UAS
Hidrologi Terapan Nama: Michael Franklin Sitinjak
NIM: 19209001
Kelas: Teknik Sipil A
SOAL 1: BUAT RINGKASAN
1. HUJAN RENCANA PERIODE ULANG 2. HIDROGRAF BANJIR
3. ANALISIS FREKUENSI
4. PENGUAPAN DAN INFILTRASI 5. HIDROGRAF BANJIR RENCANA SOAL II: BUAT SOAL DAN JAWAB PADA VIDIO:
A. CURAH HUJAN KAWASAN, B. HUJAN ATAU PRESIPITASI,
C. TEORI KALSIK HIDROGRAF SATUAN
D. PENELUSURAN ALIRAN
Soal 1 Membuat Ringkasan
1. HUJAN RENCANA PERIODE ULANG
Data hujan merupakan bagian dari data hidrologi yang penting untuk analisis-analisis dalam berbagai macam perencanaan. Dalam pengelolaan daerah aliran sungai (DAS) juga
diperlukan data hujan yang jatuh di suatu DAS sebagai bahan pertimbangan dalam
pengelolaan. Data-data hujan yang terkumpul dari hasil perekaman suatu stasiun hujan dapat digunakan untuk memprediksi curah hujan rencana tahunan yang akan datang. Curah hujan rencana merupakan estimasi hujan yang akan terjadi pada suatu DAS. Untuk menghitung hujan rencana tahunan dapat di cari menggunakan metode distribus Gumbel, Log Pearson Type III, Probabilitas Normal dan Probabilitas Log Normal.
Analisi hujan rencana tahunan pada pembahasan ini menggunakan metode distribusi Gumbel.
Cara yang di gunakan untuk menentukan besarnya hujan rencana pada metode ini biasanya digunakan untuk analisis limpasan permukaan dan frekuensi banjir pada suatu DAS. Data yang dihasilkan menggunakan metode ini berupa data curah hujan maksimum periode tahunan. Hujan maksimum merupakan data yang penting diketahui karena merupakan salah satu karakteristik faktor yang dapat menyebabkan banjir maksimum pada suatu DAS. Data curah hujan maksimum juga dapat digunakan untuk menentukan rencana bangunan
pengendali hujan pada suatu sungai. Data hujan periode tahunan juga bermanfaat untuk perancangan desain bendungan, jaringan irigasi, saluran drainase dan sebagainya.Berikut ini merupakan rumus perhitungan analisis hujan rencana dengan metode distribusi Gumbel yang di adobsi dari buku (Loebis, 1984).
Menghitung standar deviasi dari data curah hujan yang terekam di stasiun hujan setempat dengan rumus sebagai berikut ini.
Sx=
√ ∑i=1n (n−1Xi−Xr)2
Keterangan
Sx= Standar Deviasi
Xi= Curah Hujan Rata-Rata
Xr= Rata- Rata Curah hujan Maksimum N= Jumlah Data
Menghitung nilai faktor frekuensi (K) dari data curah hujan yang terekam di stasiun hujan setempat dengan rumus sebagai berikut ini.
K=Yt−Yn sn
Keterangan
K= Faktor frekuensi
Yn= Harga rata-rata reduce variate
Sr= Reduced standard deviation Yt= Reduced variated
Menghitung hujan menggunakan rencana periode ulang tahunan dengan rumus sebagai berikut ini.
Xt=Xr+(K.5x)
Keterangan
Xt= Rencana Curah Hujan Tahunan Xr= Rata-rata Curah Hujan maksimum K= Faktor frekuensi
Sx= Standar Deviasi
untuk lebih memudahkan dalam pemahaman perhitungan disediakan data hujan latihan seperti yang disajikan pada Tabel 1. Pengolah data di lakukan menggunakan Microsoft Excel.
Berikut data dan tahapan pengerjaan data hujan rencana tahunan.
1. Hitung curah hujan maksimum tahunan sebagai nilai Xi, dengan cara mencari curah hujan bulanan tertinggi dalam periode 1 tahun.
2. Hitung curah hujan rata-rata (Xi) periode 2000-2019.
3. Hitung Standar Deviasi (Sx) dengan tahapan sebagai berikut ini.
Hitung jumlah (Xi-Xr)
2sebagai nilai ∑
Hitung jumlah data n kemudian dikurangi 1 sebagai nilai n-1
Menghitung nilai standar deviasi dengan rumus berikut ini.
Sx=
1. Menentukan nilai Yt, Yn, dan Sn untuk menghitung faktor frekuensi (K) √ ∑
i=1n (n−1Xi−Xr)22. Menghitung nilai Yn dengan melihat pada tabel Reduce Mean (Yn) metode gumbel.
Angka vertikal merupakan satuan puluhan dan angka hrizontal merupakan angka satuan. Apabila jumlah data 20 (n = 20), maka nilai Yn=0,5236.
3. Menghitung nilai Sn dengan melihat pada tabel Reduce Standard deviation metode Gumbel. Angka vertikal merupakan satuan puluhan dan angka hrizontal merupakan angka satuan. Apabila jumlah data 20 (n = 20), maka nilai Yn=1,0628.
4. Menghitung nilai Yt dengan rumus sebagai berikut ini.
Yt=−¿
[
−¿Tr−1Tr]
Keterangan
Yt= reduced variated
-In= Logaritma natural
1 (−x)Tr= Waktu periode Rencana Hujan
Hitung nilai K dari hasil penentuan nilai Yt, Yn, dan Sn dengan memasukan rumus sebagai berikut ini
K=Yt−Yn Sn
Keterangan
K= Faktor Frekuensi Yt= Reduced Variated Yn= Reduce mean
Sn= Reduce Standard Deviation
Menentukan periode hujan rencana tahunan misalnya periode 2 tahun, 4 tahun, 6 tahun, 8 tahun dan 10 tahun.
Hitung rencana hujan rata-rata tahunan dengan rumus sebagai berikut ini.
Xt=Xr+(K . Sx)
Keterangan
Xt= Curah hujan rencana dengan periode T tahun Xr= Rata-rata curah hujan maksimum
K= Faktor frekuensi
Sx= Standar deviasi
2. Hidrograf Banjir
Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) SCS a. Penentuan Hidrograf Satuan
Kriteria penentuan hidrofraf satuan sebagai berikut:
1.data yang digunakan adalah data hujan harian;
2.baseflow dianggap 5 mm;
3.penentuan hidrograf limpasan langsung;
4.penentuan tinggi limpasan langsung; dan
5.menghitung hujan efektif dengan metode hidrograf satuan sintetik SCS.
b. Penentuan Debit Banjir Rancangan
Untuk penentuan debit banjir rancangan langkah-langkah yang dilakukan ialah:
1.menentukan hujan efektif dengan metode hidrograf satuan sintetik SCS;
2.menentukan hujan rancangan DAS masing-masing kala ulang dengan menggunakan analisis frekuensi;
3.menentukan distribusi hujan rancangan dengan pola hujan rerata; dan
4.menentukan banjir rancangan dari masing-masing hujan efektif dari metode hidrograf satuan sintetik SCS.
Metode hidrograf satuan sintetik dikembangkan di Amerika Serikat oleh Victor Mockus pada tahun 1972. Ordinat debit merupakan rasio antara debit (q) dengan debit puncak (qp) dan absis waktu merupakan rasio antara waktu (t) dan waktu puncak(tp), dimana waktu naik (Tp) dapat diekspresikan sebagai bagian dari waktu puncak tp dan lamanya hujan efektif tr.
Dari analasis peta DAS sungai, dapat diketahui beberapa hal penting yang nantinya digunakan dalam menentukan bentuk hidrograf satuan itu yaitu Time Lag (TL), Waktu Puncak (Tp) dan Waktu Dasar (Tb).
a. Data Karakteristik Fisik DAS Data yang diperlukan untuk menghitung HSS SCS yaitu antara lain luas DAS, kemiringan sungai dan panjang sungai.
b. Waktu Puncak (Tp) dan Waktu Dasar (Tb) Rumus yang digunakan untuk menentukan time lag rumus dari Snyder (dengan Lc = 1/2L dan n=0,3) yaitu sebagai berikut:
TL = Ct (L.Lc) n TL = Ct (L.Lc) 030 Dimana :
Ct = koefisien penyesuaian waktu (biasanya dipakai 1) TL = time lag (jam)
L = panjang sungai utama (km)
Lc = jarak titik berat ke outlet (km) Untuk durasi hujan satuan Tr (4 jam), maka waktu puncak HSS SCS didefinisikan sebagai berikut:
Tp=
(
tr2 +TL)
Selanjutnya berdasarkan koordinat tidak berdimensi dari hidrograf satuan SCS, waktu Dasar Hidrograf Satuan (Tb) didefinisikan sebagai berikut:
Tb = 5. Tr
c. Debit Puncak Jika waktu puncak dan waktu dasar diketahui, maka debit puncak hidrograf satuan sintetis akibat tinggi hujan satu satuan R = 1 mm yang jatuh selama durasihujan satu satuan Tr = 4 jam, dapat dihitung sebagai berikut:
Qp=0,2083.A Tp Dimana:
Qp = debit puncak (m3 /dtk) A = Luas sungai (km) Tp = waktu puncak (jam)
3.Analisis Frekuensi
A. Pendahuluan
Analisis frekuensi merupakan prakiraan dalam arti memperoleh probabilitas untuk terjadinya suatu peristiwa hidrologi dalam bentuk debit / cruah hujan rencana yang berfungsi sebagai dasar perhitungan perencanaan hidrologi untuk antisipasi setiap kemungkinan yang akan terjadi.
Curah Hujan Kawasan → Analisis Frekuensi → Curah Hujan Rencana
Hujan Rencana merupakan kemungkinan tinggi hujan yang terjadi dalam kala ulang tertentu sebagai hasil dari suatu rangkaian analisis hidrologi yang biasa disebut dengan
Analisis Frekuensi
Tujuan analisis frekuensi data hidrologi adalah mencari hubungan antara besarnya kejadian ekstrim terhadap frekuensi kejadian dengan menggunakan distribusi probabilitas/kemungkinan.
B. Curah Hujan Rata-Rata Nilai Rata-Rata
X´ =
∑
Xin Dimana :
X´ = nilai rata-rata curah hujan
Xi= nilai pengukuran dari suatu curah hujan ke 1 n = jumlah data hujan
C. Standard Deviasi
Apabila penyebaran data sangat besar terhadap nilai rata-rata, maka nilai standar deviasi (Sd) akan besar, akan tetapi apabila penyebaran data sangat kecil terhadap nilai rata-rata, maka Sd akan kecil. Standar deviasi dapat dihitung dengan rumus :
Sd=
√ ∑i=1n {n−1Xi− ´X}2
Dimana :
Sd= Standar Deviasi curah hujan X´ = Nilai rata-rata hujan
Xi= nilai pengukuran dari suatu curah hujan ke 1 n = jumlah data hujan
D. Koefisien Variasi
Koefisien variasi (coefficient of variation) adalah nilai perbandingan antara standar deviasi dengan nilai rata-rata dari suatu sebaran
Cv=Sd X´ Dimana :
Cv = Koefisien Variasi Curah hujan Sd= Standar Deviasi Curah Hujan
X´ = Nilai rata-rata hujan
E. Koefisien Skewness/Kemencengan
Koefisien kemencengan (coefficient of skewness) adalah suatu nilai yang menunjukkan derajat ketidak simetrisan (assymetry) dari suatu bentuk distribusi.Besarnya koefisien kemencengan (coefficient of skewness) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut ini :
Untuk populasi Cs=∝ σ3 Untuk Sampel Cs= a
Sd3
∝=1 n
∑
i=1 n
(Xi−μ)3
a= n
(n−1)(n−2)
∑
i=1 n
(
Xi− ´X)
3Dimana
Cs= Koefisien kemencengan curah hujan Ϭ= Standar deviasi dari populasi curah hujan Sd=Standar deviasi dari sampel curah hujan
μ =nilai rata-rata dari data populasi curah hujan X´ =nilai rata-rata dari data sampel curah hujan Xi=curah hujan ke i
n=Jumlah data curah hujan a,α= parameter kemencengan
F. Koefisien Kurtois
Koefisien kurtosis adalah suatu nilai yang menunjukkan keruncingan dari bentuk kurva distribusi, yang umumnya dibandingkan dengan distribusi normal. Koefisien kurtosis digunakan untuk menentukan keruncingan kurva distribusi, dan dapat dirumuskan sebagai berikut :
Ck= 1 n
∑
i=1 n
(Xi− ´X)4
Sd4 Dimana
Ck= Koefisien kurtois curah Hujan n= Jumlah data curah hujan Xi= Curah hujan Ke i
X= nilai rata-rata dari dat sampel Sd= Standar Deviasi
4. Penguapan dan Infiltrasi
A. Penguapan 1. Pendahuluan
Penguapan adalah proses berubahnya bentuk zat cair (air) menjadi gas (uap air) dan masuk ek atmosfer.
EVAPORASI (𝐸�) penguapan yang terjadi dari permukaan air seperti laut, danau, sungai, genangan di permukaan tanah dan permukaan air tanah INTERSEPSI penguapan yang terjadi dari permukaan tanaman.
TRANSPIRASI (𝐸�) penguapan melalui tanaman, dimana air tanah diserap oleh akar tanamann yang kemudian di alirkan oleh batang sampai ke permukaan daun lalu menguap ke atmosfer.
EVAPOTRANSPIRASI penguapan yang terjadi yang terjadi di permukaan lahan meliputi permukaan tanah dan tanaman yang tumbuh di permukaan tersebut.
2. Proses Penguapan
Proses evaporasi juga diimbangi oleh adanya kondensasi yaitu perpindahan molekul udara ke dalam air. Dengan demikian proses evaporasi dan kondensasi terjadi bersamaan & terus menerus. Laju evaporasi adalah laju neto antara evaporasi dan kondensasi yang sebanding dengan perbedaan tekanan uap air dipermukaan air & tekanan uap air di udara di atasnya.
3. Pengukuran Penguapan Pendekatan Teoritik
Beberapa pendekatan teoritik yang digunakan dalam memperkirakan besaran evaporasi
Persamaan Empirik(Empirical Equation)
Keseimbangan air (Water Balance Method)
Aerodynamic Method
Energy Balance method
Combination Method
Priestley-Taylor Method
Keseimbangan air (Water Balance Method)
Secara teoritik, cara ini merupakan cara terbaik untuk menghitung besar evaporasi, karena semua unsur yang perlu diukur batasannya jelas.
+¿∆ S I=O¿
Dengan
I= Masukan(Inflow) O= Keluaran (Outflow)
∆S= Perubahan tampungan(Change in Storage)
6. Hidrograf Banjir Rencana
A. Pendahuluan
Debit banjir rancangan adalah debit banjir maksimum yang mungkin terjadi pada suatu daerah dengan peluang kejadian tertentu. Untuk menaksir banjir rancangan digunakan cara hidrograf banjir yang didasarkan oleh parameter dan karakteristik daerah pengalirannya. Teori hidrograf banjir merupakan suatu cara perhitungan yang relatif sederhana dan cukup teliti. Hidrograf adalah grafik yang
menunjukan hubungan antara debit dan waktu kejadian banjir. Perencanaan bangunan air diperlukan bahan masukan berupa perkiraan besarnya debit banjir. Estimasi tersebut seharusnya didasarkan pada metode yang tepat sehingga dapat menghasilkan perkiraan banjir yang sesuai dengan kondisi
sebenarnya. Setiap daerah aliran sungai (DAS) memiliki karakteristik pengaliran yang sangat berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya bentuk topografi daerah aliran sungai, tata guna lahan, tipologi sungai (panjang, jumlah dan kemiringan), tinggi dan durasi curah hujan daerah. Beberapa
metode perhitungan hidrograf satuan sintesis (HSS) yang ada diantaranya Metode Nakayasu, Snyder dan Gama I tidak selalu cocok digunakan pada setiap daerah aliran sungai (DAS). Maka dalam menentukan metode yang akan dipilih dan digunakan dalam perhitungan hidrograf satuan sintesis (HSS) pada suatu daerah aliran sungai (DAS) perlu dilakukan perbandingan antara hasil pengukuran debit lapangan dengan hasil perhitungan hidrograf banjir dari metode-metode yang ada, selanjutnya dengan menggunakan parameter statistik berupa koefisien korelasi (R) dapat diperoleh hasil metode manakah yang memiliki hubungan paling dekat dengan hasil pengukuran debit lapangan. Daerah aliran sungai (DAS) Bedadung dengan luas 499,5 km2 merupakan DAS yang paling besar di wilayah paling timur Pulau Jawa yang secara administrasi terletak di Kabupaten Jember. Disamping sebagai DAS yang cukup besar, DAS Bedadung juga terdapat banyak bangunan peninggi muka air berupa Bendung. Perhitungan debit banjir rencana yang akurat sangatlah diperlukan di wilayah DAS ini guna keperluan perencanaan, perbaikan bangunan air yang ada khususnya yang hancur saat terjadi bencana banjir pada tahun 2007 dan tahun 2009. Hasil kajian yang dilakukan oleh peneliti pada tahun 2009 [1], menunjukkan bahwa dari beberapa metode perhitungan hidrograf satuan sintesis (HSS) yang ada ternyata Metode Nakayasu memiliki koefisien korelasi yang cukup besar yaitu 0,80 (80%) yang berarti metode ini memiliki hubungan yang cukup dekat dengan hasil pengamatan debit banjir lapangan. Untuk mendapatkan nilai akurasi yang cukup baik dan mendekati kondisi lapangan, selanjutnya pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Bedadung dilakukan kajian model perhitungan debit banjir rencana dengan Metode Nakayasu.
B. Metode
Adapun tahapan penelitian yang dilakukan sebagai berikut : 1. Uji konsistensi data hujan dengan Metode Kurva Massa Ganda.
2. Perhitungan curah hujan rerata daerah dengan Metode Polygon Theissen.
3. Uji kesesuaian distribusi data hujan.
4. Perhitungan curah hujan rencana Metode Log Pearson III.
5. Perhitungan intensitas hujan Metode Mononobe dan koefisien pengaliran.
6. Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Nakayasu dan Hidrograf Banjir rencana dengan berbagai kala ulang.
7. Pembuatan Model Hidrograf Banjir.
8. Penentuan dan penetapan variabel yang mempengaruhi model (variabel bebas dan variabel terikat).
9. Simulasi dan uji keandalan model.
10. Kesimpulan.
Soal 2 Membuat Pertanyaan beserta Jawabannya
A. Curah Hujan Kawasan
1. Apa kekurangan perhitungan area Rainfall dengan Poligon Thiessen?
Kekurangannya adalah ketelitian data sangat ditentukan oleh pemilihan wilayah terkait ketinggian dan luasan yang dapat merepresentasikan data dengan baik.
2. Mengapa di setiap wilayah curah hujan tidak merata di permukaan bumi?
Jawabannya bisa karena faktor jarak dari sumber penguapan, perbedaan suhu, arah angin, ketinggian tempat, pengaruh lokasi, dan deretan pegunungan
B. Hujan Dan Presipitasi
1. Apa Dampak negatif Presipitasi?
I. Pencemaran air di mana-mana, yang akan memengaruhi kualitas air minum atau air untuk kebutuhan lain manusia.
II. Kekurangan air bersih dan sanitasi, yang kemudian juga akan menurunkan kualitas hidup manusia.
III. Hilangnya keanekaragaman hayati, termasuk bertambahnya jenis tanaman maupun hewan yang dikategorikan sebagai ‘terancam punah’.
IV. Terjadi kekeringan dan banjir, yang merupakan dampak langsung dari hilangnya beberapa jenis tumbuhan sebagai penahan air hujan hasil daur air.
V. Konflik air akibat kurangnya ketersediaan air bersih di muka bumi
C. Teori klasik Hidrograf Satuan
1. Bagaimana Terjadinya Teori Klasik Hidrograf?
Teori klasik hidrograf satuan berasal dari hubungan antara hujan efektif dengan limpasan langsung.
Hubungan tersebut merupakan salah satu komponen model watershed yang umum.
D. Penelusuran Aliran
1. Apa yang dimaksud dengan penelusuran aliran?
Penelusuran aliran adalah prosedur untuk menentukan waktu dan besaran aliran pada suatu titik pengaliran dengan menggunakan hidrograf yang diketahui atau diasumsikan dari satu atau lebih titik di hulunya. Jika aliran tersebut adalah aliran banjir, maka prosedurnya disebut penelusuran banjir
