BAB III HUJAN DAN ANALISIS HUJAN

BAB III HUJAN DAN ANALISIS HUJAN

Novitasari,ST.,MT

TIU & TIK

TIU : Hidrologi Terapan merupakan matakuliah untuk memahami tentang aplikasi hidrogi terapan dan aplikasinya dalam rekayasa teknik sipil.

TIK : Mahasiswa mampu

- Menjelaskan pengertian hujan & proses pembentukannya - mempersiapkan data hujan

- pengujian data hujan dan data hujan yang hilang pada hujan titik dan rerata daerah

- kedalaman-durasi-intensitas hujan, cara menghitung hujan rerata

meliputi :- Pengertian Umum

- Proses Pembentukan Hujan - Durasi dan Intensitas Hujan - Pengukuran Hujan

Hujan & Pengertiannya

 Hujan adalah air yang berasal dari awan hujan yang berkondensasi yang jatuh kepermukaan tanah

 Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses hidrologi, karena jumlah kedalaman hujan (rainfall depth) ini yang dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan (surface runoff), aliran antara (interflow, sub surface flow) maupun sebagai aliran air tanah (groundwater flow). Hujan juga disebut presipitasi

 Dua syarat yang harus dipenuhi pada proses pembentukan hujan:

1. tersedianya udara lembab.

2. tersedianya sarana, keadaan yang dapat mengangkat udara tersebut ke atas, sehingga terjadi kondensasi.

Hujan Konvektif

Pada daerah tropis di musim kemarau terjadi hujan dengan intensitas tinggi, durasi singkat dan pada daerah

yang relatif sempit

Hujan Siklonik

Intensitas sedang, durasi lama dan pada daerah yang luas

Hujan Orografik

Adanya pegunungan yang menyebabkan terdapat dua daerah

Durasi dan Intensitas Hujan

Durasi hujan adalah lamanya suatu kejadian hujan.

Intensitas hujan (laju hujan) yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi yang pendek dan meliputi daerah yang tidak sangat luas.

Hujan yang meliput daerah luas jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat

berlangsung dengan durasi yang cukup panjang.

Hubungan derajat hujan dengan intensitas hujan

Derajat Hujan Intensitas curah hujan

(mm/mnt) Kondisi

Hujan sangat

lemah < 0,02 Tanah agak basah atau dibasahi

sedikit

Hujan lemah 0,02 – 0,05

Tanah menjadi basah semuanya, tapi sulit membuat puddel, bunyi curah hujan kurang terdengan.

Hujan Normal 0,05 – 0,25

Tanah menjadi basah semua dan dapat membuat puddel, curah hujan cukup terdengar.

Hujan deras 0,25 – 1,00

Air tergenang di seluruh permukaan tanah dan bunyi keras hujan terdengar dari genangan.

Hujan seperti ditumpahkan, saluran

Hubungan sifat hujan dengan intensitas curah hujan

Sifat hujan (keadaan curah hujan)

Intensitas curah hujan (mm)

Per jam Per 24 jam

Hujan sangat ringan Hujan ringan

Hujan normal Hujajn lebat Hujan sangat lebat

< 1 1 – 5 5 – 10 10 – 20

> 20

< 5 5 – 20 20 – 50 50 – 100

> 100

Ukuran, massa dan kecepatan jatuh butir hujan

Jenis Diameter Bola (mm)

Massa (mg)

Kecepatan Jatuh (m/dt)

Hujan Gerimis 0,15 0,0024 0,5

Hujan Halus 0,5 0,065 2,1

Hujan Normal Lemah

Deras

1 2

0,52 4,2

4,0 6,5

Hujan sangat deras 3 14 8,1

Pengukuran Hujan

 Untuk melakukan pengukuran hujan tersebut diperlukan alat pengukur hujan (raingauge)

 Dalam pemakaian terdapat dua jenis alat ukur hujan, yaitu :

1. Penakar hujan biasa (manual raingauge) 2. Penakar hujan otomatik (automatic raingauge)

Penakar Hujan Biasa (Manual Raingauge)

 Penakar hujan biasa terdiri dari bejana dan corong seluas 200 cm²yang dipasang setinggi 120 cm dari permukaan tanah. Pengukuran hujan jenis ini terdiri dari tiga bagian alat, yaitu : corong (orifice), bejana pengumpul dan batang ukur (deep stick).

Corong (orifice) Batang ukur

Bejana Tampung

Penakar Hujan Otomatik (automatic raingauge)

Dalam suatu analisis hujan lanjutan, umumnya tidak hanya diperlukan data hujan kumulatif harian saja, akan tetapi juga diperlukan agihan hujan jam-

jaman (hourly distribution) atau bahkan

yang lebih pendek lagi

ketentuan dari WMO (World Meteorological Organization)

 Penakar hujan ditempatkan pada lokasi sedemikian sehingga kecepatan angin di tempat tersebut sekecil mungkin dan terhindar dari pengaruh penangkapan air hujan oleh benda lain di sekitar alat penakar hujan

 Penempatan setasiun hujan hendaknya berjarak minimum empat kali tinggi rintangan terdekat

 Lokasi di suatu lereng yang miring ke satu arah tertentu hendaknya dihindarkan

 Penempatan corong penangkap hujan diusahakan dapat menghindari pengaruh percikan curah hujan ke dalam dan disekitar alat penakar sebaiknya ditanami rumput atau berupa kerikil, bukan lantai beton atau sejenisnya.

Pengujian Data Hujan

Langkah-langkah yang diperlukan dalam analisis hujan adalah :

1. Kelengkapan data

2. Kepanggahan data (consistency)

3. Cara analisis

KELENGKAPAN DATA

 membiarkan saja data yang hilang tersebut, karena dengan cara apapun data tersebut tidak akan dapat diketahui dengan tepat.

 Bila dipertimbangkan bahwa data tersebut mutlak diperlukan maka sebelum perhitungan dilakukan terlebih dahulu melengkapi data curah hujan yang hilang tersebut dengan berbagai cara.

Kelengkapan Data Pada Hujan DAS (Catchment Rainfall)

 Normal Ratio Method dan

 Reciprocal Method

A

B Krangga

n

Mendu Borobudut r

Dumet D

C G

F

E

Stasiun Pengukuran Hujan (Rainfall Station) Stasiun Pengukuran Tinggi Muka Air (AWLR Station)

Normal Ratio Method

dimana :

 PX = data hujan yang hilang (mm)

 N_X = hujan tahunan normal pada stasiun X (pada stasiun yang dicari)

 P_A, P_B, dan P_n = data hujan yang diketahui pada stasiun A, B, dan C

 N_A, N_B, dan N_n= hujan tahunan normal pada stasiun A, B, dan C

 



 

   



n n X B

B X A

A X

N P N N

P N N

P N

Px n 1 ...

Reciprocal Method

 dimana :

 P_X = data hujan yang hilang (mm)

 DXA, DXB, DXC = Jarak antara stasiun hujan X (yang data hujannya hilang) dengan stasiun hujan A, B, C

2 2

2

2 2

2

) (

1 )

( 1 )

( 1

) (

1 )

( 1 )

( 1

XC XB

XA

C XC

B XB

A XA

D D

D

D P D P

D P Px











KEPANGGAHAN DATA

Satu seri data hujan untuk satu stasiun

tertentu dimungkinkan sifatnya tidak

panggah (inconsistent). Data semacam

ini tidak bisa langsung dianalisis, karena

sebenarnya data didalamnya berasal

dari populasi data yang berbeda

Sebab ketidakpanggahan

• Alat ukur yang diganti dengan spesifikasi yang berbeda atau alat yang sama akan tetapi dipasang dengan patokan ukuran yang berbeda

• Alat ukur dipindahkan dari tempat semula akan tetapi secara administrasi nama stasiun tersebut tidak diubah, misalnya karena masih dalam satu desa yang sama

• Alat ukur sama, tempat tidak dipindahkan, akan tetapi lingkungan yang berubah, misalnya semula dipasang di tempat yang ideal (sesuai dengan syarat-syarat yang sudah dujelaskan pada bab terdahulu), kemudian berubah karena adanya bangunan atau pepohonan yang terlalu besar disekitarnya

Uji Kepanggahan

 Uji kepanggahan (konsistensi) data digunakan untuk mengetahui kepanggahan terhadap suatu seri data yang diperoleh. Cara

pengujian dapat dilakukan dengan

menggunakan analisis kurva ganda (double mass analysis)

 karena kekurangan jumlah stasiun sehingga dalam praktek hanya menggunakan minimum 3 stasiun acuan

double mass curve

Suatu seri data yang panggah, grafik akan membentuk garis lurus dengan landai (slope) tertentu.

0 5 10 15 20 25 30 35

0 10 20 30 40

Kum ulatif Hujan Stasiun X Kumulatif Rata-Rata Hujan dari Stasiun Sekitar

0 2 4 6 8 10 12 14 16

0 5 10 15 20 25

Kumulatif Hujan Stasiun X Kumulatif Hujan Rata-Rata dari Stasiun Sekitar

Suatu seri data yang tidak panggah, grafik

yang terbentuk suatu garis yang berubah

kelandaiannya pada suatu titik tertentu.

Faktor Koreksi

 Data yang tidak panggah dapat dikoreksi dengan mangalikan faktor koreksi sebesar :

 dengan :

 S1 = landai sesudah perubahan

 S2 = landai sebelum perubahan

2 1

S

 S



Contoh Uji Konsistensi

Tahun Curah Hujan

X Depok Sawangan Darmaga

1985 3164 2882 3164 3603

1986 3989 2891 3989 4234

1987 2437 2093 2437 3488.9

1988 2368 2167 2368 3173.6

1989 2352 2360 2352 3998.6

1990 2189 2928 2189 4455.3

1991 1577 2348 1577 3145.1

1992 2487 2487 2487 4777.6

1993 1985 2074 1985 4279.7

1994 1592 2348 1592 4153.4

1995 2156 3163 2156 4514.7

1996 2290 2959 2290 4721.2

Langkah-langkah

1. Hitung Hujan Rerata dari sta Depok, Sawangan dan Darmaga

2. Hitung nilai kumulatif stasiun yang dicari (sta X)

3. Hitung nilai kumulatif dari sta Depok, Sawangan dan Darmaga

4. Gambar Grafik hubungan langkap (2) dan (3) 5. Perbandingan kemiringan baru dan lama 6. Data sebelum grafik patah dikoreksi dengan

faktor pada langkah (5)

Menentukan Kumulatif Hujan

Rata-rata 3 stasiun (depok, sawangan dan

darmaga) Kumulatif Sta X

Kumulatif 3 Stasiun (depok, sawangan dan

darmaga)

3216 3164 3216

3705 7153 6921

2673 9590 9594

2570 11958 12164

2904 14310 15067

3191 16499 18258

2357 18076 20615

3251 20563 23865

2780 22548 26645

2698 24140 29342

3278 26296 32620

3323 28586 35944

3272 33004 41278

Grafik Hubungan Hujan Kumulatif

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

3216 6921 9594 12164 15067 18258 20615 23865 26645 29342 32620 35944 38005 41278

ANALISIS HUJAN DAS

Beberapa cara yang bisa digunakan untuk menghitung hujan DAS adalah

 cara rerata aljabar,

 polygon thiessen dan

 isohyet

Rerata Aljabar/Rata-rata Aljabar

Salah satu cara sederhana uintuk menghitung ketebalan hujan rerata pada suatu DAS adalah cara- cara aljabar atau rerata hitung (arithmetic mean)

dimana :

x_C = Hujan DAS pada tahun/bulan tertentu n = jumlah stasiun dalam DAS

x_Ax_Bx_Dx_Ex_Fx_G= tinggi hujan pada stasiun A, B, D, E, F, dan G pada tahun yang sama

n

x x x x x x

x

_DAS

x

^A



^B



^C



^D



^E



^F



^G



Polygon Thiessen (Thiessen Polygon Method)

Stasiun P_i ΔA _i= ΔA / A _i.P_i

1 2 3 4 5 = 2 x 4

A P_A A_A _A _A.P_A

B P_B A_B _B _B.P_B

C P_C A_C _C _C.P_C

D P_D A_D _D _D.P_D

E P_E A_E _E _E.P_E

F P_F A_F _F _F.P_F

G P_G A_G _G _G.P_G

A =  ΔA   .P

A

B D

C F

G

E

Stasiun Pengukuran Hujan (Rainfall Station)

A_A AC

AD

AB

AG

A_F

A_E

A

B D

C F

G

E

Cara Isohyet ( Isohyet Method )

Stasiun P_i ΔA _i= ΔA / A _i.P_i

1 2 3 4 5 = 2 x 4

I P₁ A₁ ₁ ₁.P₁

II P₂ A₂ ₂ ₂.P₂

III P₃ A₃ ₃ ₃.P₃

IV P₄ A₄ ₄ ₄.P₄

V P₅ A₅ ₅ ₅.P₅

VI P₆ A₆ ₆ ₆.P₆

A =  ΔA   .P

Stasiun Pengukuran Hujan (Rainfall Station)

A

B D

C F

G

A5.P5 E A6.P6

A₄.P₄

A₃.P₃

A2.P2

A1.P1

P5= (PE+ PF) / 2

Kesimpulan Analisis Hujan DAS

 Cara I (Rerata Aljabar) : paling mudah dan sederhana tetapi hasilnya tidak teliti. hanya baik digunakan pada daerah yang relatif datar, serta jaringan pengukuran hujan teratur dan data dari masing-masing stasiun tidak jauh berbeda dari angka rata- ratanya.

 Cara II (Polygon Thiesesen) : memberikan hasil yang lebih baik dengan memperhatikan daerah yang mempengaruhi dari masing-masing stasiun, tetapi kerugian/kelemahan cara ini adalah kurang fleksibel apabila terjadi perubahan jumlah stasiun.

 Cara III (Isohyet) : cara yang terbaik, yang memungkinkan seseorang memasukkan ilmu dan pengalamannya dalam menggambarkan garis isohet, sehingga pengaruh distribusi hujan dapat dimasukkan.