ANALISIS HIDROLOGI

ANALISIS HIDROLOGI

Definisi

Hidrologi merupakan faktor untuk memperkirakan persediaan air, perhitungan desain ekonomik, tinggi optimum embung dan bendung untuk konservasi, kapasitas pelimpah dan besarnya limpahan air. Data – data penunjang yang diperlukan diantaranya :

1) Data debit banjir yang pernah terjadi,

2) Data curah hujan, diperlukan untuk analisis kapasitas/persediaan air dan analisis karakteristik debit banjir di daerah calon embung.

3) Data debit banjir rencana, diperoleh dari hasil perhitungan curah hujan maksimum rata-rata dan jangka waktu sampai terjadi debit besar; sedangkan debit rencana diperoleh dari hasil perhitungan curah hujan rencana dengan faktor-faktor kondisi daerahpengaliran. (SNI 03-2415-1991).

4) Kapasitas pengendalian banjir; desain pelimpah harus memperhitungkan kapasitas limpah dan besarnya limpahan air. (SNI 03-3423-1994).

Acuan Normatif

Beberapa contoh acuan didalam melakukan analisis hidrologi adalah sebagaai berikut :

1) SNI 03-1724, Tata cara perencanaan umum dan analisis hidrologi dan hidraulik untuk desain bangunan di sungai.

2) SNI 03-2414, Tata cara perhitungan debit sungai dan saluran terbuka dengan alat ukur arus dan pelampung.

3) SNI 03-2415, Tata cara perhitungan debit banjir.

Kondisi Daerah Aliran Sungai (DAS)

Penting sekali untuk mengetahui parameter terkait Daerah Aliran Sungai seperti :

1.     Luas (A)

2.     Panjang DAS (L)

3.     Kemiringan (Perbandingan Beda Tinggi/Selisih elevasi hulu dan hilir dengan Panjang Sungai)

4.     Koefisien Limpasan

5.     Lebar DAS

Data Hidrologi

Untuk analisis hidrologi dibutuhkan data curah hujan dan klimatologi yang mewakili lokasi rencana bendung pada lokasi tersebut. Data hujan yang digunakan adalah data pengukuran dari stasiun pengamatan curah hujan terdekat di sekitar lokasi.

Untuk memberikan hasil yang dapat diandalkan, analisis probabilitas harus diawali dengan penyediaan rangkaian data yang relevan, memadai dan teliti. Setelah besarnya nilai curah hujan harian daerah diperoleh, maka perlu dipilih curah hujan harian maksimum tahunannya, selanjutnya dianalisis probabilitas terjadinya berdasarkan pola distribusi yang telah ditetapkan.

Perhitungan Distribusi Curah Hujan Rancangan

Analisis Curah Hujan Rencana

a.    Parameter Statistik

Parameter statistik DAS diperoleh dengan melakukan analisa terhadap data curah hujan maksimum pada DAS Parameter statistik yang akan diperoleh adalah sebagai berikut:

·       Hujan rata-rata ( )        

·       Standar deviasi (S)          

·       Koefisien varian (Cv)      

·       Koefisien skewness (Cs) 

b.     Analisis Frekuensi Hujan Rancangan

Dari data hujan maksimum DAS tahunan dianalisis frekuensi maka diperoleh hujan rancangan kala ulang.

c.      Uji Kecocokan

Uji kecocokan dilakukan untuk mengetahui bahwa pemilihan distribusi hujan rancangan yang paling tepat dari beberapa pola distribusi yang ada. Ada 2 macam uji kecocokan yaitu dengan Uji Chi-Kuadrat dan Uji Smirnov-Kolmogorov. Hitungan umunya dilakukan dengan menggunakan rumus dalam buku Applied Hidrology, 1988, Ven Te Chow, et. al. Dari 2 uji kecocokan yang dilakukan maka dipilih hujan rancangan dengan distribusi yang dapat diterima.

Distribusi Hujan

Untuk mentrasformasi curah hujan rancangan menjadi debit banjir rancangan diperlukan curah hujan jam-jaman. Pada umumnya data hujan yang tersedia pada suatu stasiun meteorology adalah data hujan harian , artinya data yang tercatat secara kumulatif selama 24 jam. Bila tidak tersedianya data curah hujan jam-jaman di lokasi rencana maka untuk perhitungan distribusi hujan digunakan rumus Mononobe sebagai berikut :

dimana:

R_t        : Intensitas hujan rerata dalam T jam,

R₂₄     : Curah hujan dalam 1 hari (mm),

t          : Waktu konsentrasi hujan (jam),

T         : Waktu mulai hujan

Sebaran hujan di Indonesia berkisar antara 4 – 12 jam. Beberapa ahli umumnya menggunakan angka 4-6 jam.

Hidrograf Satuan Sintetik

Metode Nakayasu

Persamaan umum hidrograf satuan  sintetik  Nakayasu  adalah  sebagai  berikut (Soemarto, 1987), dan dikoreksi untuk nilai  waktu  puncak  banjir  dikalikan 0,75 dan debit puncak banjir dikalikan 1,2 untuk menyesuaikan dengan  kondisi di Indonesia.

        

dengan:

Qp        =       debit puncak banjir (m3 /dt)

R0        =       hujan satuan (mm)

Tp        =       tenggang waktu dari  permulaan  hujan  sampai  puncak  banjir (jam)

T0.3     =       waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak

Tp        =       Tg + 0.8 Tr

       Tg        =       0.21 L 0.7                   Bila   L <   15  km

       Tg        =       0.4 + 0.058 L              Bila   L  > 15 km

       T_0.3      =       Tg

dengan :

         L          =  panjang alur sungai (km)

         Tg        =  waktu konsentrasi (jam)

         Tr         =  satuan waktu hujan diambil 0.25 jam

                      =  untuk daerah pengaliran biasa diambil nilai 2

Persamaan hidrograf satuannya adalah:

1.      Pada kurva naik

0 t T dan  Qt  =  ( t / Tp )2.4   x  Qp

2.      Pada kurva turun

 Tp< t Tp + T0.3 dan

 Tp +T , <  t    T +2,5T  dan

     

Gambar 1 Hidrograf Satuan Nakayasu

Metode Snyder

                        Gambar 2 Hidrograf Satuan Sintetik Snyder

Dalam permulaan tahun 1938, F.F. Snyder dari Amerika Serikat telah membuat persamaan empiris dengan koefisien-koefisien empiris yang menghubungkan unsur-unsur hidrograf satuan dengan karakteristik daerah pengaliran. Hidrograf satuan tersebut ditentukan secara cukup baik dengan hubungan ketiga unsur yang lain yaitu Qp (m3/dt ), Tb serta Tr ( jam ).

Unsur-unsur hidrograf tersebut dihubungkan dengan :

A    :         luas daerah pengaliran ( km² )

L     :         panjang aliran utama ( km )

Lc   :        jarak antara titik berat daerah pengaliran dengan pelepasan (outlet) yang diukur sepanjang aliran utama

Dengan unsur-unsur tersebut di atas Snyder membuat rumus-rumusnya seperti berikut:

tp               =          Ct ( L.Lc )^0.3

te               =          tp / 5.5 ; tr = 1 jam

Qp             =          2.78 * ( cp.A / tp )

Tb             =          72 + 3 tp

Penggambaran kurva hidrograf satuan didasarkan pada parameter CP ( Peaking Coeficient ) dan Tp ( Time Lag ). Metode Clark untuk memplot kurva hidrograf, membutuhkan parameter Tc ( waktu konsentrasi ) dan R ( Koefisien tampungan). Parameter tersebut didapat dari metode snyder, yang merupakan awal dari proses iterasi Metode Clark.

Perhitungan iterasi dilakukan dengan sampai 20 kali atau nilai Cp (berkisar 0.4 – 0.8) dan Tp yang diberikan, memberikan kesalahan ± 1% dengan nilai hasil perhitungan Cp dan Tp. Secara umum persamaannya adalah sebagai berikut:

       

        ALAG    =  1.048 ( Tpeak – 0.75 A )

Dimana :

CPTMP     :            Koefisien CP Snyder

ALAG      :            Time lag Snyder, mempunyai durasi sama

                             dengan  tp/5.5 (jam)

Time lag dapat diestimasikan dengan menggunakan persamaan Snyder :

ALAG= 0.75 * Ct * ( L * Lc ) n

Dimana :

Ct :            Koef. Snyder ( 1.1 – 2.2 )

L  :            Panjang sungai ( Km )

Lc :            Panjang sungai ke titik berat DAS ( km )

n   :            koefisien

Parameter L dan Lc didapat dari peta topografi

A.    Hidrograf Satuan Sintetik Gama-I

Bentuk tipikal HSS Gama-I ditandai dengan parameter waktu naik (time of rise), waktu dasar (base time) dan debit puncak (peak discharge) seperti pada gambar di bawah.

 Gambar 3 Hidrograf Satuan Sintetik Gama-I

Parameter HSS Gama-I tersebut nilainya sangat dipengaruhi oleh beberapa sifat DAS sbb.:

1.       Faktor-sumber (SF), yaitu perbandingan antara jumlah panjang sungai-sungai tingkat satu dengan jumlah panjang sungai semua tingkat.

2.       Frekuensi-sumber (SN), yaitu perbandingan antara jumlah pangsa sungai-sungai tingkat satu dengan jumlah pangsa sungai semua tingkat.

3.       Faktor-simetri (SIM), ditetapkan sebagai hasil kali antara factor lebar (WF) dengan luas relatif DAS sebelah hulu (RUA).

4.       Faktor-lebar (WF) adalah perbandingan antara lebar DAS yang diukur dari titik di sungai yang berjarak 0,75 L dan lebar DAS yang diukur dari titik di sungai yang berjarak 0,25 L dari tempat pengukuran.

5.       Luas relatif DAS sebelah hulu (RUA) adalah perbandingan antara luas DAS sebelah hulu garis yang ditarik melalui titik di sungai terdekat dengan titik berat DAS dan tegak lurus terhadap garis yang menghubungkan titik tersebut dengan tempat pengukuran, dengan luas DAS total (A).

6.       Jumlah pertemuan sungai (JN) yang besarnya sama dengan jumlah pangsa sungai tingkat satu dikurangi satu.

7.       Kerapatan jaringan kuras (D), yaitu panjang sungai persatuan luas DAS (km/km²).

Rumus-rumus empiris untuk menentukan parameter HSS Gama-I adalah sbb.:

Hasil Perhitungan Debit Banjir

Analisis Debit Banjir Rencana yang telah dianalisis dengan berbagai metode kemudian dikalibrasi dengan data hasil pengamatan dilapangan. Kemudian dipilih metode mana yang paling cocok dengan hasil pengamatan tersebut