Analisis
Hidrologi
1. Umum
Analisis data Hidrologi terhadap curah
hujan Kota Madiun, terdiri dari beberapa tahapan untuk mencapai suatu hasil
yang optimal. Sebelum tahapan analisis dilakukan, terlebih dahulu diperlukan
data pendukung yang dapat membantu proses analisis. Adapun data-data yang
dipakai dalam proses analisis adalah data-data yang didapat dari beberapa
instansi terkait dan narasumber yang dapat dipercaya.
Setelah data-data yang dibutuhkan didapat maka
selanjutnya dilakukan proses analisis data tersebut. Secara geografis, Kota
Madiun berada pada koordinat 131°51' BT dan 0° 54' LS dengan luas wilayah 1.105
km2. Wilayah kota ini berada pada ketinggian 3 meter dari permukaan laut dan
suhu udara minimum di Kota Madiun sekitar 23, 1 ° C dan suhu udara maximum
sekitar 33, 7° C. Di kota Madiun Curah hujannya cukup merata sepanjang tahun.
Tidak terdapat bulan tanpa hujan, banyaknya hari hujan setiap bulan antara 9 -
27 hari. Kelembaban udara rata-rata tercatat 84 %.
2. Analisis
Hidrologi.
Data curah hujan yang digunakan dalam analisis
hidrologi ini adalah data curah hujan yang maksimum. Hal ini bertujuan agar
analisis dapat mendekati kondisi yang sebenarnya yang ada di lapangan. Data
curah hujan tersebut didapat dari stasiun-stasiun penakar hujan maupun
stasiun-stasiun pos hujan yang terdapat di kota Madiun, yang dapat mewakili
frekuensi curah hujan yang jatuh dalam daerah tangkapan hujan (catchment area).
Stasiun
penakar hujan harian yang dipakai untuk perhitungan analisis hidrologi ini adalah :
1)
Stasiun Meteorologi Klas 1 Madiun
2)
Stasiun Geofisika Klas III Madiun
Perencanaan
debit banjir rencana ini didasarkan pada besarnya curah hujan dalam periode
ulang yang direncanakan, yaitu dalam tahun pengamatan selama 10 tahun. Karena
jumlah hujan yang jatuh pada daerah tangkapan tidak selalu sama dan merata,
maka berdasarkan data curah hujan dari kedua stasiun di atas dapat
diperhitungkan menjadi curah hujan rata-rata pada suatu daerah tangkapan.
2.1. Analisis Curah
Hujan Rata-Rata.
Dalam
menganalisis data curah hujan, distribusi curah hujan yang dipergunakan adalah
distribusi rata-rata aljabar dengan mempertimbangkan jumlah stasiun hujan yang
mewakili hanya dua buah stasiun . Curah hujan rencana maksimum dengan periode
ulang tertentu dapat ditentukan dengan cara menganalisis data curah hujan
harian maksimum. Curah hujan rencana tersebut dipergunakan untuk menentukan
debit rencana dengan periode ulang tertentu yang sesuai dengan kondisi
sebenarnya. Perhitungan curah hujan
dengan
menggunakan metode rata- rata aljabar dapat dilihat pada Tabel 7.1 sebagai
berikut:
Tabel
7.1. Perhitungan curah hujan dengan menggunakan metode rata- rata aljabar
Data
Curah Hujan Madiun
|
|||||
No
|
Tahun
|
ch max
|
Rata-rata
|
||
ST Jiwan
|
ST Kanigoro
|
ST Babadan
|
|||
1
|
2005
|
142
|
121
|
109
|
124,00
|
2
|
2006
|
103
|
93
|
121
|
105,67
|
3
|
2007
|
94
|
65
|
83
|
80,67
|
4
|
2008
|
72
|
89
|
62
|
74,33
|
5
|
2009
|
82
|
51
|
46
|
59,67
|
6
|
2010
|
87
|
62
|
52
|
67,00
|
7
|
2011
|
64
|
112
|
57
|
77,67
|
8
|
2012
|
88
|
46
|
92
|
75,33
|
9
|
2013
|
73
|
77
|
76
|
75,33
|
10
|
2014
|
54
|
106
|
81
|
80,33
|
Sumber:
Hasil Analisis
2.2. Analisis Curah
Hujan Harian Maksimum.
Dari data curah hujan daerah harian, perlu ditentukan
kemungkinan curah hujan harian maksimum yang dipergunakan untuk menentukan
debit banjir rencana.
2.2.1.
Analisis Frekuensi Curah Hujan
Analisis
frekuensi curah hujan diperlukan untuk menentukan jenis sebaran (distribusi).
Perhitungan analisis frekuensi curah hujan selengkapnya dapat dilihat pada tabel
berikut ini.
Tabel 7.2.
Perhitungan analisis frekuensi curah hujan
NO
|
Tahun
|
Xi
|
(Xi-X)
|
(Xi-X)2
|
(Xi-X)3
|
(Xi-X)4
|
1
|
2005
|
124,00
|
42,00
|
1764,00
|
74088,00
|
3111696,00
|
2
|
2006
|
105,67
|
23,67
|
560,11
|
13255,96
|
313724,46
|
3
|
2007
|
80,67
|
-1,33
|
1,78
|
-2,37
|
3,16
|
4
|
2008
|
74,33
|
-7,67
|
58,78
|
-450,63
|
3454,83
|
5
|
2009
|
59,67
|
-22,33
|
498,78
|
-11139,37
|
248779,27
|
6
|
2010
|
67,00
|
-15,00
|
225,00
|
-3375,00
|
50625,00
|
7
|
2011
|
77,67
|
-4,33
|
18,78
|
-81,37
|
352,60
|
8
|
2012
|
75,33
|
-6,67
|
44,44
|
-296,30
|
1975,31
|
9
|
2013
|
75,33
|
-6,67
|
44,44
|
-296,30
|
1975,31
|
10
|
2014
|
80,33
|
-1,67
|
2,78
|
-4,63
|
7,72
|
Jumlah
|
820,00
|
3218,89
|
71698,00
|
3732593,65
|
||
X
|
82,00
|
Sumber:
Hasil Analisis
Dari hasil perhitungan
di atas selanjutnya ditentukan jenis sebaran yang sesuai, dalam penentuan jenis
sebaran diperlukan faktor-faktor sebagai berikut :
1)
Standar
Deviasi (S)
S = 18,741
2)
Koefisien
Kemencengan (Cs)
CS
= 0,156
3) Koefisien Kurtosis (Ck)
CK
= 0,119
4)
Koefisien
Variasi (Cv)
CV = 0.228
2.2.2. Pemilihan Jenis Distribusi
Dalam statistik
terdapat beberapa jenis sebaran (distribusi), diantaranya yang sering digunakan
dalam hidrologi adalah :
1) Distribusi Gumbel
2) Distribusi Log Normal
3) Distribusi Log-Person tipe III
4) Distribusi Normal
Berikut ini
adalah perbandingan syarat-syarat distribusi dan hasil perhitungan analisis
frekuensi curah hujan.
Tabel 7.3.
Perbandingan syarat-syarat distribusi dan hasil perhitungan analisis frekuensi
curah hujan
No
|
Jenis
Distribusi
|
Syarat
|
Hasil
Perhitungan
|
1
|
Gumbel
|
CS ≤ 1,1396
|
0.156 <
1,1396
|
CK ≤ 5,4002
|
0,119
<5,4002
|
||
2
|
Log Normal
|
CS = 3 CV +
CV²
|
|
CS = 0,8325
|
0.156
<0,8325
|
||
3
|
Log-Person Tipe III
|
CS = 0
|
0,000
|
4
|
Normal
|
CS = 0
|
0,000
|
Sumber: Hasil Analisis
Berdasarkan
perbandingan hasil perhitungan dan syarat di atas, maka dapat dipilih jenis
distribusi yang memenuhi syarat, yaitu Distribusi Gumbel.
2.2.3. Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran
Pengujian kecocokan sebaran berfungsi untuk menguji apakah sebaran yang dipilih dalam pembuatan duration curve cocok dengan sebaran empirisnya. Dalam hal ini menggunakan metode Chi-kuadrat. Uji Chi-kuadrat (uji kecocokan) diperlukan untuk mengetahui apakah data curah hujan yang ada sudah sesuai dengan jenis sebaran (distribusi) yang dipilih. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter X² yang dihitung dengan rumus :
di mana :
X
= harga chi-kuadrat,
G
= jumlah sub kelompok,
Of
= frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama,
Ef
= frekuensi yang diharapkan sesuai pembagian kelasnya.
Prosedur perhitungan chi-kuadrat adalah sebagai
berikut :
1) Urutkan data
pengamatan dari data yang besar ke data yang kecil atau sebaliknya.
2) Hitung jumlah
kelas yang ada (k) = 1 + 3,322 log n. Dalam pembagian kelas disarankan agar
masing-masing kelas terdapat empat buah data pengamatan.
3) Hitung nilai
Ef = jumlah data (n) / jumlah kelas (k)
4) Tentukan
nilai Of untuk masing-masing kelas
5) Hitung nilai
X2 untuk masing-masing kelas kemudian hitung nilai total X2
6) Nilai X2 dari
perhitungan harus lebih kecil dari nilai X2 dari tabel untuk derajat nyata
tertentu yang sering diambil sebesar 5 % dengan parameter derajat kebebasan.
Rumus Derajat Kebebasan :
dk
= k - R -1
dimana :
dk = derajat kebebasan
k = jumlah kelas
R = banyaknya keterikatan
(nilai R = 2 untuk distribusi normal dan binomial,
nilai R = 1 untuk distribusi
poisson dan gumbel).
Perhitungan Chi-kuadrat :
1)
Jumlah kelas (k)
= 1 + 3.322 log n
= 1 + 3.322
log 8
= 4,0001
diambil nilai 4 kelas
2)
Derajat
kebebasan (dk) = k - R - 1
= 4 - 1 - 1
= 2
Untuk dk = 2, signifikan (α) = 10 %, maka dari tabel uji chi-kuadrat didapat harga X2 = 9.21
3)
Ef
= n / k
= 8 / 4
= 2
4)
Dx = (Xmax –
Xmin ) / (k – 1)
= (124.00 – 61.00) / (4 – 1)
=
21,00
5)
Xawal = Xmin –
(0.5×Dx )
= 61.00 –
(0.55×21,00)
= 49,45
6)
Tabel
perhitungan X2
Tabel 7.4. Perhitungan X2
No
|
Nilai
Batasan
|
Of
|
Ef
|
(Of - Ef)²
|
(Of - Ef)²
/ Ef
|
1
|
58,421 ≤ X
≥ 75,581
|
2
|
2,31
|
0,10
|
0,04
|
2
|
75,581 ≤ X
≥ 92,741
|
6
|
2,31
|
13,62
|
5,89
|
3
|
92,741 ≤ X
≥ 109,901
|
1
|
2,31
|
1,72
|
0,74
|
4
|
109,901 ≤ X
≥ 127,061
|
1
|
2,31
|
1,72
|
0,74
|
Jumlah
|
7,42
|
Sumber: Hasil Analisis
Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai X2
sebesar 7 yang kurang dari nilai X2 pada tabel uji Chi-Kuadrat yang besarnya
adalah 9.21. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Gumbel dapat
diterima.
2.2.4. Perhitungan Curah Hujan Maksimum
Untuk menentukan
besarnya debit banjir rencana yang akan terjadi, maka terlebih dahulu dicari
kemungkina curah hujan harian maksimum. Metode yang digunakan dalam perhitungan
curah hujan maksimum ini adalah metode Gumbel.
Rumus :
di
mana :
Xt =
curah hujan rencana dengan periode ulang t tahun (mm),
X =
curah hujan rata-rata (mm),
S =
standar deviasi (deviation standard),
Sn =
deviation standar of reduced variate,
Yt =
reduced variate,
Yn =
mean of reduced variate,
Untuk nilai Yn dan Sn didapat dari tabel hubungan Mean of
Reduced Variate (Yn) dan Standard Deviation of The Reduce Variate (Sn ) serta
dengan jumlah tahun pengamatan (n). Sedangkan nilai Yt didapat dari tabel
hubungan periode ulang (T) dengan Reduced Variate (Yt).
Berikut ini adalah hasil perhitungan curah hujan harian
maksimum dengan menggunakan metode Gumbel.
Tabel 7.5.
Perhitungan curah hujan harian maksimum dengan menggunakan metode Gumbel
NO
|
Periode Ulang (Tahun)
|
X
|
S
|
Yt
|
Yn
|
Sn
|
Hujan Maksimum (mm)
|
1
|
2
|
82,23
|
18,74
|
0,37
|
0,50
|
0,95
|
79,69
|
2
|
5
|
82,23
|
18,74
|
1,50
|
0,50
|
0,95
|
102,06
|
3
|
10
|
82,23
|
18,74
|
2,25
|
0,50
|
0,95
|
116,87
|
4
|
20
|
82,23
|
18,74
|
2,96
|
0,50
|
0,95
|
130,89
|
5
|
25
|
82,23
|
18,74
|
3,20
|
0,50
|
0,95
|
135,58
|
6
|
50
|
82,23
|
18,74
|
3,90
|
0,50
|
0,95
|
149,47
|
Sumber: Hasil Analisis
3. Analisis Debit Banjir Rencana
Metode yang digunakan untuk menghitung debit banjir
rencana adalah metode Rasional, dengan rumus :
di mana :
Q = debit maksimum (m3/detik),
C = koefisien limpasan (run off) air hujan,
I = intensitas hujan (mm/jam),
A = luas daerah pengaliran (km2),
R = hujan maksimum (mm),
tc = waktu konsentrasi (menit),
to = waktu yang diperlukan air untuk mengalir di
permukaan lahan sampai saluran terdekat.
Besar to
didapatkan dari rumus Kirpich (1940), yaitu :
di mana :
L = panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan
(m),
S = kemiringan lahan.
Td = waktu perjalanan air dari pertama masuk saluran
sampai titik keluaran.
di mana :
Ls = panjang lintasan aliran di dalam saluran/sungai
(m),
V = kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik).
Besar nilai V
tergantung dari kemiringan dasar saluran (i), kekasaran permukaan saluran (n
Manning) dan bentuk saluran.
Berikut ini
adalah salah satu perhitungan debit banjir rencana pada proyek
reklamasi pantai Berlin dengan menggunakan metode
Rasional pada periode ulang 10 tahun.
Data yang ada :
R = 385,788 mm
C = 0,60
Ls = 250 m
A = 0,04167 km2
Perhitungan :
nd = 0,013 m
s = 0.001 m
V = 1,5 m/detik
to =
= 2,308 menit
td =
= 2,778
menit
tc = to + td
= 5,086
menit
= 693,077
mm/jam
Q = 0,278 x C x I x A
= 4,8169
m³/detik.
Jadi debit
banjir untuk periode R10 tahun adalah 4,8169 m³/detik. Untuk hasil perhitungan
debit banjir selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 7.6. Perhitungan debit banjir
No
|
Periode Ulang
|
Hujan
|
A
|
C
|
V
|
tc
|
I
|
Q
|
(Tahun)
|
(mm)
|
(Km²)
|
(m / detik)
|
(menit)
|
(mm / jam)
|
(m³ / detik)
|
||
1
|
2
|
79,69
|
0,0357
|
0,6
|
1,5
|
5,15
|
23,61
|
0,14
|
2
|
5
|
102,06
|
0,0357
|
0,6
|
1,5
|
5,15
|
30,58
|
0,18
|
3
|
10
|
116,87
|
0,0357
|
0,6
|
1,5
|
5,15
|
35,20
|
0,21
|
4
|
20
|
130,89
|
0,0357
|
0,6
|
1,5
|
5,15
|
39,56
|
0,24
|
5
|
25
|
135,58
|
0,0357
|
0,6
|
1,5
|
5,15
|
41,03
|
0,24
|
6
|
50
|
149,47
|
0,0357
|
0,6
|
1,5
|
5,15
|
45,35
|
0,Sumber: Hasil Analisis
|
Analisis Saluran
Dari hasil perhitungan diatas dengan debit banjir
rencana 10 tahun (R10), maka direncanakan saluran dengan penampang
persegi empat dengan perhitungan sebagai berikut:
Rumus: Q = V x A
Dimana :
Q = debit
saluran (m³/detik)
V =
kecepatan saluran (m/detik)
A = luas
penampang saluran (m²)
Panjang saluran (L) = 500 meter
Lebar saluran (b) = 100cm = 1,00 meter
Tinggi penampang (y) = 100 cm = 1,00 meter
Luas penampang A saluran dihitung sebagai
berikut:
A = b.y = 1,00 x 1,00 = 1,00 m2
Keliling penampang basah (P) dihitung
sebagai berikut:
P
= b + 2.y = 1,00 + 2 x 1,00 = 3,00 m
Lebar puncak (T) dihitung sebagai berikut:
T
= b = 1,00 m
Radius hidrolik (R)saluran dihitung sebagai
berikut:
R = A / P = 1,00 / 3,00 = 0,33 m
Kecepatan
aliran pada saluran dihitung dengan persamaan Manning. Koefesien kekasaran
Manning sebesar 0,011 dengan kemeringan dasar saluran 0.1% atau 0,001.
V =
1/n x R(2/3) x I(1/2)
V = (1/ 0.011) x
0,33(2/3) x 0,001(1/2) = 1,3728
m/detik.
Q(saluran) = V x A
Q(saluran) = 1,3728 x 1,00 = 1,3728 m³/detik < Q (debit maksimum) = 4,8169
m³/detik
|
1,00 m
|
|
1,00 m
|
Gambar 7.1. Penampang Melintang Saluran Drainase
Untuk hasil perhitungan perencanaan dimensi
penampang selengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 7.7. Perhitungan
perencanaan dimensi penampang
No.
|
periode ulang (tahun)
|
Hujan maksimum (mm)
|
A (km²)
|
Q
(debit max.)
(m³/detik)
|
V (m/detik)
|
Q
(saluran)
(m³/detik)
|
b (m)
|
h (m)
|
w (m)
|
|
1
|
2
|
270,9910
|
0,0417
|
3,3836
|
2,0451
|
6,1352
|
3,00
|
1,00
|
0,50
|
|
2
|
5
|
340,0629
|
0,0417
|
4,2460
|
2,0451
|
6,1352
|
3,00
|
1,00
|
0,50
|
|
3
|
10
|
385,7878
|
0,0417
|
4,8169
|
2,0451
|
6,1352
|
3,00
|
1,00
|
0,50
|
|
4
|
20
|
429,0811
|
0,0417
|
5,3574
|
2,0451
|
6,1352
|
3,00
|
1,00
|
0,50
|
|
5
|
25
|
443,5792
|
0,0417
|
5,5385
|
2,0451
|
6,1352
|
3,00
|
1,00
|
0,50
|
|
6
|
50
|
486,4459
|
0,0417
|
6,0737
|
2,0451
|
6,1352
|
3,00
|
1,00
|
0,50
|
Sumber: Hasil
Analisis
7.5 Rekomendasi
Dari hasil analisis data hidrologi diatas, dapat
disimpulkan bahwa di kota Sorong curah hujannya cukup merata sepanjang tahun.
Tidak terdapat bulan tanpa hujan, banyaknya hari hujan setiap bulan antara 9 -
27 hari. Dari perhitungan diperoleh curah hujan harian maksimumnya adalah,
untuk Q2th = 270,9910 mm, Q5th
= 340,0629 mm, Q10th = 385,7878 mm, Q20th = 429,0811 mm,
Q25th = 443,5792 mm, Q50th
= 486,4459 mm. Dari hasil tersebut maka
didapat beberapa rekomendasi untuk kelayakan proyek reklamasi pantai Lido,
antara lain adalah sebagai berikut :
1)
Saluran drainase yang sudah ada (lama), harus
tetap dipertahankan dan diteruskan menuju laut.
2)
Saluran drainase yang baru harus direncanakan
sesuai hasil analisis data hidrologi dan hanya untuk melayani daerah reklamasi
pantai.
3)
Untuk menjaga kelestarian hidrologis maka perlu
adanya ruang terbuka hijau.
Apabila rekomendasi telah dilaksanakan, maka proyek
reklamasi pantai Lido layak untuk dilaksanakan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar