Koefisien pengaliran (C) untuk Rumus Rasional Luas Sub DAS (A), Koef limpasan (C), panjang sungai utama (L), dan kemiringan sungai utama (S)
Perhitungan
Ai
Ci, tc, dan IPersentase F, menurut Melchior
Perkiraan lntensitas Hujan Harian Menurut Melchior Penambahan Persentase Melchior
Perhitungan hidrograf satuan nyata LK Sherman
Curah hujan dan limpasan langsung
Curah hujan, limpasan langsung dan hidrograf
satuan soal 5.2
Perhitungan total hidrograf iimpasan langsung untuk soal 5.3
Perhitungan hidrograf satuan dengan Lagging
Method
Perhitungan hidrograf shtuan; durasi hujan efektif
75 79 B4 85 87 B7 92 92 93 109 112 113 115 118
t,'
:2
jam dengan S Hydrograph Method untuk soal 5.5121 Tabel5.7
Perhitungan hidrograf satuan ; durasi hujan efektift,'
:
3 jam dengan S Hydrograph Method untukTabel 5.8 Tabel 5.9 Tabel 5.10 Tabel 5.t
t
Tabel 5.12 Tabel5.t3
Tabel 5.14 Tabel 5.15 Tabel 6.1 Tabel6.2 Tabel 6.3 Tabel 6.4 Tabel 6.5 Tabel 6.6 Tabel 6.7HSS Nakayasu dan total hidrograf limpasan langsung
soal
5.6
128Nilai t/To dan q/qo HSS SCS
.
136Perhitungan nilai t dan q atau HSS SCS untuk soal
5.9
138Perhitunian hidrograf limpasan langsung atau
Iimpasan total soal 5.9 Ordinat Q, untuk soal 5.10
HSS Cama 1 untuk soal 5.10 (sebelum dikoreksi)
Koreksi HSS Cama 1 untuk soal 5.10
HSS Cama 1 untuk soal 5.10 setelah koreksi Perhitungan nilai X dan K untuk soal 6.1
Perhitungan
outflow
untuk soal 6.2Tinggi air di atas
spillway
(H), luas waduk (A),tampungan (S), dan
butflow
(O)soal0.:
Perhitungan penelusuran dengan metode LPRuntuk mendapatkan
outflow
dan H pada soal 6.3 Perhitunganoutflow
dengan Model Linear Reservoir pada soal 6.4Perhitungan outflow di
titik
i:2,3,
dan 4 berdasarkan persamaan (6.42), Li near-Schenr eKinematic Wave
Perhitungan
outflow
dititik
i;2,3,
dan 4 berdasarkan persamaan {6.44), Muskingum-Cunge Method -oo0oo-139 14V 147 148 150 162 166 171 172 177 185 192xll Teknik Perhitungon Debit Rencano Bongunon Alr
Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Cambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Cambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3
Ooftor
Qam\ar
Sketsa analisa kurve masa ganda Stasiun A dan
B
17 Analisa kurve massa ganda soal3.'l
19Analisa kurve massa ganda setelah koreksi
data
stasiunA
21Sketsa
Uji
Smirnov-Kolmogorof Secara Crafisdengan Kertas
Probabilitas
52Kedalaman hujan rencana
di
satutitik
waktu padaCurve IDF
Hietograf hujan rencana
Kurve intensitas hujan rencana terukur untuk
53 53
soal 3.1
3
63Kurve IDF Van Breen untuk soal
3.'14
73Curve IDF Mononobe untuk soal 3.1
5
75Hietograf
Seragam
76Hietograf
Segitiga
77Bagian-bagian
hidrograf
106Hubungan t dengan to, serta hubungan i dengan
U
108Gambar
5.4
Limpasan langsung dan hidrograf satuan nyataakibat hujan efektif tunggal untuk soal
5.1
1 t 0Gambar
5.5
Hidrograf satuan untuk soal 5.2Gambar
5.6
Besar dan urutan hujan efektif untuk soal5.3
114Gambar
5.7
Hidrograf satuan, hidrograf akibat hujan 50 mm dan 30 mm, serta total hidrograf limpasanlangsung untuk soal
5.3
1 1 5Cambar
5.8
Hidrograf satuan dengan durasi hujan efektifyang
berbeda
117Gambar
5.9
Hidrograf satuan akibat hujan dengan durasit,
:
1 jam dan t,:
2
jam untuk soal5.4
1lg
Gambar
5.10
Penjumlahan hidrograf satuan secarakumulatif
120 Gambar5.11
Penggeseran Kurve S(t) menjadi S,(t) atauOffset
S-hidrograf
12OGambar
5.12
Hidrograf satuan dengan durasi hujan efektif t,,atau
U'(t)
121Cambar
5.13
Hidrograf satuan akibat hujan efektif dengandurasi
t,
:
1 jam dant,'
:
2
jam untuk soal5.5
122 Gambar5.14
Hidrograf satuan akibat hujan efektif dengandurasi
t,
:
1 jam dant,'
:
3 jam untuk soal5.5
123 114 125 134 136 139 Gambar5.15
HSS NakayasuGambar
5.16
Hidrograf limpasan akibat hujan setinggi25 mm, 50 mm, 15 mm, dan hidrograf limpasan
total untuk soal
5.6
130Gambar
5.17
Posisi L dan L. pada suatuDAS
13j
Gambar
5.18
Hidrograf satuan Snyder Standar (tp:
5,5t,)
131Gambar
5.19
Hidrograf satuan Snyder jika toI
5,5t,
132 Gambar5.20
HSS Snyder untuk soal 5.2Cambar
5.21
HSS SCS tak berdimensi Gambar5.22
HSS SCS untuk soal 5.9Gambar
5.23
Hidrograf limpasan langsung untuk soal5.9
140Teknik Perhitungon Debit Rencono Bongunan Air I)ulltu Gonbor
1BB
Gambar
5.24
Sketsa superposisi hidrograf limpasan langsunguntuk soal 5.9
Gambar
5.25
Bagian-bagian HSS Camal
Cambar
5.26
Lebar DAS 0,751 (WU) dan O,ZiL (WL) darioutlet
142Cambar
5.27
Luas daerah hulu (AU) dan luas total DAS(A)
143 Gambar5.28
Kedalaman hujan dan hidrograf limpasan soal5.10
'151Gambar
5.29
HSS Camma 1 dan hidrograf limpasan soal5.10
152Gambar
6.1
Sketsa tekrrik penelusuran aliransungai
154Gambar
6.2
Skema penelusuran hidrologis, aliran masuk (inflow merupakan hidrograf rencana) dan aliran ke luar (outflow) di satutitik
tinjauan
155Gambar
6.3
Skema penelusuran hidraulik, aliran masuk (inflow merupakan hidrograf rencana) dan aliran ke luar (outflow) pada beberapatitik
tinjauan
'156Gambar
6.4
Skema perhitungan dengan MuskingumMethod
160 Gambar6.5
Hubungan antara S kumulatif danXl
+
(1-X)O
kumulatif
165Gambar
6.6
Hidrografinflow
rencana danoutflow
untuksoal6.2 169
Gambar
6.7
Hidrografinflow
rencana danoutflow
wadukdengan metode LPR untuk soal
6.3
175 Cambar6.8
Ketinggian air (H), hasil penelusuran wadukdengan metode LPR untuk soal
6.3
175Gambar
6.9
Hidrograf inflow rencana danoutflow
untuksoal
6.4
180Gambar
6.10
Pembaganan diferensi hingga persamaan(6.38) sld (6.a1)
Cambar
6.11
Hidrograf inflow rencana (l) dan outflow (e) dititik
2,3,
dan 4 untuk soal 6.5140 141
(iarnbar 6.12
Gambar 5.13
Muka air pada saat awal (0 jam), 3 jam, 6 jam,
dan 9 jam di
titik
1 (0 m),titik
2 (5000 m),titik
3(10000 m), dan
titik
4 (15000m)
189 Hidrograf debit saluran dititik i:
1,2,3,
dan 4untuk soal
6.6
195xvt Teknik Perhitungon Debit Rencono Bongunon Alr
Lampiran 3.1 Lampiran 3.2 Lampiran 3.3 Lampiran 3.4 Lampiran 3.5 Lampiran 3.6a
lampiran
3.6b tampiran 3.7 Lampiran 3.8 Lampiran 3.9 Lampiran 4.1Aoftor
Lampiran
Tabel Nilai Qu,,,,,
d"n
Ru,n,,
201Tabel Nilai tc (1u,,,,,) untuk uji distribusi 2
sisi
202Tabel
Nilai
Reduced Standart Deviation (Sn) danNilai Reduced Mean
(Yn)
203Tabel
Nilai
Reduced Variate(Y,)
203 Tabel Nilai Variabel reduksiGauss
2O4Tabel Faktor frekuensi K, untuk Distribusi Log Pearson Type
lll
(C atau CspositiO
205 Tabel Faktor frekuensi K, untuk Distribusi Log Pearson Typelll
(C atau Csnegatifl
206 Tabel Nilai parameter Chi-Kuadrat Kritis, 12.,(uji satu
sisi)
2O7Tabel Nilai AP kritis
Smirnov-Kolmogorof
208 Tabel Luas Wilayahdi
bawah KurveNormal
2OgQenf,afiuluan
1.1
BANGUNAN
AIR
Sesuai dengan tujuan dan fungsinya, bangunan
sipil
umumnyadapat
dibagi
menjadi3
kelompok,yaitu:
kelompok bangunan air,kelompok bangunan transportasi, dan kelompok bangunan gedung. Secara sederhana dapat dikatakan bahwa yang dimaksud de-ngan bangunan air adalah bangunan
sipil
yang tujuan dan fungsinyauntuk memanfaatkan, mengatur, dan mengendalikan air, baik
aliran-nya
maupun daya yang
terkandungdi
dalamnya. Bangunan air umumnya relatif lebih bersifat masif dibandingkan dengan bangunan gedung misalnya, dan bentuk permukaannya dibuat lengkung untukmenghindari kontraksi
air.
Kelompok bangunanair
cukup
banyak,diantaranya: bangunan sungai, bangunan irigasi, bangunan drainase, bendungan, pelimpah, bangunan tenaga airlPLTA.
Bangunan sungai adalah bangunan
air
yang beradadi
sungai dan dimaksudkan sebagai bangunan pengatur dan perbaikan sungai serta pengendalianbanjir.
Beberapacontoh
bangunan sungai yang dimaksud yaitu: normalisasi,krib,
perkuatan tebing sungai, tanggul, ambang, pintu air, saluran penyalur banjir/kanal banjir, kolam penam-pung banjir sementara, dan stasiun pompa.Bangunan irigasi adalah bangunan
air
yangditujukan
untuk memenuhi kebutuhan air untuk pertanian yang disalurkan dan dibagi-bagikan secara terencana ke persawahan atau perladangan kemudiand i buang setelah d ipergunakan sebai k-baiknya. Bangunan i rigasi terd i ri
dari bangunan utama dan bangunan jaringan irigasi.
Bangunan utama irigasi dimaksudkan sebagai bangunan pengam-bil air kemudian untuk dialirkan ke areal persaw,ahan melalui jaringan irigasi. Bangunan utama irigasi dapat berupa bendung atau bangunan pengambilan bebas. Jika muka air sungai lebih rendah dari areai per-sawahan yang akan diairi maka bangunan utama irigasi adalah berupa bendung. Sebaliknya
jika
muka air sungai lebih tinggi dari areal per-sawahan yang akan diairi maka bangunan utama irlgasi adalah berupa bangunan pengambilan bebas.Bangunan jaringan irigasi terdiri dari saluran pembawa, saluran pembuang, bangunan sadap, dan bangunan pembagi. Di samping itu, karena terkendala topografi dan faktoi-faktor lainnya, dalam jaringan irigasi diperlukan juga bangunan-bangunan penunjang agar air dapat dialirkan dengan lancar, seperti: bangunan terjun, talang/jembatan air, gorong-gorong, dan si pon.
Bangunan drainase adalah bangunan air yang ditujukan untuk mengendalikan kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan,
rembe-san, aliran air dari hulu dan hilir, pada suatu kawasan seperti: kawasan
permukiman, perdagangan, perindustrian, perkantoran, bandara,
Ia-pangan olah raga, dan kawasan pertanian. Pengendalian kelebihan air yang dimaksud dapat dilakukan melalui upaya meresapkan, menaffr-pung sementara, dan mengalirkan air ke suatu tempat namun dengan
tidak menimbulkan dampak negatif yang baru (dampak negatif yang
baru diupayakan sekecil mungkin).
Bangunan drainase, secara umum dapat dibagi menjadi
2
ke-lompok, yaitu: kelompok bangunan utama dan bangunan penunjang. Jaringan saluran drainase merupakan bangunan utama. Sedangkan
bangunan
terjun,
talanlembatan air,
gorong-gorong, sipon, kolampenalxpung
banjir
sementara,dan
pompa
merupakan bangunan penunjang.Bendungan adalah bangunan air yang dimaksudlcan untuk me-nampung air. Potensi air yang tertampung dalam bendungan selanjut-nya dapat diergunakan untuk berbagai kepentingan, diantaraselanjut-nya: sum-ber air irigasi, pembangkit tenaga listrik perikanan, dan pariwisata.
Tubuh
bendungan uthma, bendungan pengelak, terowongan pengelak, dan spillway adalah merupakan komponen-komponenba-ngunan yang biasanya terdapat dalam suatu bendungan.
Bendungan dapat dikelompokkan menjadi 2, yaitu: bendungan
beton dan bendungan urugan. Bendungan beton adalah bendungan
yang bahan konstruksi tubuh bendungan utamanya adalah beton. Ben-tuk bendungan beton dapat dibagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu: bendungan gaya berat, bendungan busur, dan bendungan
berpeno-pang. Bendungan urugan adalah bendungan yang bahan konstruksi
tubuh bendungan utamanya adalah timbunan batu dan tanah.
Dalam
pembangunannya, karenakondisi alam
memungkin-kan atau mengharusmemungkin-kan, maka dapat saja dalam suatu bangunanben-dungan terdapat lebih
dari
1 jenis bendungan. Sebagai contoh jenis bandungan melengkung dapat menggabungkan kekuatan gaya berat dan busur dalam menjaga kestabilan. Bendungan yang panjang dapat dibuat dari beton pada bagian sungainya, termasuk spillway danpintu-pintu air pembuangnya, sedangkan sisa panjangya merupakan sayap
bendungan yang terdiri dari urugan batu dan tanah.
1.2
DEBIT RENCANA
Agar dalam tahapan pelaksanaan proyek konstruksi bangunan
sipil
dapat berjalan lancar dan hasilnya dapat memberikan manfaatyang
seoptimalmungkin
maka salah satu tahapan kegiatan yang dilakukan adalah tahapan perencanaan teknis.Perencanaan teknis suatu bangunan air dapat ditinjau dari be-berapa aspek, diantaranya aspek sti'uktur dan aspek
hidrolis.
Peren-canaandari
aspek struktur dimaksudkan agar bangunanair
kokoh terhadap gaya-gaya yang beker.ia. Perencanaandari
aspek hidrolis dimaksudkan agar bangunanair
mampu mengalirkan debit tertentu dengan aman tanpa menimbulkan kerusakan pada bangunan air yang bersangkutan.Beberapa data yang diperlukan dalam perencanaan bangunan
air
dari
aspekhidrolis
adalah:data
karakteristik daerah pengaliran(data topografi dan data tata guna lahan), data iklim, data curah hujan,
dan
dataclebit.
Data tersebut selanjutnya akan digunakan dalam perhitungan debit rencana.Besar-kecilnya
nilai debit
rencanaakan
menentukan besar-kecilnya dimensi hidrolis suatu bangunan air.Dimensi hidrolis suatu bangunan air yang lebih besar akan lebih aman dalam mengalirkan debit tertentu, namun dimensi yang lebih besar akan berdampak pada biaya yang lebih mahal atau melampaui
batas-batas ekonomis yang dapat dipertanSSung jawabkan'
sebaliknya dimensi hidrolis bangunan air yang lebih kecil akan menjadi kurang aman dalam mengalirkan debit tertentu. Oleh karena
itu,
perhitungandebit
rencana menjadi bagian yang sangat penting dalam tahap perencanaan teknis.Metode perhitungan
debit
rencana cukup beragam sesuaide-ngan ketersediaan data. Namun dalam buku ini yang disajikan hanya beberapa metode yang data masukannya berkaitan dengan data hujan dan data karaktersitik daerah pengaliran.
1.3
MAKSUD PENULISAN DAN ISI BUKU
Buku iniditulisdengan maksud sebagaisalah satu buku pedoman
bagi pembaca dalam mempelajari
hidrologi
terutama dalam bagianTeknik Perhitungon Deblt Rencono fungunon Alr
fundohuluon
perhitungan
debit
rencana. Bukuini
dibagi dalam
5
bab.
Masing-masing bab isinya adalah sebagai berikut:Bab
1:
PendahuluanDalam bab
ini
dijelaskan pengertian bangunan air, jenis-je-nis bangunan air dan fungsinya. Selanjutnya, dijelaskan pula bagaimana perandebit
rencanadalam
perencanaan suatubangunan air.
Bab
2:
Pengertian dan pemilihan metode perhitungan debit rencana.Bab
2
akan
menguraikan pengertiandebit
rencana sertapengertian-pengertian lainnya yang terkait dengan debit ren-cana.
Di
sampingitu,
Bab2
akan menjelaskan faktor-faktor yang berpengaruh dalam pemilihan metode perhitungan de-bit rencana.Bab
3:
Perhitungan hujan rencana dan intensitasnya.Salah satu data masukan dalam perhitungan
debit
rencana pada Bab4
adalah hujan rencanadan
intensitasnya. Oleh karena itu, Bab 3 akan menjelaskan cara analisa dan pengujiandata hujan,
cara penggunaan distribuSi probabilitas dalam perhitungan hujan rencana, cara pengujian hasil perhitungan hujan rencana, dan perhitungan intensitas hujan rencana.Bab
4:
Metode Rasional, Weduwen, Melchior, dan Haspers.Bab
4
akan menjelaskan cara perhitungan debit puncak ataudebit
rencana berdasarkanmetode
Rasional, Weduwen, Melchior, dan Haspers. Bab inijugaakan menjelaskan batasan-batasan penggunaan masing-masing metode tersebut.Bab
5:
Hidrograf Satuan.Bab
5
akan menjelaskan pengertian hidrograf, asumsi dandalil
yang mendasari penurunan hidrograf satuan, cara-caramenurunkan hidrograf satuan
nyata
dan
hidrograf
satuansintetis serta cara-cara menggunakan masing-masing metode
Bab
6:
Penelusuran Debit Rencana.Jika hidrograf debit rencana cara sudah diketahui pada suatu
titik
tinjauandi
sungai atau saluran maka hidrograf debit di titik tinjauan lainnya, dalam kondisi tertentu, dapat ditentukan tanpa melakukan pengukuran langsung, yakni dengan teknikpenelusuran.
Bab
6
akan
menjelaskanteknik
peneluruantersebut mulai dari pengertiannya hingga cara-cara yang dapat dipergunakan untuk perhitungan.
Metode penulisan isi masing-masing bab adalah: uraian menge-nai pengertian dan rumus-rumus yang terkait dengan
topik
bab atausr,rb bab serta contoh-contoh perhitungan secara rinci.
-oo0oo-Tekntk Perhttungon Deblt Rcncono fungunon Alr
{Penge
rtian
fan
Qemififran
etofe Serfritunoan
cDe1it
func"ana
2.1
BEBERAPA PENGERTIAN
TERKAIT
DENGAN
DEBIT RENCANA
1.
Debit rencana (Qr) adalah debit dengan periode ulang tertentu (T)yang diperkirakan akan melalui suatu sungai atau bangunan air.
2.
Periode ulang adalahwaktu hipotetik
di
mana suatu kejadiandengan nilai tertentu, debit rencana misalnya, akan disamai atau dilampaui
1
kali dalam jangka waktu hipotetik tersebut.Hal
ini tidak berarti bahwa ke.iadian tersebut akan berulang secara teratur setiap periode ulang tersebut.Contoh:
Misalnya
debit
rencana denganperiode
ulang5
tahun
(Qr):
10
m3/detik,tidak
berarti debit sebesar10
m3/detik akan terjadisecara periodik 1 kali setiap 5 tahun, melainkan setiap tahunnya ada
kemungkinan
terjadi
1/5 kali terjadi debit yang besarnya yang samaatau lebih dari 10 m3/detik.
Artinya dalam
5
tahun ada kemungkinan1
kali
terjadi debit yang besarnya sama atau lebih dari 10 m3/detik. Dalam 10 tahun adakemungkinan
2
kali terjadi debit yang besarnya sama atau lebih dari 10 m3/detik.3.
Peluang terjadinyaQ
>
Q, setiap tahun dapat dirumuskan sebagaiberikut:
1
P(Q>Qr)
:
rx100%
dengan P
:
peluang('1.);T
:
periode ulang (tahun);Q
:
debit (m3/detik);Q,
:
debit
rencana dengan periode ulangT
(m3/detik).
4.
PeluangQ<
Qrsetiap tahun dapatdirumuskan sebagai berikut:1
P(Q
<
Q-)
:
tt
-
1)x
100%
(2.2)5.
Risiko atau peluangQ
>
Q,
palingtidak
1 kali dalam rentang ntahun beru rutan adalah:
(2.1) (2.3) P(Q
>
Q,)"
:
Contoh soal 't: 1- (1-
1;'*
too% TJika debit (Q) dengan periode ulang 5 tahun besarnya 100 m3/detik,
selanjutnya ditulis
Q,
:
100
m3/detik, direncanakan melewati suatusaluran atau digunakan sebagai
data
masukandalam
mendimensi profil melintang saluran.Pertanyaan:
a.
Berapakah peluangQ
>
Q,
setiap tahun?b.
Berapa peluangQ
<
Q,
setiap tahun?c.
Berapajumlah
kejadianQ
>
Q,
dan jumlah kejadianQ
<
Q, dalam kurun waktu 5 tahun, 10 tahun, dan 20 tahun?Jawaban:
a.
Cunakan persamaan (2.1):I
P(Q
>
Q")::xl00o/o=20o/o
"5
ataujumlah
kejadiannya dalam 5tahun:2Oolox5:1kali.
Teknik Perhitungan Debit Rencotto Bongunon Air Itangt'tltot't dtilt I]t'nttltlton Mr'ltxlt l\,tlttlrutq,ut l\,1\1. Il('n\\trtt)
L:.
Cunakan persamaan (2.2i:r(Q<Q,)
:
(1-1,/5)
xiilu%:{]ti,i,i,
atau jumlah keiadianni,a claiarn 5 tathuri
*.
$L,'jr,: x5
:
4 kali.i-.
Da[amkurun waktu
5
tahun, 10
tahun,dan Zt]
tahur: iurnialr kejadianQ
*
q,
dan jurmlah kejarJianQ
< Q,
arJ,rlah:-label
2.I
Contoh tlubungan periode ulang dan yirin/ah kerjadlandisamai atau dilarnp aui dan jumlah kejadian yang lt:blh kecif riuri Q
Contoh soal 2:
JikaQr:100
m3/detik.Peftanyaan:
a.
Berapakah risiko atau peluang Q 'l tahun?>
Q,
paling tidakt
kali dalanib.
Berapakalr risiko atau peluangQ
>
Q,
paling tidak 1 l<ali dalam5 tahun?
(,"
Berapakah risiko atau peluangQ
>
Qo paling tidak 1 kali dalarn'10 tahun?
jawaban:
Cunakan persamaan (2.3):
a.
P(Q> Qu)': l-
(1-
(1/5))1x
1oo%:
20%b.
P(Q>
Qri':
1- (1-
(1/5))sx
100%:
67,23ot',c.
P(Q>
Qr)'o
:
1-(t
*
(l/S))tox
100%"-
89,?.6'/ofumiahkeiadian
'-
i .
-
fI
lumiah keiaclianQ
(
(1,
IQ>Q.
r',---'---'j---"*"-
r_
x Ys*-- _l___
__
_-
_
[20%x5:lkalr
laO?"
yS
4kalr
t_ _t__ _ __ _ -.1
2}nloy.10
: 2kalr
I 80"1,,x10* Bkalr
*_,- i}
2.2
1'F-MIL!HAN
METODE
PERHITUNIGAN
DEBIT
l.;tN(lAfvA
l'r'rretap:rn masing-masing
metode dalam
perhitungan debitrt)ncana, secara umum bergantung pada ketersediaan data. Data yang climaksud antara lain data hujan, karateristik daerah aliran, dan data
tiebit.
Ditinjau dari ketersediaan data hujan, karateristik daerah aliran,
dan
data
debit,
terdapat6
kelompok metode
perhitungan debit rencana, yaitu:i
"
Metode analisis probabilitas frekuensi debit banjir.Metode ini dipergunakan apabila data
debit
tersedia cukuppan-jang
()
20 tahurr), sehingga analisisnya dapat dilakukan dengan distribusi probabilitas, baik secara analitis maupun grafis. Sebagaicr:ntoh distribusi probabilitas yang dimaksud adalah:
"
Distribusi probabilitas Cumbel.o
Distribusi probabilitas Log Pearson.o
Distrihusi probabilitas Log Normal.2"
lortetode analisis regional.Apabila data debit yang tersedia
(
20 tahun dan>
10 tahun makaijebit
rencana dapat dihutung dengan metode analisis regional. Data debit yang dimaksud dapat dari berbagai daerah pengaliran yang ada tetapi masih dalam satu regional.Prinsip dari metode analisis regional adalah dalam upaya mem-peroleh lengkung frekuensi banjir regional. Kegunaan
dari
leng-kung frekr-rensi banjir regional adalah untuk menentukan besarnya debit rencana pada suatu daerah pengaliran yang tidak memiliki data debit.3.
Metode puncak banjir di atas ambang.Metode
ini
dipergunakan apabila data debit yang tersedia antara3-10
tahun. Metodeini
berdasarkan pengarnbilan puncak banjirt0 Teknik Perhitungan Debit Rencona Bangunan Air Pengerllon <lon Pemlllhon *letrxle Perhitungon Deblt Rencono
4.
dalam selang 1 tahun
di
atas ambang tertentu dan hanya cocok untuk data yang didapat dari pos duga air: otomatik"Metode empiris.
Metode
ini
dipergunakan apabila data hujan dan karateristik da-erah aliran tersedia. Contoh metode yang termasuk dalam kelom-pok metode iniadalah:o
Metode Rasional.e
Metode Weduwen.r
Metode Haspers.e
Metode Melchior.o
Metode Hidrograf Satuan.Metode analisis
regresi-Metode
ini
menggunakan persaman-persamaan regresi yangdi-hasilkan lnstitute
of
Hydrology(loH) dan
Pusat Penelitian dan Pengernbangan Pengairan,yaitu
didapat
dari
data hujan
dan karakteristik daerah pengaliran sungai (DPS), selanjutnya untuk banjir dengan periode ulang tertentu digunakan lengkung analisis regional.Model matematika.
lvletode
ini
dipergunakan apabila selang waktu pengamatan datahujan lebih panfang dari pada pengamatan data debit, selanjutnya
untuk
memperpanjang dataaliran
yang ada digunakan model matetatika kemudian besar debit banjir rencana dihitung dengananalisis frekuensi
atau
menggunakandistribusi
probabilitas, contohnya: Cumbel, Log Pearson, dan Log Normal.
-oo0oo-5.
6.
f{ujon
funcana
dan
Intensitasrqta
3.1
PENGERTIAN
HUJAN
RENCANA
1.
Hujan rencana (X.) adalah hujan dengan periode ulang teftentu(T) yang diperkirakan akan terjadi
di
suatu daerah pengaliran.2.
Periode ulang adalahwaktu hipotetik
di
mana suatu kejadiandengan nilai tertentu, hujan rencana misalnya, akan disamai atau dilampaui
1
kali dalam jangka waktu hipotetik tersebut.Hal
initidak
berarti bahwa hujan rencana akan berulang secara teratur setiap periode ulang tersebut.Contoh:
Misalnya hujan rencana dengan periode ulang 5 tahun
(Xs):10
mm, tidak berarti hujan sebesar 10 mm akan terjadi secara periodik 1 kali setiap 5 tahun, melainkan setiaptahunnya
ada kemungkinan terjadi 1/5 kali terjadi hujan yang besarnya sama atau lebih dari 10 mm.Artinya dalam
5
tahun ada kemungkinan1 kali terjadi
hujanyang besarnya yang sama atau lebih dari 10 mm. Dalam 10 tahun ada
kemungkinan 2 kali terjadi hujan yang besarnya sama atau lebih dari 10 mm.
3.
Peluang terjadinya X=
X, setiap tahun dapat dirumuskan sebagaiberikut:
P(X
>
X").T
: lx 100%
(3.1)dengan
p
:
peluang(1");T
:
periode ulang (tahun);X
:
hujan (mm); Xr-
hujan rencana dengan periode ulang T (mm).4.
PeluangX
(
X, setiap tahun dapat dirumuskan sebagai berikut:P(x
<
xr)
-
(1-
*,*
1oo%T
5.
Risiko atau peluangX
>
X,
paling tidaktahu n berurutan adalah :
P(x
>
Xr)n-
1- (1-
l,^
*
roo?o T(3.2)
1
kali dalam rentang n(3.3)
6.
Besarnya hujan rencana ditentukan berdasarkan analisis Frekuensiatau distribusi probabilitas (peluang).
3.2
ANALISIS
FREKUENSI
Analisis frekuensi bertujuan
untuk
mencari hubungan antarabesarnya suatu kejadian ekstrem (maksimum
atau minimum)
danfrekuensinya berdasarkan distribusi probabilitas.
Hubungan antara besarnya kejadian ekstrem dan frekuensinya atau peluang kejadiannya adalah berbanding terbalik. Dengan kata
lain dapat dirumuskan:
x
- ]
(3.4)P
Keterangan rumus:
X
-
besarnya suatu kejadian.P
-
frekuensi atau peluang suatu kejadian.14 Teknik Perhitungan Deblt Rencono Bongunon Alr I lrtJrut Rotx otnt dtttr lttl eutil rtsrtytt
Berdasarkan persamaan (3.4), dapat
dilihat
bahwanilai
X akan makin bresar jika nilai P makin kecil. Artinya, rnisalkan X adalah hujan,makin besar curah
hujan
maka frekuensi kejadiannyamakin
kecil.Atau frekuensi hujan yang sangat iebat adalah lebih kecil dibandingkan dengan frekuensi hujan yang bukan lebat.
Dalam analisis frekuensi suatu kejadian (hujan atau debit) diper-Iukan seri data (hujan atau debit) selama beberapa tahun. pengambir-an seri data untuk tujupengambir-an pengambir-analisis frekuensi dapat dilakLrkpengambir-an dengpengambir-an 2
metode, yaitu;
a.
Seri p:rrsial (partial duratic'n -serie-s).Metode
ini
digunakan apabila clata yang tersedia kurangdari
'10tahun runtut waktu"
Dalarn metodeini,
ditetapkandulu
batasbawah suatu seri data. Kemudian semua be:;aran data yang lebih
besar
dari
batas bawah tersebutdiambil
menjadi
bagian serrdata.
Pengambilan batas bawah dapat dilakukan dengan sistenr
pering,-kat. Caranya adalah dengan mengambil semua besaran data yang cukup besar kemudian diurut dari besar ke kecil. Data yang
diam-bil
untuk kepentingan analisis adalah sesuai dengan pan.iang clatadan diambil dari besaran yang paling besar.
Akibat dari
metode penganrbilanseri data seri
parsial adalah dimungkinkannya dalam satu tahun diambil data lebih dari satu,sementara pada tahun yang lain tidak ada data yang diambil karena
data yang tersedia
di
bawah batas bawah.b.
Data maksimum tahunan (annual maximum series).Metode
ini
digunakan apabila data yang tersedialebih
dari
10tahun
runtutwaktu.
Dalam metodeini,
hanya data maksimum yang diambil untuk setiap tahunnyq, atau hanya ada 1 data setiap tahun.Akibat dari
metode pengam[rilan seri data maksimum tahunan.
adalah data terbesar ke dua dalam suatu tahun yang lebih besar ,nt/.
4.tll l. rt ; it
h-'-l.rl 'tr''wn 'i irrtill
\,,
niiainya clari .lata le;[re:,ar patizr
iahun
]i.llr8,ld;l)
rrrerrjadi ticlak drperhrtungkan d.ti.int .rnal isis.3.3
PENGUJIAN
SERI DATA
Beberapa rangkaian pengujian dilakuan terhadap seri data (data hujan atau data debi0 yang terkumpul sebelum digunakan sebagai data masukan dalam analisis frekuensi, 2 diantaranya adalah uji konsistensi dan uji homogenitas.
a.
Uji
KonsistensiUji
konsistensi data dimaksudkan untuk mengetahui kebenaran data lapangan yang dipengaruhi oleh beberapa faktor:.
Spesifikasi alat penakar berubah.r
Tempat alat ukur dipindah..
Perubahan lingkungandi
sekitar alat penakar.Jika dari hasil pengujian ternyata data adalah konsisten artinya tidak
terjadi
perubahan lingkungandan
cara penakaran, sebaliknya jika ternyata data tidak konsisten artinya terjadi perubahan lingkungan dancara penakaran.
Cara pengujian konsistensi data hujan dapat dilakukan dengan beberapa cara, d iantaranya:
a.'l
Metode Curve Massa GandaDalam metode
ini
nilai.kumulatif
seri data yangdiuji
(stasiun A rnisalnya), dibandingkan dengannilai
kumulatif seri
data dari stasiun referensi (stasiunB
misalnya). Stasiun referensi dapat berupa rerata dari beberapa stasiun di dekatnya.Nilai kunrulatif seri data digambarkan pada grafik sistem koordinat kartesius (X-Y). Kurve yang terbentuk kemudian diperiksa untuk melihat perubahan kemiringan.
lika kurve berbentuk garis lurus artinya dataA konsisten. Sebaliknya
"
iik.r tr.riadi perubahan/patahan kemiringan bentuk kurve, artinya'
,,rl,rt.r
A
tidak konsisten dan perlu dilakukan koreksi (mengalikanTeknik Perhitungan Debit Rerxono Bongunan Air I
h t j0n Ren( (nrt r lon lnl t,ttti I t tsttyo
:0makaSu.:0
(3.7)
Seri data stasiun B (referensi)
a a a-'
.. /B
.lz-.'/
/a
Seri data stasiun A (yang diuii)
Gambar 3.1 Sketsa analisa kurve masa ganda Stasiun A dan B
a.2
Resca/ed Adiusted PartialSums (RApS)Dalam metode ini, konsistensi data hujan ditunjukkan dengan nirai kumulatif penyimpangannya terhadap
nilai
rata-rata berdasarkanatau membagi data sebelum atau sesudah
dengan faktor koreksi:
g
o
Keterangan rumus:
B
:
kemiringan kurve setelah patahan.o
:
kemiringan kurve sebelum patahan.perubahan/patahan) (3.s) (3.6) persamaan berikut: k,
sr*
: Xf
V) i=1rlengan
k
:
1,2,...N; pada saat kIv
\z H'l
Jika persamaan (3.6) dibagi dengan deviasi standar (Dy) maka akan
diperoleh Resca/edA diusted Partial Sums (RAPS) atau dirumuskan sebagai berikut:
..*
su* JK Dy/
_\"
D.2:
.
:
igtfl-N l-l Keterangan rumus (3.6) s/d (3.9):Su*
:
nilai kumulatif penyimpangannya terhadap(3.8)
(3.e)
nilai rata-rata.
L :
nilai data Y ke-i.Y :
nilai Yrata-rata.N :
jumlah data Y.Sn..
:
Resca/ed Adjusted PartialSums (RAPS).Dy
:
deviasi standar seri data Y.Setelah nilai Su.' diperoleh untuk setiap k, tentukan nila Q dan R
terhitung dengan rumus:
a :
lSu"l-aLs
atau
R:
5k'. maks-
Su.'minBandingkan, untuk
jumlah
data (N) dan derajat kepercayaan (o) tertentu, nilai-nilaidi
bawah ini:o
Q terhitung dengan Qu,n,,o
R terhitung dengan Ru,,,,,.Nilai
Qu,,,,. dan Ru,no dapatdilihat
dalam Tabeldi
Lampiran{3.1).
lika:
o
Q terhitung(
Qu,.,., ataur
Rterhitung{
Ru,n,,.maka seri data yang dianalisis adalah konsisten"
i: kttk t\'r ltitrtngln Dt'l\il Rt nt til,tt ll,tnqrtntnt Atr lfujan Rencano don lntensitosnyo ,9
Contoh soal 3.1:
Diketahui pencatatan data
hujan
di stasiun A, B, dan C selama kurun waktu 10 tahun adalah seperti Tabel (3.1). Lakukanlahuji
konsistensi data hujan stasiun A dengan Metode Kurve Massa Canda.Tabel
3.1
Analisa kurve massa ganda untuk soal 3.1Tahun Data hujan harian maksimum
Stasiun
Re.ala Stasiun
BdanC Kumulatif stasiun
A B c A Referensi 2007 110 60 85 72,50 110,00 72,50 2006 156 76 s9 67,50 266,O0 r40,00 2005 t87 99 94 96,50 453.OO 236,50 2004 122 155 73 114,00 575,00 350,50 2003 90 7B 97 87,50 66s,00 438,00 2002 67 95 144 r 19,50 732,00 557,50 200'l BB 65 167 116,00 820,00 673,sO 2000 77 86 79 82,50 897,00 756,OO 2000
,
2004.
.
0
100 200 300 400 500 600 700 800
900 Kumulatif siasiun AGambar
3.2
Analisa kurve rnassa ganda soal 3.1'd c o L
e
E c:
o o .Ag
E 3 Y 900 800 700 600 5@ 400 300 2W 100 0Berdasarkan Cambar (3.2) perubahan kemiringan kurve terjadi
setelah tahun 2005. Oleh karena itu, data stasiun A dari tahun sebelum atau sesudah tahun 2005 harus dikoreksi.
Berdasarkan Cambar (3.2) diperoleh:
cr
:
kemiringan kurve sebelum patahan_
236,5-72,5
453
110 0,48B :
kemiringan kurve setelah patahan._
756-236,5
897 - 453
Jadi faktor koreksi
:
2,44Selanjutnya dilakukan koreksi terhadap data stasiun A dari 2005
sld 2OO7 dengan cara membagi data tersebut dengan faktor koreksi
sehingga diperoleh data seperti Tabel (3.2) dan Cambar (3.3)'
Tabel
3.2
Analisa kurve rnassa gandauntuk
soal3.1
setelah koreksi data stasiun A1,17
q
117
tl
0,48fahun
Data hujan harian maksimum
Stasiun Rerala Stasiun B dan C Kumulatif stasiun A B c A Referensi 2007 45,13' 60 85 v2,io 45,1 3 72,50 2006 64,OD4 76 59 67,50 109,13 140,00 2005 76,72* 99 94 96 50 185,85 236,50 ?00.4 122,OO 155 7) 11400 307.85 I 50,50 2003 90,00 7B q-7 B7 i0 '397.85 438.0U 2002 67.00 95 1.44 r 19,50 464 85 557.54 ; !1111
*
.,rl( )f) 88,00 65 167 116 00 552.85 67 3.54 77.OQ 86 79 82,50 629,85 756.OOTeknik Perhitungon Dehit Rt'ncono llongtnon Air I lttjott Retx otttt <httt lttl t,ttsiltttrtytt
1000 900 '6 800 c
$
zoo oi
uoop
soo a s 40O EE
soo E:
Y 200 100 o 200 300 400 500 600 700 800 9oo 100c Kumulatif stasiun ACambar 3.3 Analisa kurve massa ganda sete/ah koreksi data
stasiun A
Berdasarkan
Cambar (3.3),
terlihat tidak terjadi
perubahankemiringan kurve secara berarti,
jika
dibandingkan dengan Cambar(3.2). Sehingga data stasiun A pada Tabel (3.2) menjadi konsisten. Contah soal 3.2:
Diketahui seri data hujan tahunan seperti tercantum dalam kolom (2)
Tabel (3.3). Tentukan apakah seri data tersebut konsisten atau tidak
berdasarkan Metode RAPS.
Tabel 3.3 Perhitungan konsistensi seri data dengan Metode RAPS
untuk soal 3.2 K v. Y.. Y su* D2 v su* * (1) (2) (3) (4) (s) (6) I 1 100 -101 7,85 -1017,85 86334,23 1,25 2 1 890 227,85 1245.69 4326.16 1,51 a ,l t00 17,85 1263,54 26,54 1,55 .1 1350 767 "85 -20.31 ,38 49132 ,3 I "2,49 2500 382,'l s -r 649,23 12170,13 2,()2: (t r 205 -912,85 -)562,08 69440,68 3,14 I l'ro 1t.\7 !.1 \ l.lri9,92 95792,82 'I .83
Tabel 3.3 laniutan K Yr Y,'Y sr* Dx v s** * (1) (2) (3) (4) (5) (6) 8 2620 502.1 5 -987.77 21013.21 -1,21 9 2184 66,15 -921,62 364,69 1,1 3 l0 3925 1 807,1 5 88s.54 ?7 )150.42 1,09 'I 1 1470 -647,85 237.69 .r4975,39 o,29 't2 2320 202,15 439,85 3405,51 0,54 13 't678 -439,85 0,00 16122,05 0,00 Total 27532 665254,14 Keterangan Tabel (3.3):
r
Niraiv-
;[ -
223:
2r17,8s.N
13.
D,,
: *+
:66s2s4,14.
i-r
N.
Dv:
(665254,1410's-
815,63..
Kolom (3):
kolom(2)-
V
.
Kolom (4) baris pertama:
persamaan (3.6) pada saatk:1
sehingga
:
kolom (3) baris pertama..
Kolom (4) baris kedua
:
kolom (4) baris pertama+
kolom(3) baris ke dua.
.
Kolom (4) baris ke tiga-
kolom (4) baris ke dua+
kolom (3)baris ke tiga.
Kolom (4) baris ke empat
:
kolom (4) baris ke tiga+
kolom (3) baris ke empat.Kolom (4) baris ke lima dan seterusnya, cara perhitungannya
arlalah sama.
.
Kolom(5)
persamaan (-]"8).kolom(3I;
N adalah jumlah data
:
t2. Nfeknik Perhitungon Debit Raru rrrvt [knqunon Air Hu J on Re nc ono clon l r t l t, rts l l osnyo 23
o
Kolom(6) -
Sk So'-
kolom (O
%Dv
Berdasarkan Tabel 3.3 didapat: Q
terhitung
:
lt-..1
maks:
3,14.
Berdasarkan Tabel pada Lampiran (3.1),
jika
jumlah data adalah13 dan derajat kepercayaan 5% maka nilai:
1,411;
?tdu
Qrritis:
1,411
* f,
:1,41f
xJG
Oleh karena:
o
Qterhitung(Qu,uu.
maka seri data hujan pada Tabel (3.3) adalah konsisten.
Uji
HomogenitasUji homogenitas dimaksudkan untuk mengetahui apakah seri data
yang terkumpul
dari
2
stasiun pengukur yang beradadi
dalam suatu daerah pengaliran atau salah satu beradadi
luar daerah pengaliran yang bersangkutan berasaldari
populasiyapt
r"*.
atau bukan.
Pengujian homogenitas suatu seri data dilakukan dengan Metode Uji-t, yang rumusnya sebagai berikut:
E&)
a
r
5,08 b. 1l)11
o
_+_
Nr
N2 N, S,2 +N,
Sr2 N,+N, -2
t:
(3.1 0) (3.1 1)I(*,,
-I,F
,,,
:1,
,,-*,)' "'
5":
-'
N,
-1dk-Nr+Nz-2
(3.12) (3.13) (3.14) Keterangan rumus (3.10 s/d (3.14):t :
variabel-tterhitung.
Xr
:
rata-rata hitung sampelke.l.
X2
:
rata-rata hitung sampel ke'2.Nl
jumlah sampel set ke-1.N2
:
jumlah sampel set ke.2.o
deviasi standar.S,'
varian sampel setke-l.
Sr'
varian sampel set ke-2.dk
derajat kebebasan.Berdasarkan hasil perhitungan
nilai
t
(menggunakan persamaan3.10 s/d 3.14), akan diperoleh 2 kemungkinan yaitu:
o
t
terhitung >t,
ataut
kritis; artinya kedua sampel yangdiuji
tidak berasal dari populasi yang sama.
.
t
terhitung <t,
ataut
kritis; artinya kedua sampel yangdiuji
berasal dari populasi yang sama. Nilai
t,
dapatdilihat
pada Lampiran (3.2).Contoh soal 3.3:
Diketahui data curah
hujan
harian maksimum (mm)dari
Stasiun Adan Stasiun B, seperti tercantum dalam kolom (2) dan kolom (5)Tabel (3.4). Hitung tingkat homogenitas data hujan tersebut dengan Metode
uji-t.
24 Teknik Perhitungan Deblt Renunn Bongunan Air
Jawaban soal 3.3: Keterangan Tabel (3.4): Kolom (3)
: (X,
X,l
Kolom (4):
(X,r
\f
Kolom (6):
(Xzi
nl
Kolom (7):
(X2i
af
Berdasarkan Tabel (4.4) diperoleh nilai-nilai: S,, 52,
o,
t, dannilai
dksebagai berikut:
>(*,,
&)'
1t2sr:
N'l
71463,6133 1/2 15-1:71
,4461lltt jttn Rt,tt< tttttt tkut IttI tttrlI osttyo
Tabel 3.4
Uii
homogenitas data huian dengan Metode Uii-tNo Stasiun A (X,,) Kolom (3) Kolom (4) Stasiun B (Xr) Kolom (5) Kolom 0\ 1 120,00 11,63 1 35,33 90,80 -0,93 o,85 2 't49,20 40,83 1667,16 96,20 4,47 20,0r 3 1 00,1 0 -8,267 68,34 91,00 -o,73 0,53 4 100,00 -8,37 70,oo 80,00 11,73 137,52 5 95,20 -13,'t7 173,36 90,00 1,73 2,98 6 200,00 9"t,63 8396,66 80,00 11.73 137,52 7 248,90 r 40,53 19749,61 75,OO -16,73 279,78 o 1 29,30 20,93 438,20 90,00 1,73 2.94 9 64,20 44,17 19s0,70 140.00 48,27 2330,31 10 r 02,30 -6,O7 36,81 1 I 1,50 19,77 390,98 11 204,50 96,'t3 9241 ,61 97,20 5,47 29,96 12 80,40 -27 _97 782,14 77,60 -14,13 199,56 13 10,10 -98,27 9656,34 61,50 -30,23 913,65 "t4 r 0,50 -97,87 9577,89 99,80 8,O7 65,!I 15 10,80 -97,57 9519,26 95,30 3,57 12,77
I
1625,50 71463,61 1375,90 4524,59x
108,37 91,72Il*,,
&)""
N1
_
4524,5895'''
15
1:17,9773
112 N,s,'
+N,
5r'N1+Nr,
15 x V1,44612 + 15 x 17 ,9773215+15
2:53,9232
^
,:;H=I?'
F.,
x,)
('toa,loor
-91,7267 J2 il2 53,9232:
0,8451dk:
N,
+
N,r
1
tt2-+-
15
15-2
:28.
Dari Tabel
Nilai
t
kritis untuk
Distribusi-tuji
dua sisi
(lihatLampiran
3.2),
dapat
dilihat
bahwa untuk
dk
:
28 dan
derajatkepercayaan cr,
:
5"/o atau to.o, diperoleh nilai t tabel:
1 ,7O1.Oleh karena t terhitung < t tabel maka dapat disimpulkan bahwa seri data hujan dari stasiun
A
dan stasiun B pada Tabel (3.4) adalah homogen atau berasal dari satu populasi.9.4
DISTRIBUSI
PROBABILITAS
Dalam analisis
Frekuensidata hujan
atau data
debit
guna memperoleh nilai hujan rencana atau debit rencana, dikenal beberapaleknik Perhitungon Deltit Rencano Bongunan Air HuJon Rencono don lntensltosnyo 27
distribusi probabilitas kontinu yang sering digunakan, yaitu: Cumbel, Normal, Log Normal, dan Log Pearson Type lll.
Penentuan jenis distribusi probabilitas yang sesuai dengan data
dilakukan dengan mencocokkan parameter data tersebut dengan syarat
masing-masing jenis distribusi seperti pada Tabel (3.5).
Tahel
3.5
Persyaratan parameter statistik suatu distribusiNo Distribusi Persyaratan 1 Cumbel c.
:
1,14 Ck:
5.4 2 Normal Ct=o Cu=3 3 Log NormalC:C3+3C
Cr: C"u + 6C,6 + l5Ca + 16C,'?+ 34 Log Pearson lll Selain dari nilai diatas
Sumber: Bambang, T (2008) Keterangan Tabel (3.5):
o
Koefisien kepencengan (Cs):
n
!x,
X)'
i-1(n
1)(n
2)(S)3 (3.1s) in'
lX,
X)'
o
Koefisien kurtosis (Ck):
I (3.1 6)1)(n
2)(n
3XS)o n ./Ji i-1 n (no X :
nilai rata-rata dariX
:
(3.17)(3.18)
X,
x),
n'l
o
Xi:
data hujan atau debit ke-io n:
jumlahdataDi
samping dengan menggunakan persyaratan sepertitercan-tum
dalam Tabel (3.5), guna mendapatkanhasil
perhitungan yangmeyakinkan, atau
jika
tidak
ada yang memenuhi persyaratan padaTabel (3.5) maka peng8unaan suatu distribusi
probabilitas
biasanyadiuji
dengan metode Chi-Kuadrat atau Smirnov Kolmogorov.a.
Distribusi Probabilitas GumbelJika
data hujan
yang dipergunakandalam
perhitungan adalahberupa sampel (populasi terbatas), maka perhitungan hujan
ren-cana berdasarkan Distribusi Probabilitas Cumbel dilakukan
de-ngan rumus-rumus berikut.
Xr:X+SxK
(3.19)Keterangan rumus:
\
hujan rencana atau debit dengan periode ulang T.X
nilai rata-rata dari data hujan (X).S :
standar deviasi dari data hujan (X).K
faktor Frekuensicumbel:
K
: I= Y'
(3.20)sn
Yt
reducedvariate:-Ln-LnT-l
(3.21) T=
nilai Y, bisa ditentukan berdasarkan Lampiran (3.4).5n
Reduced standard deviasi (lihat Lampiran 3.3).Yn
Reduced mean. (lihat Lampiran 3.3). Contoh soal 3.4:Diketahui data hujan harian maksimum dalam 10 tahun pengamatan
seperti tercantum dalam
kolom
(2) Tabel (3.5). Hitunglah besarnya hujan rencana dengan periodeulang
5 tahun berdasarkan Distribusi Probabilitas Cumbel.28 Teknik Perhitungon Debit Rencona Eongunon Air l'lttjttrt lletx otnt ilnr lttl t'ntil ttsttyrt 29
lawaban
soal 3.4:1.
Hitung paramater statistik data seperti Tabel (3.6):Harga rata-rata (X):
i
X
i-l n 1059,7 't0 '105,97 mm. Standar Deviasi (S):S:
22,37. a. b.Tabel 3.6 Perhitung,an Parameter Statistik
No Curah hujan; Xi (mm) (xi-x) (xi-x),
(1) (2) (3) (4) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 lo 83,00 125,00 1 00,30 141 ,40 B0,00 101,60 131,20 80,00 96,20 't 21,00 22,90 19,03 -5,67 35,43 25,97 4,37 25,23 25,97 -9,77 15,03 527,62 362,14 32,15 1255,29 674,44 19,10 636,55 674,44 95,45 225,90 T 1059,70 4503,08 4503,09'10
10
12. Hitung K
Dengan jumlah data (n)
:
't0 maka didapat:Y.
=
0,4952
(lihat Lampiran 3.3).Sn
:
0,9497
(lihat Lampiran 3.3).Dengan periode ulang (T)
:
S tahun didapat:Y,
.T
:
-Ln
-LnY
:1,4gg.
Dengan Yn, Sn, dan
Y,
yang sudah didapatdi
atas makanilai
Kadalah:
Yt-Yn
*:
,
:1,0579.
Hitung
nilai
hujan rencana periode ulang 5 tahun (Xr,:Xu:f
+SxK
:1O5,g7
+
22,37x1,0579:
129,63 mm. Distribusi Probabilitas NormalPerhitungan
hujan
rencana berdasarkanDistribusi
probabilitasNormal,
jika
data yang
dipergunakanadalah
berupa sampel,dilakukan dengan rumus-rumus berikut.
Xr:f +KrS
(3.22)Keterangan rumus:
Xr :
Hujan rencana dengan periode ulang T tahunX :
Nilai
rata-rata dari data hujan (X) mm.S :
Standar deviasi dari data hujan (X) mm.Kr :
Faktor Frekuensi, nilainya bergantung dari T (lihat TabelVariabel Reduksi Causs pada Lampiran 3.5).
Contoh soa/ 3.5:
Diketahui data hujan harian maksimum daram 10 tahun pengamatan
seperti tercantum dalam
kolom
(2) Tabel (3.6). Hitunglah besarnyahujan rencana dengan periode
ulang
5 tahun berdasarkan DistribusiProbabilitas Normal.
3.
b.
Teknik Perhitungan Debil Rt'ncorro Bongunon Air llttlutt Rax tuttt rhttt lttl t,rttilttsttyo 31
2.
lawaban soal3.5:
1.
Hitung parameter statistik data (lihat Tabela.
Harga rata-rata (X):+-x
i=l n, 1059,7 10 105,97 mm. b. Standar Deviasi (S): 3.6), diperoleh:S:
:22,37.
Hitung nilai K,Nilai Krdihitung
berdasarkannilai T dari
lampiran5,
didapatuntukT
:
5 makanilai
Kr:
0,84.Hitung hujan rencana dengan periode ulang 5 tahun (Xr)
X,
:f
+KrS
:
1O5,g7+
22,37 x0,84
-
124,76mm.
Distribusi Probabilitas Log Normal
Perhitungan
hujan
rencana berdasarkanDistribusi
probabilitasLog Normal,
jika
data yang dipergunakan adalah berupa sampel,dilakukan dengan rumus-rumus berikut.
LogXr:
LogX+K,
xSLogX Keterangan rumus:(3.23)
Log X,
:
nilai
logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T. 3. c.X,
xF
i*1n1
4503,0810
Log X
SLogX
:
nilai rata-rata dari logX
:
:
deviasi standar dari Log Xn
IJ-og
X, il (3.24)Xo*
x, -LosjxF
o'u (3.2s) t-'l n-'l
:
Faktor Frekuensi, nilainya bergantung dari T (lihat Lampiran 3.5).Contoh soal 3.6:
Diketahui data hujan harian maksimum dalam 10 tahun pengamatan
seperti tercantum dalam
kolom
(2) Tabel (3.7). Hitunglah besarnya hujan rencana dengan periodeulang
5 tahun berdasarkan Distribusi Probabilitas Log Normal.lawaban
soal3.6:
1.
Tabet 3.7 Perhitungan parameter statistik data soal 3.6KT No X, (mm) Log X, (rcsx1 -Logx/ (1) (2) (3) (4) I 83,00 1,9191 0,0095 2 125,O0 2.fJ969 0,0065 3 100.30 2,001 3 0.0002 4 141 ,40 2,1504 0,0180 5 80,00 1.9031 0,0129 6 101,60 2,0069 0,0001 7 131 ,20 2,1179 0,0103 I 80,00 r,9031 o,o129 I 96,20 |.9832 0,0011 10 121 ,200 2,0828 o,oo44
t
20.'t647 0,075732 Teknik Perhitunqon Debil Rt,rr<tutu lkurgurtotr Air HuJon Rencono don ltlr'.ensltosnyo J]
a.
Berdasarkan Tabel 3.7 diperolehtt-ogXl
LogX
:
Log
x,,-,
Log n 20,1647:10
:
2,O1Gb.
Berdasarkan Tabel 3.7 diperoleh S Log X:n, . 0'5
Xog
X, -LogjK)' i-1n-1
SLogX 0,075710-
1 2. 3. Hitung K,Nilai
K,
dihitung berdasarkan nilai T dari Lampiran (3.5), didapatuntukT
:
5 maka nilai Kr:
0,84.Hitung hujan rencana dengan periode ulang 5 tahun (Xr)
LogXr:
L"gX+K,
xSLogX
:2,0165
+
0,84x0,O917
:
2,09 mm.Jadi
X,
:
124,03 mm.Distribusi Probabilitas Log Pearson Type
lll
Perhitungan
hujan
rencana rencana
berdasarkan Distribusi Probabilitas Log Pearson Typelll,
jika
data yang dipergunakan adalah berupa sampel, dilakukan dengan rumus-rumus berikut. d.LogX,
:
LogX+KrxSLogX
Keterangan rumus:
Log
X, :
nilai
logaritmis
hujan
rencana ulang T.(3.26)
Log X
SLogX
nLoe
X, iL-n (3.27) nilai rata-rata dari logX:
deviasi standar dari Log X.
i-/
-1,
o't2lloe
X, - Log X/ i-1n-1
SLogX:
(3.28):
variabel standar, besarnya bergantung koefisien ke-pencengan (Cs atau G), lihat Tabel pada Lampiran 6.Contoh soal 3.7:
Diketahui data hujan harian maksimum dalam '10 tahun pengamatan
seperti tercantum dalam
kolom
(2) Tabel (3.8). Hitunglah besarnyahujan rencana dengan periode
ulang
5 tahun berdasarkan DistribusiProbabilitas Log Pearson Type lll. $awahan soal3.7:
'1. Tabel 3.8 Perhitungan parameter statistik data soal 3.7 K '-t No X, (mm) Log X. z -- r")
Eoexi -
Losxf
("gx,-ffi)
83,00 1,919r 0,009s -0,0009 125,00 2,0969 0,0065 0,0005 3 100,30 2,0013 0,0002 0,0000 4 141 .40 2,1504 0,0180 4,0024 5 80.00 1 .9031 o,0129 -0,0015 6 101 .60 2,0069 0.0001 0.0000 1 31 .20 2,"t179 0,0103 0,0010 B 80,00 1 ,9031 o,o129 -0,0015 I 96,20 1,9832 0,0011 0,0000 10 121 ,200 2,OB2B 4.0044 0,0003 T 20,1647 4,0757 0.0004
'feknik Perhitungan Debil Renunn futryunan Air Hu jort
Rerr ot xt tltu t I r tt t, rttl t osrtyrt J5
a.
Berdasarkan Tabel 3.8 eliperoleh(LogX)
iJog
x, Logx-
: '-'
Log n_
20,1647 10:
2,0165.b.
Berdasarkan Tabel 3.8 diperoleh S Log X:n, ' 0'5 s,
)Log
X, - Log X/ i-1 n-1 SLogX o,o757 o',s 10-1:
o,o9'17.c.
Berdasarkan Tabel 3.8 diperoleh Cs atau C:n
ifiog
x, - Losxf
10 x 0,0004 2. 3.Cs-("-tX"-zXslosx)'
9x8x
o,os173:
0,0686. Hitung K,Nilai Krdihitung
berdasarkannilai
T
dan
nilai
Cs atauC
dari Lampiran (3.6a) atau Lampiran (3.6b), didapat untukT
:
5 dan Cs:
0,0686 makanilai
Kr:
0,8379.Hitung hujan rencana dengan periode ulang 5 tahun (Xu)
LogX,
LogX+Kr
xSLogX:2,0165
+
0,8379xO,O917:
2,093 mm.3.5
UJI DISTRIBUSI PROBABILITAS
Uji
distribusi probabilitas dimaksudkan untuk mengetahuiapa-.kah
persamaandistribusi
probabilitas yangdipilih
dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang dianalisis.Sebagaimana
telah diuraikan
sebelumnya, bahwa terdapat 2metode pengujian distribusi probabilitas,
yaitu
Metode Chi-Kuadrat(X,2) dan Metode Smi rnov-Kolmogorof.
a.
Metode Chi-Kuadrat (X2)Rumus yang digunakan dalam perhitungan dengan Metode Uji Chi-Kuadrat adalah sebagai berikut:
-2: "
(of
Ef)2
i:l
bf
(3.29) (3.30) (3.31) Keterangan rumus:X2
:
Parameter Chi-Kuadrat terhitung.Er
:
Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelas-nya.Or
:
Frekuensi yang diamati pada kelas yang sama.n :
Jumlah sub kelompok.Derajat nyata atau derajat kepercayaan (cr) tertentu yang sering
diambil adalah 5%. Derajat kebebasan (Dk) dihitung dengan rumus:
Dk
:
K-(p
+
1)K:1+3,3
logn
Keterangan rumus:
Dk
:
Denjat
kebebasan.P :
Banyaknya parameter, untukuji
Chi-Kuadrat adalah 2.K :
Jumlah kelas distribusi.n :
Banyaknya dataTeknlk Perhitunqon Dehit Rorxnut lkur<qttrttut Air HuJon Rencono don lnt?nsltosnyo 37
Selanjutnya distribusi probabilitas yang dipakai untuk menentu-kan curah hujan rencana adalah distribusi probabilitas yang
mempu-nyai simpangan maksimum terkecil
dan
lebih kecil dari simpangankritis, atau dirumuskan sebagai berikut:
x' I x2,,
(3.32)Keterangan rumus:
X'
:
parameter Chi-Kuadrat terhitung.X,,:
parameter Chi-Kuadrat Kritis (lihat Tabel Lampiran 3.7).Prosedur perhitungan dengan menggunakan dengan Metode
Uji
Chi-Kuadrat adalah sebagai berikut:1.
Urutkan data dari besar ke kecil atau sebaliknya.2.
Menghitung jumlah kelas.3.
Menghitung derajat kebeasan (Dk) dan 12.,.4.
Menghitung kelas distribusi.5.
Menghitung interval kelas.6.
Perhitungan nilai 12.7.
Bandingkan nilai 12 terhadap 262.,.Contoh soal 3.8:
Berdasarkan soal (3.4), soal (3.5), soal (3.6), dan soal (3.7)tentukanlah
dengan
Metode
Chi
Kuadrat kesesuaian masing-masing distribusiprobabilitas (Cumbel, Normal, Log Normal, dan Log Pearson Type lll) terhadap distribusi statistik sampel data yang dianalisis.
Jawaban soal 3.8:
1.
Data hujan diurut dari besar ke kecil.Tabel 3.9 Pengurutan data hujan dari besar ke kecil
No X, (mm) Xi diurut dari besar ke kecil
83,00 14't.4
2 125.O0 131 ,2
3 r 00,30 t25