HIDROLOGI. Dr.Ir.RACHMAD JAYADI, M.Eng. JURUSAN TEKNIK

Transkripsi

1 HIDROLOGI Dr.Ir.RACHMAD JAYADI, M.Eng. JURUSAN TEKNIK

2 KATA PENGANTAR Buku ini disusun sebagai bahan ajar untuk mata kuliah Hidrologi pada Program Studi Teknik Sipil S-I, Fakultas Teknik UGM. Materi dalam bahan ajar ini disiapkan untuk pengenalan ilmu Hidrologi dengan penekanan utama pada konsep dasar pemahaman fenomena pengalihragaman hujan menjadi aliran sungai dan peranan analisis hidrologi untuk menetapkan besaran rancangan terkait dengan perencanaan dan perancangan sistem bangunan air. Dalam bahan ajar ini diuraikan konsep dasar daur hidrologi, macam dan cara pengukuran beberapa data dasar untuk keperluan analisis hidrologi, fenomena aliran sungai dan pengertian serta cara penentuan besaran rancangan hidrologi, terutama banjir rancangan untuk pembuatan bangunan air. Penulis berharap bahan ajar ini dapat bermanfaat untuk pelaksanaan kuliah ilmu Hidrologi, khususnya di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UGM. Kritik dan saran untuk perbaikan bahan ajar mi sangat penulis harapkan. Mei 2004 Rachmad Jayadi

3 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR I. PENDAHULUAN 1.1. Pengertian Umum 1.2. Daur Hidrologi 1.3. Sistem Hidrologi 1.4. Sejarah Perkembangan Hidrologi 1.5. Peranan Ilmu Hidrologi II. DATA HIDROLOGI UNTUK PERENCANAAN BANGUNAN AIR 2.1. Pengertian Umum 2.2. Karakteristik DAS 2.3. Curah Hujan 2.4. Penguapan 2.5. Infiltrasi 2.6. Debit Aliran Sungai 2.7. Data Hidraulika III. FENOMENA ALIRAN SUNGAI 3.1. Pengantar 3.2. Konsep Umum Fenomena Aliran Sungai 3.3. Hubungan antara Hujan, Parameter DAS dan Aliran 3.4. Hidrograf Satuan IV. PENGUKURAN DAN PERKIRAAN DEBIT SUNGAI 4.1. Pengukuran Debit Secara Langsung 4.2. Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung 4.3. Penentuan Debit dengan Cara Analisis V. BESARAN RANCANGAN 5.1. Pengertian Umum 5.2. Pemilihan Kala Ulang Banjir Rancangan 5.3. Penentuan Debit Banjir Rancangan 82 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

4 RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS) HIDROLOGI Oleh: Dr.Ir. RACHMAD JAYADI, M.Eng. JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA 2004

5 Nama Mata kuliah : HIDROLOGI Kode/SKS : TKS 1202 / 2 SKS Prasyarat : - Status Matakuliah : Wajib Deskripsi Singkat Matakuliah : Matakuliah ini merupakan salah satu ilmu dasar dalarn bidang keairan yang terkait dengan analisis untuk menyiapkan besaran rancangan sistem keairan, baik untuk perencanaan, pembangunan maupun pengoperasian dan pengelolaannya. Cakupan materi kuliah meliputi penekanan tentang peran dan tanggungjawab hydrologist dalam teknik sipil, konsep dasar siklus hidrologi, unsur-unsur hidrologi yang terdapat dalam siklus hidrologi, cara pengumpulan data dan cara analisis semua unsur hidrologi dan penyiapan semua informasi/data, hasil rancangan besaran hidrologi untuk menunjang perencanaan, perancangan dan pengelolaan bangunan hidraulik (hydraulic structures) serta pengembangan sumberdaya air pada umumnya. Tujuan Pembelajaran : Mahasiswa yang telah menyelesaikan kegiatan pembelajaran minimal 75% dari seluruh proses perkuliahan yang dijadwalkan, yaitu meliputi kuliah, diskusi, latihan dan menyelesaikan tugas diharapkan akan: 1. mampu memahami dan menjelaskan peran hidrologi dalam pembangunan,. khususya untuk bidang Teknik Sipil, 2. mampu memahami dan menjelaskan posisi seorang hidrologist dalam perencanaan dan perancangan sumberdaya air, 3. mampu memahami dan menjelaskan tanggungjawab hidrologist dalam perencanaan dan perancangan sumberdaya air, 4. mampu memahami dan menjelaskan peran informasi dan analisis hidrologi yang sesuai untuk keperluan perencanaan dan perancangan sumberdaya air, 5. mampu melakukan hitungan besaran rancangan hidrologi untuk sistem bangunan air. Materi pembelajaran: 1. Pendahuluan 1.1. Pengertian Umum 1.2. Daur Hidrologi 1.3. Sistem Hidrologi

6 1.4. Sejarah Perkembangan Hidrologi 1.5. Peranan Ilmu Hidrologi 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air 2.1. Pengertian Umum 2.2. Karakteristik DAS 2.3. Curah Hujan 2.4. Penguapan 2.5. Inflltrasi 2.6. Debit Aliran Sungai 2.7. Data Hidraulika 3. Fenomena Aliran Sungai 3.1. Pengantar 3.2. Konsep Umum Fenomena Aliran Sungai 3.3. Hubungan antara Hujan, Parameter DAS dan Aliran 3.4. Hidrograf Satuan 4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai 4.1. Pengukuran Debit Secara Langsung 4.2. Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung 4.3. Penentuan Debit dengan Cara Analisis 5. Besaran Rancangan 5.1. Pengertian Umum 5.2. Pemilihan Kala Ulang Banjir Rancangan 5.3. Penentuan Debit Banjir Rancangan Outcome Pembelajaran: 1. Mahasiswa dapat menjelaskan peran hidrologi dalam perencanaan dan perancangan sistem bangunan air berdasarkan pedoman dan standar yang berlaku. 2. Mahasiswa mampu menjelaskan konsep siklus hidrologi dan komponennya, konsep imbangan air dalam suatu sistem DAS. 3. Mahasiswa mampu menganalisis data hujan, mengoreksi data hujan serta menghitung hujan DAS dengan berbagai cara. 4. Mahasiswa mampu menjelaskan data yang diperlukan untuk menghitung besarnya evaporasi dan evapotranspirasi dan melakukan hitungan.

7 5. Mahasiswa mampu menghitung besarnya infiltrasi berdasarkan data pengukuran lapangan. 6. Mahasiswa mampu menghitung besarnya debit aliran sungai, berdasarkan data hasil pengukuran kecepatan dan kedalamam aliran. 7. Mahasiswa mampu menjelaskan proses pengalihragaman hujan menjadi aliran. 8. Mahasiswa memahami pengertian analisis frekuensi dan mampu menerapkan dalam hitungan besaran rancangan hidrologi, baik untuk curah hujan maupun data aliran. 9. Mahasiswa mampu menghitung banjir rancangan untuk kala ulang tertentu yang digunakan untuk perencanaan dan perancangan bangunan hidraulik/sumberdaya air dengan menggunakan teori hidrograf satuan baik terukur maupun sintetik. 10. Mahasiswa dapat menetapkan besaran rancangan bangunan air dengan benar sesuai dengan patokan rancangan yang dibakukan. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKBM): Minggu ke Topik (Pokok Bahasan) Metode Pembelajaran 1 1. Pendahuluan 1.1. Pengertian Umum 1.2. Siklus Hidrologi 1.3. Sistem Hidrologi 2 1. Pendahuluan (lanjutan) 1.4. Sejarah Perkembangan Hidrologi 1.5. Peranan Ilmu Hidrologi 3 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air 2.1. Pengertian Umum 2.2. Karakteristik DAS 4 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air (lanjutan) 2.3. Curah Hujan Hujan DAS cara aritmatik papan tulis dan video Diskusi dan ceramah papan tulis dan video

8 Minggu ke Topik (Pokok Bahasan) Metode Pembelajaran Hujan DAS cara poligin Thiessen Hujan DAS cara Isohyet 5 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air (lanjutan) 2.4. Penguapan Pengertian umum dan kegunaan data penguapan Faktor-faktor penentu besamya penguapan Pengukuran evaporasi Perkiraan evaporasi dengan pendekatan teoritik Rumus hitungan perkiraan evapotranspirasi 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air (lanjutan) 2.5. Infiltrasi Pengertian umum Pengukuran infiltrasi 2. Data Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air (lanjutan) 2.6. Debit Aliran Sungai 2.7. Data Hidraulika 3. Fenomena Aliran Sungai 3.1. Pengantar 3.2. Konsep Umum Fenomena Aliran Memberikan soal latihan dan diskusi untuk membahas jawaban soal latihan Memberikan soal latihan dan diskusi untuk membahas jawaban soal latihan

9 Minggu ke Topik (Pokok Bahasan) Metode Pembelajaran Sungai 3.3. Hubungan Antara Hujan, Parameter DAS dan Aliran 3. Fenomena Aliran Sungai (lanjutan) 3.4. Hidrograf Satuan Pengertian umum Hidrograf satuan terukur Hidrograf satuan sintetik 4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai 4.1. Pengukuran Debit Secara Langsung Pengertian dengan Pelampung Velocity head road Trupp s Ripple meter Current meter 4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai (lanjutan) 4.2. Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung Cara luas kemiringan Cara ambang 4. Pengukuran dan Perkiraan Debit Sungai (lanjutan) 4.3. Penentuan Debit Dengan Cara Analisis Metode empiris Metode Rasional Model matematik 5. Besaran Raneangan 5.1. Pengertian Umum Memberikan soal latihan dan diskusi untuk membahas jawaban soal latihan power point, video, viewer, dan papan tulis powerpoint, viewer,

10 Minggu ke Topik (Pokok Bahasan) Metode Pembelajaran 5.2. Pemilihan Kala Ulang Banjir Rancangan 5. Besaran Rancangan (lanjutan) 5.3. Penentuan Debit Banjir Rancangan Cara empirik Cara statistik (analisis frekuensi) Penggunaan model hidrologi dan papan tülis Memberikan contoh studi kasus untuk latihan Penjabaran RKBM: 1. Kuliah Minggu ke 1 Menjelaskan beberapa contoh aktual di lapangan yang berkaitan dengan keberadaan air secara hidrologi seperti adanya banjir dan kekeringan, Contohcontoh aktual tersebut dijelaskan dengan visualisasi dalam bentuk gambar/foto dan video sehingga mudah dipahami. Penjelasan difokuskan pada pemahaman konsep siklus hidrologi dan sistem hidrologi tentang daur limpasan. 2. Kuliah Minggu ke 2 Menjelaskan sejarah perkembangan ilmu hidrologi dan keterkaitannya dengan ilmu lain, seperti hidraulika dan klimatologi. Dengan kajian lebih rinci tentang beberapa fenomena alam terkait dengan keberadaan air, dapat ditunjukkan perlunya dan peranan analisis hidrologi untuk menjawab persoalan di lapangan. Penegasan tentang perlunya pemahaman konsep siklus hidrologi, imbangan air dan keterkaitan antara unsur-unsur alam yang membentuk proses keberadaan dan distribusi air. 3. Kuliah Minggu ke 3 Menjelaskan macam dan jenis data hidrologi yang diperlukan untuk keperluan perencanaan sistem bangunan air serta kegiatan yang terkait dengan upaya pemanfaatan sumberdaya air. Secara lebih spesifik dijelaskan beberapa karakteristik daerah aliran sungai (DAS) untuk lebih memberikan pemahaman tentang faktor-faktor DAS yang mempengaruhi keseluruhan proses siklus hidrologi.

11 4. Kuliah Minggu ke 4 Menjelaskan pengertian proses pembentukan, cara pengukuran dan beberapa metode pengolahan ata untuk masukan analisis lebih lanjut tentang hujan, karakteristik hujan dalam kaitannya dengan ruang dan waktu. Pada minggu ini diberikan soal latihan analisis data hujan yang meliputi pengisian data yang hilang, hujan DAS atau hujan kawasan. 5. Kuliah Minggu ke 5 Membahas dan berdiskusi tentang penyelesaian soal tugas kuliah inggu sebelumnya. Menjelaskan pengertian dan proses terjadinya penguapan (evaporasi) dan evapotranspirasi. Menerangkan cara cara pengukuran dan metode perkiraan besarnya evaporasi dan evapotranspirasi. 6. Kuliah Minggu ke 6 Menjelaskan pengertian dan proses terjadinya infiltrasi dan kegunaan data infiltrasi dalam analisis hidrologi. Menerangkan beberapa cara pengukuran infiltrasi di lapangan dan pengolahan data yang dilakukan. Memberikan soal latihan pengolahan data hasil pengukuran di lapangan. 7. Kuliah Minggu ke 7 Membahas dan berdiskusi tentang penyelesaian soal tugas kuliah inggu sebelumnya. Menjelaskan kegunaan data aliran sungai dalam analisis hidrologi, karakteristik DAS yang mempengaruhi besaran debit aliran sungai. Menerangkan data hidraulika aliran sungai dan keterkaitannya dengan data aliran sungai dalam proses hitungan perancangan bangunan air. 8. Kuliah Minggu ke 8 Menjelaskan kegunaan data aliran sungai dalam analisis hidrologi, karakteristik DAS yang mempengaruhi besaran debit aliran sungai. Menerangkan data hidraulika aliran sungai dan keterkaitannya dengan data aliran sungai dalam proses hitungan perancangan bangunan air. 9. Kuliah Minggu ke 9 Menjelaskan pengertian tentang hidrograf satuan dan teori cara penetapannya baik terukur maupun sintetik dan aplikasinya untuk perancangan bangunan air.

12 Memberikan tugas latihan dengan data aktual hasil pengukuran data hujan dan data aliran di lapangan. 10. Kuliah Minggu ke 10, 11 dan 12 Membahas dan berdiskusi tentang penyelesaian soal tugas kuliah inggu sebelumnya. Menjelaskan cara pengukuran debit aliran sungai secara langsung dan secara tidak langsung dengan berbagai metode dan peralatannya yang diperlukan. Visualisai video praktek di lapangan merupakan cara yang efektif dalam usahanya menjelaskan proses pengukuran kedalaman dan kecepatan aliran. Dengan data pengukuran tersebut apat dijelaskan cara pembuatan Rating-curve. Menjelaskan cara periraan debit aliran sungai secara analitis dengan beberapa contoh enerapan rumus-rumus yang umum digunakan. 11. Kuliah Minggu ke 13 Menjelaskan pengertian dan kegunaan tentang besaran rancangan hidrologi, terutama banjir rancangan, pertimbangan dan cara-cara penetapannya. Penjelasan ditekankan pada pemahaman tentang kala ulang banjir dan keterkaitannya dengan rencana pembangunan suatu sistem bangunan air. 12. Kuliah Minggu ke 14 Menjelaskan prosedur analisis frekuensi untuk penentuan hujan dan banjir rancangan pada berbagai kala ulang, serta pendekatan model model dalam penentuan anjir rancangan. Untuk memberikan pemahaman rinci diberikan contoh nyata yang diambil dan beberapa laporan perancangan bangunan air. Selain itu juga diberikan tugas latihan agar mahasiswa lebih mudah untuk memahami proses dan tahapan yang harus dilakukan dalam analisis frekuensi yang meliputi pemilihan sen data, hitungan parameter statistik, ploting data dan pengujian. Pada akhir kuliah diberikan evaluasi secara menyeluruh tentang cakupan dan pencapaian target perkuliahan yang ditekankan pada kemampuan mahasiswa dalam melakukan analisis besaran rancangan untuk bangunan air. Evaluasi: Fungsi utama evaluasi adalah untuk menentukan hasil pembelajaran. Dalam evaluasi diperlukan assessment dan pengukuran (measurement) yang dirancang untuk mengukur prestasi belajar mahasiswa sebagai hasil proses pembelajaran.teknik

13 pengukuran dapat menggunakan pengukuran acuan norma (PAN) dan pengukuran acuan patokanlkriteria (PAP). Untuk melakukan pengukuran, alat ukur yang dipakai (tes/ujian) haruslah relevan, seimbang, berdayaguna dan efisien, obyektif, spesifik, tingkat kesulitan yang sesuai, punya daya pembeda yang jelas, terpercaya dan dengan waktu yang disediakan cukup. Untuk mata kuliah Hidrologi, penilaian hasil pembelajaran didasarkan pada hasil kegiatan mahasiswa dalam satu semester dengan bobot tertentu, yaitu tugas/latihan 20%, ujian sisipan 40% dan ujian akhir 40%. Bahan, Sumber Informasi dan Referensi: 1. Anonim, 1986, Standar Perencanaan Irigasi KP-O1, Ditjen Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 2. Anonim, 1987, Pedoman Keamanan Bendungan, Yayasan Badan Penerbitan Pekerjaan Umum, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 3. Anonim, 1987, Pedoman Perencanaan Hidrologi dan Hidraulika untuk Bangunan di Sungai, Yayasan Badan Penerbitan Pekerjaan Umum, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 4. Anonim, 1991, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 35 Tahun 1991 Tentang SUNGAI, Direktorat Sungai, Ditjen Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 5. Anonim, 1993, Pembuatan Model Hujan Aliran PLN-PPE Release 01, Fakultas Teknik, Yogyakarta. 6. Bras, R.L., 1990, Hydrology, An Introduction to Hydrologic Science, Addison- Wesley Publishing Company, Canada. 7. Chow, V.T., 1959, Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill Kogakusha, LTD., Tokyo. 8. Chow, V.T., 1964, Handbook of Hydrology, McGraw-Hill Book Company, New York. 9. Chow, V.T., D.R., Maidment dan L.W., Mays, 1988, Applied Hydrology, McGraw- Hill Book Company, New York. 10. Haan, C.T., 1977, Statistical Methods in Hydrology, The Iowa State University Press, Ames, Iowa. 11. Iman Subarkah, 1980, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma Bandung, Bandung. 12. Joyce Martha, W. dan Wanny Adidarma, 1982, Mengenal Dasar-dasar Hidrologi, Nova, Bandung.

14 13. Sri Harto Br., 1984, Mengenal Dasar Hidrologi Terapan, Biro Penerbit KMTS FT UGM, Yogyakarta. 14. Sri Hat-to Br., 1993, Analisis Hidrologi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 15. Srimoerni Doelchomid, 1987, Pembakuan Ramalan Banjir, Makalah Seminar Tinjauan Hidrologi dan Hidraulika Banjir, PAU-IT UGM, Yogyakarta. 16. Viessman, dick, 1977, Introduction to Hydrology, Harper & Row, Publishers, New York.