PROJECT BASED LEARNING
SI-2231 REKAYASA HIDROLOGI
Diajukan sebagai salah satu syarat kelulusan
Mata Kuliah Rekayasa Hidrologi
Disusun Oleh:
Muhammad Fadly Alfarizi
122210042
Asisten
Exa Achwaddah
121210071
KELOMPOK KEAHLIAN
REKAYASA SUMBER DAYA AIR
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNOLOGI INFRASTRUKTUR DAN KEWILAYAHAN
INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA
2024
DAFTAR ISI
COVER ................................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii
LEMBAR ACC JILID ......................................................................................... iii
LEMBAR ASISTENSI ........................................................................................ iv
LEMBAR SOAL ................................................................................................... v
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi
DAFTAR ISI .......................................................................................................... 2
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix
DAFTAR GRAFIK ............................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2.
Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3.
Maksud dan Tujuan ....................................................................... 3
1.4.
Ruang Lingkup .............................................................................. 4
1.5.
Sistematika Penulisan ................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
Hidrologi ....................................................................................... 6
2.2.
Hidraulika ...................................................................................... 7
2.3.
Perhitungan Curah Hujan Wilayah ............................................... 8
2.3.1. Metode Rata-Rata Aljabar ................................................. 9
2.3.2. Metode Polygon Thiessen ............................................... 10
2.3.3. Metode Isohyet ................................................................ 11
2.4.
Analisis Frekuensi ....................................................................... 12
2.4.1. Distribusi Normal ............................................................ 13
2.4.2. Distribusi Log Normal .................................................... 14
2.4.3. Distribusi Log Pearson III............................................... 15
2.4.4. Distribusi Gumbel ........................................................... 16
2.4.5. Uji Chi-Square ................................................................ 17
2.4.6. Uji Smirnov Kolmogorov ................................................ 18
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
2.5.
Intensitas Curah Hujan ................................................................ 19
2.5.1. Metode Mononobe........................................................... 20
2.5.2. Metode Talbot ................................................................. 21
2.5.3. Metode Shearman ........................................................... 22
2.6.
Debit Rencana ............................................................................. 23
BAB III METODOLOGI
3.1.
Soal Tugas Besar ......................................................................... 24
3.2.
Peta DAS dan Metode Pengerjaan .............................................. 25
3.3.
Flowchart .................................................................................... 26
BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAM
4.1.
Analisis Perhitungan Thiessen dan Isohyet ................................. 27
4.2.
Analisis Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan .................... 28
4.3.
Analisis Distribusi Frekuensi ...................................................... 29
4.4.
Uji Kecocokan Distribusi ............................................................ 30
4.5.
Analisis Curah Hujan .................................................................. 31
4.6.
Analisis Intensitas Hujan dan Kurva IDF ................................... 32
4.7.
Analisis Debit .............................................................................. 33
BAB V PENUTUP
5.1.
Kesimpulan ................................................................................. 34
5.2.
Saran............................................................................................ 35
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air merupakan sumber daya yang sangat berharga dan diperlukan bagi kehidupan
manusia dalam kehidupan sehari-hari. Selain fungsi biologisnya, air juga dapat
bergerak, berpindah dan menyesuaikan bentuknya tergantung pada wadahnya. Air
dapat mempunyai energi yang besar, misalnya air hujan yang jatuh ke permukaan
tanah dapat menyebabkan erosi karena pancaran air membuat tanah menjadi
keropos. Air dalam jumlah banyak akan membawa material lepas ke dalam erosi
lempengan. Di beberapa tempat, erosi dapat berubah menjadi erosi parit dan erosi
lembah. Selain itu, air dalam jumlah besar dapat menjadi limpasan permukaan
sehingga menyebabkan banjir
Siklus air (hidrologi) adalah salah satu konsep dasar dalam biogeokimia yang
menggambarkan proses perubahan wujud air, pergerakan aliran air, dan ragam jenis
air yang mengikuti suatu siklus keseimbangan yang terjadi di lingkungan alam.
Proses siklus hidrologi ini terdiri dari beberapa tahapan yaitu: proses penguapan,
proses evapotranspirasi, proses hujan, proses aliran air, proses pengendapan air
tanah, dan proses air tanah ke laut.(Syahputra & Arifitama, 2018)
Air secara alami mengalir dari hulu ke hilir, dari daerah yang lebih tinggi ke daerah
yang lebih rendah. air mengalir diatas permukaan tanah namun air juga mengalir
di dalam tanah. di dalam lingkungan alam, proses, perubahan ujud, gerakan aliran
air (di permukaan tanah, di dalam tanah, dan di udara) mengikuti suatu siklus
keseimbangan yang dikenal dengan siklus hidrologi (Kodatie,2010). Siklus
Hidrologi adalah siklus air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer kebumi dan
kembali
ke
atmosfer
melalui
kondensasi,
transpirasi.(ANNISA SALSABILA, 2017)
presipitasi,
evaporasi,
dan
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam Project Based Learning ini adalah sebagai berikut:
1.
Bagaimana menghitung distribusi curah hujan dengan menggunakan metode
Thiessen dan Isohyet?
2.
Bagaimana cara menghitung curah hujan harian maksimum tahunan
berdasarkan hujan rata-rata daerah dengan menggunakan metode Thiessen
atau metode Isohyet?
3.
Bagaimana cara menentukan jenis distribusi frekuensi dengan menggunakan
distribusi Normal, Log Normal, Gumbel, dan Log Pearson III?
4.
Bagaimana cara menganalisis uji kecocokan distribusi frekuensi dengan
menggunakan metode Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov?
5.
Bagaimana cara menghitung curah hujan berdasarkan distribusi yang cocok
dengan kala ulang?
6.
Bagaimana cara menganalisis intensitas hujan dankurva IDF dengan metode
Mononobe, Talbot, dan Shearman?
7.
Bagaimana cara menganalisis debit dengan kala ulang dengan menggunakan
metode rasional Q2-Q100?
1.3
Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dan tujuan dalam Project Based Learning ini adalah sebagai
berikut:
1.
Mengetahui curah hujan rata-rata daerah dengan menggunakan metode
Thiessen dan Isohyet.
2.
Mengetahui curah hujan harian maksimum tahunan berdasarkan hujan
rata-rata daerah dengan menggunakan metode Thiessen atau metode Isohyet.
3.
Dapat menentukan jenis distribusi frekuensi dengan menggunakan distribusi
Normal, Log Normal, Gumbel dan Log Pearson III.
4.
Mengetahui distribusi frekuensi dengan menggunakan metode Chi-Square
dan Smirnov-Kolmogorov.
5.
Memahami cara menghitung curah hujan berdasarkan distribusi yang cocok
dengan kala ulang.
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
5
6.
Mengetahui intensitas hujan dengan menggunakan metode Mononobe,
Talbot, dan Shearman.
7.
Mengetahui debit rencana setiap kala ulang tertentu menggunakan metode
rasional.
1.4
Ruang Lingkup
Adapun ruang lingkup dari Project Based Learning ini adalah sebagai berikut:
1.
Peta yang digunakan adalah peta DAS B
2.
Data yang dikaji dari data DAS Kabupaten Lampung Selatan adalah data
curah hujan yang diambil dari data bulanan pada tahun 1986-2005 pada 5 Pos
Hujan (PH), yaitu PH-010-Penengahan, PH-019-Way Ketibung Sd. Mulyo,
PH-031-Way Pisang, PH-032-Bumi Sari, dan PH-033-Negara Ratu.
3.
Penentuan debit hujan dengan metode rasional pada tahun 1986-2005.
4.
Penentuan luas Daerah Aliran Sungai (DAS) dan curah hujan rata-rata suatu
wilayah dengan menggunakan metode Thiessen dan Isohyet.
5.
Penentuan distribusi frekuensi curah hujan dengan menggunakan empat
metode yaitu Normal, Log Normal, Gumbel, dan Log Pearson III.
6.
Pengujian kecocokan curah hujan dengan menggunakan uji Chi-Square dan
uji Smirnov-Kolmogorov.
7.
Penentuan intensitas curah hujan dengan metode Mononobe, Talbot, dan,
Shearman.
1.5
Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan pada Project Based Learning ini adalah sebagai
berikut:
1.
BAB I PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, maksud dan tujuan,
ruang lingkup dan sistematika penulisan.
2.
BAB II LANDASAN TEORI
Dalam bab ini berisikan landasan teori yang menjelaskan mengenai
pengertian hidrologi dan curah hujan secara keseluruhan.
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
3.
BAB III METODELOGI
Dalam bab ini berisikan soal, data, dan peta yang digunakan, serta berisi
beberapa metodologi yang menyertakan flowchart, untuk melakukan
penelitian seperti peta DAS.
4.
BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAN
Dalam bab ini akan berisikan perhitungan dari Project Based Learning serta
hasil dari penelitian dan juga analisis Project Based Learning
5.
BAB V PENUTUP
Dalam bab ini akan berisikan kesimpulan dan saran yang didapatkan
sebelumnya.
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
7
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Hidrologi
Hidrologi adalah salah satu cabang ilmu yang mencakup mekanisme sistematis yang
berkaitan dengan air di bumi dan Pengertian Hidrologi adalah ilmu yang membahas
tentang air dan hubungannya dengan ruang dan waktu serta kuantitas dan kualitas
air di bumi. dan juga mencakup proses hidrologi, transportasi, distribusi, sirkulasi
cadangan, eksplorasi, pengembangan dan pengelolaan.
Hidrologi adalah suatu ilmu yang menjelaskan tentang kehadiran dan pergerakan
air alam bumi ini, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air. Siklus hidrologi
atau siklus air adalah proses pergerakan molekul air yang berlangsung secara terus
menerus dari bumi ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi. Pergerakan air laut ke
udara, kemudian jatuh ke permukaan tanah lagi sebagai hujan atau bentuk
presipitasi lain, dan akhirnya mengalir ke laut kembali. Bidang hidrologi meliputi
hidrometeorologi, hidrologi air permukaan, hidrogeologi, pengelolaan limbah dan
kualitas air, dimana air memegang peranan penting. Meliputi berbagai bentuk air
yang menyangkut perubahan-perubahannya Antara lain keadaan air, padat, dan gas
dalam atmosfer, di bawah dan di atas permukaan tanah. Di dalamnya terdapat
permukaan air laut yang merupakan sumber penyimpanan air yang mengaktifkan
penghidupan di planet bumi kita ini
Suatu sistem DAS menjadi model-model hidrologi DAS. Hal ini telah dirasakan
kebutuhan akan teknik pemodelan hidrologi yang mampu mengevaluasi dan
menduga secara cepat dampak hidrologi dari perubahan dan tindakan pengelolaan
tertentu yang terjadi di dalam suatu DAS. Model hidrologi demikian akan
merupakan dasar bagi teknologi pengelolaan DAS yang rasional, efektif dan
efisien, yaitu dengan kemampuan eksperimentasi dan simulasi dengan
komputer.(Budi Harsoyo, 2015)
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
2.2
Hidraulika
Menurut bahasa hidraulika adalah ilmu yang mempelajari tentang berbagai gerak
dan kesetimbangan zat cair. Hidraulika didefinisikan memiliki sifat bergerak
melalui air atau cairan: gerakan oleh energi hidrolik. Yang kami maksud dengan
hidrolika adalah bagian-bagian mesin atau instalasi tempat berbagai proses hidrolik
berlangsung. Untuk , salah satu instalasi atau mesin tersebut adalah pompa
kebakaran , tempat berlangsungnya proses hidrolik. Pompa fire hydrant adalah suatu
alat yang digunakan untuk mengangkat air secara otomatis dari posisi yang rendah
ke posisi yang lebih tinggi dengan menggunakan energi yang berasal dari air itu
sendiri. Alat sederhana dan efektif ini digunakan dalam kondisi sesuai dengan
kondisi yang diperlukan untuk proses kerja. Gaya dinamis berupa tekanan dinamis
yang ditimbulkan oleh gaya air yang meluncur dari atas. Tekanan air kemudian
diubah menjadi gaya untuk mengangkat air ke target yang lebih tinggi.
Heavy equipment atau Alat berat adalah alat yang di gunakan oleh manusia untuk
membantu mengerjakan pekerjaan yang berat/susah. Alat berat biasanya digunakan
pada pertambangan, pembangunnan kota (bangunan), kehutanan, dan lain lain.
Untuk karena itu penulis melakukan analisa pada alat berat yaitu “attachment
excavator KOMATSU PC 200”. Pada dasar nya excavator merupakan sebuah
alat/machine yang digunakan untuk menggali, memuat dan memindahkan material
dari satu tempat ke tempat lain. Dalam dunia alat berat pada hal ini unit excavator,
proses memindahakan material dari satu tempat ke tempat lain membutuhkan
operasi dari berbagai macam attachment yang ada pada sebuah unit excavator.
Operasi
attachment
excavator
sangat
dipengaruhi
oleh
besarnya
daya
hidraulik.(Gilang Listyo Effendy, 2020)
2.3
Perhitungan Curah Hujan dan Wilayah
Data curah hujan merupakan informasi mengenai banyaknya hujan yang terjadi
pada suatu wilayah selama kurun waktu tertentu. Data curah hujan biasanya
dikumpulkan dan dilaporkan oleh stasiun cuaca dalam satuan milimeter per satuan
waktu, seperti milimeter per jam, per hari, per bulan, atau per tahun. Data curah
hujan penting dalam pengelolaan hidrologi dan sumber daya air karena
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
9
mempengaruhi volume dan pola aliran di suatu wilayah serta kelangsungan hidup
manusia dan lingkungan. Data curah hujan juga digunakan untuk menghitung aliran
sungai dan air permukaan lainnya, memodelkan siklus hidrologi, dan memprediksi
bencana alam seperti banjir dan tanah longsor.
Dalam cakupan pembicaraan yang luas, kita bisa melihat banjir sebagai suatu
bagian dari siklus hidrologi, yaitu pada bagian air di permukaan Bumi yang
bergerak ke laut. Dalam siklus hidrologi kita dapat melihat bahwa volume air yang
mengalir di permukaan Bumi dominan ditentukan oleh tingkat curah hujan, dan
tingkat peresapan air ke dalam tanah.
Banjir terjadi karena curah hujan yang diterima oleh permukaan bumi tidak dapat
terserap ke dalam lapisan tanah, kemudian mengalir menyebabkan akumulasi air di
atas normal sehingga sistem pengaliran air yang terdiri dari sungai dan anak sungai
alamiah serta sistem drainase dan kanal penampung banjir buatan yang ada tak
mampu menampung akumulasi air hujan sehingga meluap. Daya tampung sistem
pengaliran air tak selamanya sama tapi berubah akibat sedimentasi, penyempitan
sungai, tersumbat sampah serta hambatan lainnya. Secara alamiah, hujan akan
menyerap ke dalam tanah dan kemudian diikat oleh akar pepohonan dan dialirkan
lagi melalui aliran air yaitu di sungai.(Dewi Aryani, 2014)
2.3.1 Metode Rata-Rata Aljabar
Metode perhitungan rata-rata aritmatik atau juga disebut arithmatic mean
merupakan cara sederhana yang dapat digunakan dalam menghitung curah hujan.
Metode arithmatic mean biasanya digunakan untuk daerah yang datar dengan
jumlah pos curah hujan yang banyak serta dengan asumsi bahwa curah hujan di
wilayah tersebut adalah seragam(Rifan N.S. Lesawengan & Dr. Sri Yulianto Joko
Prasetyo., 2017)
Adapun persamaan yang digunakan pada perhitungan curah hujan rata-rata dengan
metode Aljabar, sebagai berikut:
̅ = R1+R2+R3+Rn
R
n
Keterangan:
(2.1)
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
R̅
= Curah hujan rata-rata (mm)
n
= Jumlah stasiun
Rn
= Besarnya curah hujan pada masing-masing stasiun hujan (mm)
Gambar 2.1. Gambar Peta Metode Aljabar
Sumber: pewedhi.wordpress, 2017
2.3.2 Metode Polygon Thiessen
Metode poligon thiessen ini dapat digunakan pada daerah yang memiliki titik
pengamatan tidak merata. Cara yang dilakukan pada metode ini adalah dengan
membuat poligon yang memotong tegak lurus pada tengah-tengah garis
penguhubung dua stasiun hujan. Berdasarkan pemotongan tersebut setiap stasiun
penakar Rn akan terletak pada suatu wilayah poligon tertutup.(Rifan N.S.
Lesawengan & Dr. Sri Yulianto Joko Prasetyo., 2017)
Adapun persamaan yang digunakan pada perhitungan curah hujan rata-rata dengan
metode Thiessen, sebagai berikut:
P=
A1 P1 +A2 P2 + … An Pn
Atotal
(2.2)
Keterangan:
P 132 = Hujan rata-rata Kawasan
A1, A2 = Luasan daerah yang mewakili Stasiun 1,2,…
P1, P2 = Hujan Pada stasiun 1,2,…
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
11
Gambar 2.2. Metode Thiessen
Sumber: pewedhi.wordpress, 2017
2.3.3 Metode Isohyet
Metode Isohyet adalah garis yang menghubungkan titik-titik dengan curah hujan
yang sama. Pada metode Isohyet, dianggap bahwa hujan dalam suatu wilayah
diantara dua garis Isohyet adalah merata dan sama dengan nilai rerata dari kedua
garis Isohyet tersebut.(Rifan N.S. Lesawengan & Dr. Sri Yulianto Joko Prasetyo.,
2017)
Adapun persamaan yang digunakan pada perhitungan curah hujan rata-rata dengan
metode Isohyet, sebagai berikut:
d
𝑑=
+d1
×A1
2
∑ni=1 i-1
∑ni-1 A1
Keterangan:
d
= Curah hujan rata-rata areal (mm)
A1 , … = Luas daerah untuk ketinggian curah hujan Isohyet (km2 )
d1 , … = Curah hujan di garis Isohyet (mm)
A
= Luas total
Gambar 2.3. Metode Isohyet
(2.3)
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
Sumber: Randi Ashab,2019
2.4
Analisis Frekuensi
Analisis frekuensi adalah kemungkinan besar terjadinya curah hujan dalam periode
berulang tertentu sebagai hasil serangkaian analisis hidrologi.Analisis frekuensi ini
mengandalkan karakteristik statistik dari data kejadian masa lalu untuk memperoleh
probabilitas curah hujan di masa depan dengan asumsi bahwa karakteristik statistik
kejadian curah hujan di masa depan akan selalu sama dengan karakteristik statistik
kejadian curah hujan masa lalu. Berikut beberapa jenis distribusi yang digunakan
dalam analisi frekuensi.
2.4.1 Distribusi Normal
Metode distribusi normal merupakan salah satu metode yang digunakan dalam
analisis frekuensi curah hujan untuk menentukan kurva intensitas-durasi-frekuensi
(IDF). Metode ini memodelkan curah hujan dengan menggunakan distribusi normal.
Pada metode distribusi normal, distribusi curah hujan diasumsikan mengikuti
distribusi normal dengan dua parameter yaitu nilai rata-rata (mean) dan standar
deviasi. Dalam hal ini mean mewakili rata-rata curah hujan dan nilai standar deviasi
menggambarkan variasi curah hujan dari mean.
Distribusi normal merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model
matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang.(Upomo &
Kusumawardani, 2016)
Adapun persamaan distribusi normal adalah sebagai berikut:
Xt= Xr ×z.Sx
(2.4)
Jumlah total
(2.5)
Xr =
N
Keterangan:
Xt
= Curah hujan rencana
Xr
= Curah hujan rata-rata
Sx
= Standar deviasi
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
13
2.4.2 Distribusi Log Normal
Distribusi log normal merupakan distribusi probabilitas yang digunakan dalam
analisis frekuensi curah hujan. Distribusi ini dapat digunakan untuk memodelkan
curah hujan dengan pola non-negatif dan asimetri (miring ke kanan) pada data curah
hujan. Pada distribusi log-normal, distribusi curah hujan diasumsikan mengikuti
distribusi log-normal dengan dua parameter yaitu mean dan deviasi standar dari
logaritma data curah hujan. Dalam hal ini, nilai rata-rata log curah hujan mewakili
mean atau modulus data curah hujan, dan nilai deviasi standar log curah hujan
menggambarkan variasi curah hujan pada skala logaritmik.
Distribusi Log Normal merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe
model
matematik
distribusi
peluang
yang
digunakan
untuk
analisis
peluang.(Upomo & Kusumawardani, 2016)
Adapun persamaan Log normal adalah sebagai berikut:
Log Xt=Log Xr + (Kt. Sr Log Xi)
(2.6)
Keterangan:
Log Xt
= Logaritma dari nilai perkiraan yang terjadi dengan periode ulang
Log Xr
= Logaritma dari curah hujan rata-rata
KT
= Faktor frekuensi distribusi
Sx Log Xi
= Standar deviasi dari logaritma curah hujan maksimum
2.4.3 Distribusi Log Pearson III
Distribusi Log Pearson III merupakan salah satu distribusi probabilitas yang
digunakan dalam analisis frekuensi curah hujan. Distribusi ini merupakan evolusi
dari distribusi log-normal dengan lebih banyak parameter dan lebih fleksibel dalam
menggambarkan curah hujan ekstrim. Pada sebaran Log Pearson III, sebaran curah
hujan diasumsikan mengikuti sebaran tipe III yang meliputi tiga parameter: skala,
bentuk, dan lokasi. Parameter skala menentukan intensitas curah hujan rata-rata,
parameter bentuk menentukan asimetri sebaran curah hujan, dan parameter lokasi
menentukan letak sebaran curah hujan pada skala waktu.
Distribusi Log Pearson III dan distribusi Gumbel merupakan distribusi peluang
yang menggunakan variabel acak. Pada umumnya, terdapat dua macam distribusi
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
peluang yang biasa dikenal dalam ilmu statistika yaitu distribusi peluang dengan
variabel acak diskrit dan distribusi peluang dengan variabel acak kontinu.(Siti Arita
Novia, 2017)
Adapun persamaan log normal adalah sebagai berikut:
Log Xt=(Log Xr ) + Sd Log k (Tr. CS)
(2.7)
Keterangan:
Log Xt
= Logaritma hujan rencana
Log Xr
= Logaritma dari curah hujan rata-rata
Sd
= Standar deviasi
k (Tr. CS)
= Faktor frekuensi Log Pearson type III
2.4.4 Distribusi Gumbel
Distribusi Gumbel merupakan distribusi probabilitas yang digunakan dalam analisis
frekuensi untuk menghitung probabilitas kejadian ekstrim, seperti curah hujan, suhu
ekstrim, atau fenomena alam lainnya. Distribusi Gumbel memiliki kurva berbentuk
lonceng dan mencakup dua parameter yaitu parameter posisi dan skala. Parameter
posisi mengontrol posisi kurva pada sumbu horizontal, sedangkan parameter skala
menentukan seberapa cepat probabilitas menurun ketika nilai mendekati titik pusat.
Distribusi Gumbel merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe
model
matematik
distribusi
peluang
yang
digunakan
untuk
analisis
peluang.(Upomo & Kusumawardani, 2016)
Adapun persamaan pada distribusi Gumbel, sebagai berikut:
Xt = Xr +
Sd
(Yt-Yn)
Sn
(2.8)
Keterangan:
Xt
= Nilai hujan rencana dengan data ukur T Tahun (mm)
Xr
= Nilai rata-rata hujan (mm)
S
= Standar deviasi (simpangan baku)
Sn
= Standar deviasi dari reduksi variasi
Yt
= Nilai reduksi variasi
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
15
Yn
= Nilai rata-rata dari reduksi variasi
2.4.5 Uji Chi Square
Distribusi ini dinyatakan sebagai jumlah kuadrat variabel acak yang terdistribusi
secara normal dan independen. Pengujian data dengan menggunakan distribusi
kuadrat dihitung dengan mengalikan selisih frekuensi observasi dengan frekuensi
probabilitas yang diharapkan dan membaginya dengan frekuensi teoritis yang
diharapkan kemudian menjumlahkan seluruh hasil dari semua kategori data.
Uji Chi Square merupakan pengujian terhadap perbedaan antara data sampel dan
distribusi probabilitas.(Upomo & Kusumawardani, 2016)
Adapun persamaan pada Chi-square, sebagai berikut:
X2 = ∑ki
(Of -Ef )2
Ef
(2.9)
Keterangan:
X2
= Harga Chi-square
k
= Jumlah data
Of
= Frekuensi yang dibaca pada kelas yang sama
Ef
= Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya
2.4.6 Uji Smirnov Kolmogorov
Analisis frekuensi curah hujan dapat dilakukan dengan menggunakan uji Smirnov
Kolmogrov untuk memeriksa apakah data curah hujan mengikuti distribusi tertentu.
Pengujian ini dapat digunakan untuk memeriksa normal atau tidaknya data curah
hujan yang dihitung, yang merupakan salah satu distribusi yang umum digunakan
dalam analisis frekuensi curah hujan. Analisis frekuensi dengan metode ini harus
terlebih dahulu mengumpulkan data, kemudian menghitung mean, standar deviasi,
kemiringan medan, dan kurtosis dari data curah hujan yang dikumpulkan.
Pada uji Smirnov Kolmogorov akan dihitung nilai D, yaitu perbedaan maksimum
antara fungsi kumulatif sampel dan fungsi probabilitas kumulatif. Nilai D tersebut
selanjutnya dibandingkan dengan nilai Dα. Distribusi probabilitas akan diterima
jika nilai D lebih kecil dari Dα.(Upomo & Kusumawardani, 2016)
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
Adapun persamaan pada Smirnov Kologorov, sebagai berikut:
∆𝑚𝑎𝑘𝑠 = |pe (x)-Pt(x)|
(2.10)
Keterangan:
∆maks = Selisih data probabilitas teoritis dan empiris
Pe(x) = Posisi data x menurut sebaran empiris
Pt(x)
= Posisi data x menurut sebaran teoritis
2.5
Intensitas Curah Hujan
Intensitas hujan adalah banyaknya hujan yang turun pada waktu tertentu di suatu
wilayah atau lokasi. Intensitas curah hujan dinyatakan dalam milimeter per jam atau
satuan lain dapat dikonversi ke dalamnya. Intensitas curah hujan bervariasi dari satu
tempat ke tempat lain tergantung pada banyak faktor seperti medan, iklim dan
kondisi cuaca. Curah hujan yang tinggi dalam jangka waktu yang relatif singkat
dapat menyebabkan banjir, tanah longsor dan kerusakan lainnya.
Oleh karena itu, pemantauan intensitas curah hujan penting dalam mencegah dan
meminimalkan dampak bencana alam serta merencanakan dan mengelola sumber
daya air dan lingkungan hidup.Intensitas hujan biasanya diukur dengan alat
pengukur hujan atau alat pengukur hujan yang dipasang pada beberapa titik ukur
yang terletak pada lokasi berbeda.
Analisis data hujan dimaksudkan untuk mendapatkan besaran curah hujan dan
analisis statistik yang diperlukan dalam perhitungan debit rancangan. Data curah
hujan yang dipakai untuk perhitungan debit rancangan adalah hujan yang terjadi
pada daerah aliran air pada waktu yang sama. Curah hujan yang diperlukan untuk
penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir
adalah curah hujan ratarata diseluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan
pada suatu titik tertentu. Curah hujan ini disebut curah hujan area dan dinyatakan
dalam mm.(Sosrodarsono, 2013)
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
17
2.5.1 Metode Mononobe
Persamaan di bawah ini dapat digunakan apabila data curah hujan yang tersedia
hanya curah hujan harian, yaitu:
2
I=
R24 24 3
24
(t)
(2.11)
Keterangan:
I
= Intensitas curah hujan (mm/jam)
R24
= Curah hujan maksimum harian (mm)
t
= Lamanya hujan (jam)
2.5.2 Metode Talbot
Metode Talbot merupakan metode yang digunakan untuk menghitung intensitas
curah hujan pada saat merancang sistem drainase. Metode Talbot didasarkan pada
pengukuran dan analisis intensitas curah hujan dalam jangka waktu tertentu. Metode
ini menggunakan persamaan empiris yang menghubungkan intensitas hujan dengan
waktu dan durasi kembali hujan.
Adapun persamaan metode Talbot adalah sebagai berikut:
a
I= t+b
(2.12)
Keterangan:
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
t
= Lamanya hujan (menit)
a dan b = Konstanta yang tergantung pada lamanya hujan yang terjadi di DAS
2.5.3 Metode Shearman
Berikut rumus persamaan untuk menghitung intensitas curah hujan dengan metode
Shearman:
a
I= tn
Keterangan:
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
t
= Lamanya hujan (jam)
a dan n = Konstanta
(2.13)
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
2.6
Debit Rencana
Debit rencana adalah jumlah air yang diperkirakan mengalir ke saluran drainase atau
sungai selama periode waktu tertentu. Aliran desain digunakan dalam perancangan
dan perancangan sistem drainase dan sungai untuk memastikan bahwa sistem
tersebut mampu menangani jumlah air yang diperkirakan mengalir melalui kanal
atau sungai selama periode hujan.
Analisa debit banjir digunakan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana
pada suatu DAS. Debit banjir rencana merupakan debit maksimum rencana di
sungai atau saluran alamiah dengan periode ulang tertentu yang dapat dialirkan
tanpa membahayakan lingkungan sekitar dan stabilitas sungai. Dalam perencanaan
bangunan air, salah satu parameter disain yang sangat penting adalah besaran debit
banjir kala ulang tertentu. Dalam perencanaan embung debit banjir digunakan
sebagai dasar menentukan dimensi bangunan pengelak (diversion) saat pelaksanaan
dan juga bangunan pelimpah (spillway). Dalam perencanaan bangunan pengelak
digunakan debit banjir kala ulang 25 th, sementara untuk pelimpah digunakan debit
banjir kala ulang 100th. Penentuan debit banjir rancangan idealnya dilakukan
melalui data historis kejadian banjir, namun pada kasus tertentu sering digunakan
melalui pendekatan hujan rancangan, sehingga sudah menjadi suatu keharusan
bagaimana menentukan hujan rancangan jika data debit yang tersedia terbatas atau
tidak ada. Seperti halnya DAS Coyo, dalam kajian ini tidak terdapat data
pengamatan muka air (debit) sehingga analisis debit baniir digunakan model hujan
limpasan. Data yang diperlukan adalah data curah hujan serta karakteristik fisik
DAS.Besaran curah hujan rancangan digunakan untuk memperkirakan besarnya
debit banjir rencana baik secara rasional, empiris maupun statistik.(Sarminingsih,
2018)
Debit rencana dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Luas DAS
A=
100
(2.14)
Q= 0,278 . C . I . A
(2.15)
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
19
Keterangan:
A
=Luas DAS (km2)
Q
=Debit (m3/s)
C
=Koefisien Aliran
I
=Intensitas Curah Hujan (mm/jam)
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
BAB III
METODOLOGI
3.1
Soal Project Based Learning
1.
Jenis Peta DAS B
2.
Analisis hujan rata-rata daerah (CH Wilayah)
a. Aljabar
b. Thiessen
c. Isohyet
3.
Analisis curah hujan harian maksimum tahunan
a. Thiessen
b. Isohyet
4.
Penentuan jenis uji analisis frekuensi
Jenis uji analisis frekuensi yang digunakan (normal, log normal, Log Pearson
III, dan Gumbel)
5.
Uji kecocokan distribusi
a. Chi Square
b. Smirnof Kolmogorov
6.
Analisis curah hujan
Analisis curah hujan berdasarkan distribusi dengan kala ulang (R2—R100)
7.
Analisis intensitas hujan dan Kurfa IDF (I —I )
2
100
a. Mononobe
b. Talbot
c. Shearman
8.
Analisis debit
Analisis debit dengan kala ulang (R2—R100)
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
21
3.2
Peta DAS dan Metode Pengerjaan
Peta yang digunakan peta DAS B yaitu sebagai berikut:
Gambar 3.1. Peta DAS A
Sumber: Soal Project Based Learning Rekhid
Adapun tahap-tahap dalam pengerjaan Project Based Learning rekayasa hidrologi
adalah sebagai berikut:
1. Mencari nilai maksimum curah hujan dari data 5 stasiun pada semua tahun.
2. Menggambarkan curah hujan wilayah dengan data maksimum yang didapat
dari setiap tahun menggunakan metode Isohyet dan Thiessen.
3. Menentukan luasan wilayah dan rata-rata hujan dengan metode Isohyet dan
Thiessen pada tahun 1986-2005.
4. Menentukan analisis frekuensi dengan kala ulang R2, R5, R10, R20, R25, R50,
R100 dengan metode normal, log normal, log pearson III, dan Gumbel
5. Menentukan uji kecocokan distribusi frekuensi dengan menggunakan
metode Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov.
6. Menghitung intensitas curah hujan dengan menggunakan data curah hujan
dengan metode Mononobe, Talbot, Shearman.
7. Menentukan debit Q2, Q5, Q10, Q20, Q25, Q50, Q100 dengan metode rasional.
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
3.3
Flowchart
Gambar 3.2. Flowchart
Sumber : Data Sendiri
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
23
TUGAS BESAR REKAYASA HIDROLOGI |2024
Muhammad Fadly Alfarizi - 122210042
25