ANALISIS PERIODE ULANG HUJAN MAKSIMUM DENGAN BERBAGAI METODE (Return Period Analyze Maximum Rainfall with three method)

Transkripsi

1 J.Agromet 3 (): 76-9,009 ANALISIS PERIODE ULANG HUJAN MAKSIMUM DENGAN BERBAGAI METODE (Retur Period Aalyze Maximum Raifall with three method) Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai Bada Meteorologi, Klimatologi da Geofisika Jl. Agkasa I No, Kemayora 1070 Telp.: (01) Fax.: (01) Bassoeky@yahoo.com ABSTRACT Lush raifall itesity i Idoesia mostly ofte affectig to flood disaster. Maagig i flood problem must be supportig by good ifrastructure of flood maagemet such as dam, irrigatio system, draiages,etc. I desigig a water buildig, we eeds maximum raifall iformatio with certai retur period. The amout of maximum raifall for desig are differet accordig to lifetime ad reservoir capacity such as for a big dam that eeds maximum raifall iformatio with log retur period approximately 50,100 years, ad for irrigatio system eeds shorter maximum raifall iformatio about,5,10 years. We use three methods i this aalysis: E.J. Gumbel Method, Log Pearso III Method ad Iway Kadoya Method. Result of aalysis from above methods show that Log Pearso III method ad Iway Kadoya method as idetically as E.J Gumbell method. Keywords: desig of raifall, EJ Gumbell, log Pearso III, Iway Kadoya methods, retur period Latar Belakag PENDAHULUAN Idoesia secara geografis diapit oleh dua samudera da dua beua, wilayahya berbetuk kepulaua. Wilayah Idoesia terletak di atara Beua Asia da Beua Australia, serta diapit oleh Samudera Idia da Samudara Pasifik, di atara dua belaha bumi Utara da Selata ( Sady, 1995). Secara geografis Idoesia memiliki sifat yag khusus, membetag dari barat ke timur atara atara 98 o BT- 141 o BT da 6 o 11 o LU. Sebagia besar (70%) wilayah Idoesia merupaka lauta, sedagka wilayah darataya terdiri dari lebih kurag pulau besar da kecil, da umumya memiliki permukaa yag berguug-guug, sehigga (Ramage, 1971) meyebutya sebagai maritime cotiet. Kodisi wilayah tersebut meyebabka adaya keragama iklim di wilayah Idoesia. Keragama iklim ii terjadi karea perbedaa letak geografis da kodisi topografis yag kompleks (Hamada, 003). Perbedaa ii ampak jelas dega adaya perbedaa tipe-tipe huja di wilayah ii, yaki tipe mosual, ekuatorial da lokal (Swarioto da Suyoo 001). Iklim adalah usur Geografis yag palig petig dalam mempegaruhi perikehidupa mausia (Sady, 1996). Petigya iklim bagi kehidupa mausia adalah atas dasar keyataa bahwa iklim dapat mempegaruhi kehidupa mausia. Peyeraha askah : 5 Jui 009 Diterima utuk diterbitka : 3 Juli

2 Aalisa periode ulag huja maksimum Parameter iklim yag palig berpegaruh di Idoesia adalah curah huja. Usur iklim seperti curah huja disampig mejadi sumber daya alam yag amat dibutuhka, juga dapat mejadi sumber becaa. Tiggiya curah huja di wilayah Idoesia meyebabka wilayah ii reta terhadap becaa bajir. Peagaa masalah bajir melalui tidaka prevetif sagat petig megigat aktifitas kehidupa lebih bayak dilakuka di wilayah datara bajir. Huja huja maksimum yag terjadi di Pulau Jawa biasaya disebabka karea adaya gaggua atmosfer, seperti adaya ITCZ ( iter tropical covergece zoe) da, ataupu karea pegaruh siklo tropis di sekitarya yag beriteraksi dega faktor lokal seperti adaya peguuga, sehigga memicu tumbuhya awa awa huja dari jeis, imbus startus, cumulus da cumulus imbus dega jumlah sel awa lebih dari satu da kejadia huja biasaya dapat terjadi 3 higga 5 hari berturut turut. Sirkulasi mosu memiliki pegaruh yag sagat besar terhadap pola huja di Idoesia. Di Pulau Jawa mosu barat aka memberika bayak huja di sebagia besar wilayah. Curah huja tiggi terjadi pada bula Desember, Jauari da Pebruari Faktor topografi memiliki pegaruh yag sagat besar terhadap variasi huja secara spasial, dega adaya guug yag berhadapa dega sumber uap air seperti lauta juga aka meigkatka curah huja di wilayah peguuga tersebut terutama pada bagia depa yag meghadap arah agi, karea pada wilayah tersebut uap air aka teragkat aik karea adaya guug da membetuk awa. Agi laut da agi darat juga memiliki pegaruh yag cukup besar dalam variasi huja secara spasial, khususya di wilayah kepulaua da semeajug pada litag redah, terpumpuya agi laut aka memperbesar kecederuga terjadiya gejolak cumulus da guyura huja pada siag hari di wilayah darata (Neiburger, Ediger&Boer 1995). Peagaa masalah bajir tidak terlepas dari tersediaya ifrastruktur pegedali bajir seperti beduga, bedug, jariga irigasi, salura draiase da lai-lai. Dalam medesai bagua air pegedali bajir tersebut dibutuhka iformasi curah huja maksimum dega periode ulag tertetu. Besarya curah huja maksimum utuk setiap racaga bagua air tergatug pada usia gua da kapasitas tampug, sebagai cotoh utuk bagua waduk yag besar dibutuhka iformasi huja maksimum dega periode ulag yag besar dega periode ulag 50,100 tahua, sedagka utuk salura irigasi membutuhka iformasi curah huja maksimum dega periode ulag yag pedek dega periode ulag atara, 5, 10 tahua. Tujua peelitia Tujua peelitia ii adalah utuk membadigka hasil aalisis perhituga, tiga metode yaitu EJ Gumbell, Log Pearso III da Iway Kadoya apakah hasil ketigaya memiliki kemiripa. Sedagka sasara dari peulisa ii adalah memperoleh gambara besarya curah huja maksimum dega periode ulag, 5,10,15,...95,100 tahua. 77

3 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai Ruag Ligkup Lokasi peelitia adalah wilayah Kabupate Jember, utuk aalisis periode ulag curah huja maksimum megguaka data dari stasiu pegamata curah huja yag ada di wilayah Kabupate Jember sebayak 4 stasiu yag berasal dari pegamata curah huja pada pos kerjasama yag dikelola oleh istasi Dias Pegaira Kabupate Jember. Hasil aalisis tersebut kemudia dilakuka perbadiga secara grafik da spasial. METODOLOGI 1. Pegumpula data koordiat stasiu huja di Kabupate Jember. Pegumpula data huja absolut maksimum dari 4 stasiu pegamata curah huja yag ada di kabupate Jember. Data huja yag diguaka adalah data dari tahu 1977 sampai dega Aalisis perhituga periode ulag huja maksimum dega 3 metode yaitu EJ Gumbell, Log Pearso Type III da Iway Kadoya utuk berbagai periode ulag. 4. Memetaka hasil perhituga periode ulag huja maksimum.utuk periode ulag 50 da 100 tahua. 5. Membadigka hasil yag diperoleh dari ketiga metode tersebut, baik secara grafik maupu spasial. Periode Ulag da Curah Huja Racaga Periode ulag adalah termiologi yag serig diguaka dalam bidag sumberdaya air, yag kadag difahami secara berbeda oleh berbagai pihak. Defiisi fudametal dari hidrologi statistik megeai periode ulag ( Haa,1977): Periode Ulag adalah rerata selag waktu terjadiya suatu kejadia dega suatu besara tertetu atau lebih besar. Curah huja racaga adalah curah haria maksimum yag mugki terjadi dalam periode waktu tertetu misal 5 tahua, 10 tahua da seterusya. Metode aalisis periode ulag huja maksimum dapat dilakuka atara lai dapat dilakuka dega : Metoda E.J. Gumbel Metoda Log Pearso III Metode Iway Kadoya 78

4 Aalisa periode ulag huja maksimum Utuk aalisis periode ulag dega metode E.J Gumbell, Log Pearso III da Iwai Kadoya melalui tahapa sebagai berikut : a. Pemiliha Jeis Sebara Peetua jeis sebara diperluka utuk megetahui suatu ragkaia data cocok utuk suatu sebara tertetu da tidak cocok utuk sebara lai. Utuk megetahui kecocoka terhadap suatu jeis sebara tertetu, perlu dikaji terlebih dahulu ketetua-ketetua yag ada, yaitu : Hitug parameter-parameter statistik Cs da Ck, utuk meetuka macam aalisis frekuesi yag dipakai. Koefisie kepecega/skewess (Cs) dihitug dega persamaa : Cs. X X 3 1. S 3.(1) Koefisie kepucaka/curtosis (Ck) dihitug dega persamaa : Ck. X X S dimaa : = jumlah data X = rerata data huja (mm) S = simpaga baku (stadar deviasi) X = data huja (mm) 4 () Bila Cs > 1.0 : Bila Cs < 1.0 : Bila Cs = 1.0 : Sebara medekati sebara Gumbel Sebara medekati sifat-sifat sebara Log Normal atau Log Pearso III Sebara medekati sebara Normal b. Aalisa Distribusi Frekuesi EJ. Gumbel Persamaa metode E.J. Gumbell adalah sebagai berikut : X T X K.S d..(3) di maa : X T X = Variate yag diekstrapolasika yaitu besarya curah huja (mm) racaga utuk periode ulag tertetu. = Harga rerata curah huja (mm) 79

5 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai X = i =1 X i (4) Sd = Xi - X i = l -1.(5) di maa : Sd = stadar deviasi X = ilai rata-rata (mm) X i K = ilai varia ke i = jumlah data = Faktor frekuesi yag merupaka fugsi dari periode ulag (retur period) da tipe distribusi frekuesi. Utuk meghitug faktor frekuesi E.J. Gumbel Type I diguaka rumus : YT Y K = S..(6) di maa : YT = Reduced variate sebagai fugsi periode ulag T = - L - L (T - 1)/T Y = Reduced mea sebagai fugsi dari bayakya data S = Reduced stadard deviasi sebagai fugsi dari bayakya Dega mesubstitusika ketiga persamaa di atas diperoleh : XT = X Sx.( YT S Y)..(7) Jika : 1 a Sx = S Sx b = X. Y S 80

6 Aalisa periode ulag huja maksimum Persamaa di atas mejadi : 1 XT = b.yt a (8) Koefisie Skewess : Cs = ( -1) ( - ) Sd i = l 3 (Xi - X) 3..(9) di maa : Cs = koefisie skewess X Xi = ilai rata-rata = ilai varia ke i = jumlah data Koefisie Kurtosis : Ck = 4 Xi - X i = l ( -1) ( - ) ( - 3) Sd 4.(10) di maa : Ck = koefisie kurtosis X = ilai rata-rata Xi = ilai varia ke i = jumlah data c. Aalisa Distribusi frekuesi Log Pearso Type III Distribusi Log Pearso Tipe III merupaka hasil trasformasi dari distribusi Pearso Tipe III dega meggatika data mejadi ilai logaritmik. Persamaa distribusi Log Pearso Tipe III dapat ditulis sebagai berikut : Log X t = Log X G S.(11) 81

7 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai di maa: X t = Besarya curah huja dega periode t (mm) Log X = Rata-rata ilai logaritma data X hasil pegamata (mm) S = Stadar Deviasi ilai logaritma data X hasil pegamata Persamaa yag diguaka adalah : Nilai rerata : log x Log x..(1) Stadard Deviasi : Sd = C S = = C K = i = l Log x i -1 - Log x koefisie kepecega 3. logx logx 1.. SlogX 3 koefisie kurtosis.(13).(14) = di maa : 4 logx logx 1 3 S log X 4 x = curah huja (mm) Log x = rerata Log x G = faktor frekuesi d. Aalisa Distribusi Metode Iway Kadoya Perhituga Iway Kadoya diteragka sebagai berikut: (15) di maa : x b = c.log. xo b = faktor frekuesi c = faktor Iway Kadoya (16) 8

8 Aalisa periode ulag huja maksimum log (xo + b ) adalah harga rata-rata dari log (xi + b) dega ( i = 1,, ) da diyataka dega (Xo, b, c da xo) diperkiraka dari rumus-rumus sebagai berikut : Harga perkiraa pertama dari Xo: Log xo = 1/ log xi...(17) Perkiraa harga b: b = 1/m bi ; m = /10 xs.xt xo bi =. xo - (xs xt)..(18) Perkiraa harga Xo: Xo = log (xo +b) = 1/ log (xi + b)...(19) Perkiraa harga c: xi b 1/c = c. /( 1) log( )^. xo b =. /( 1). x xo X 1 log ( i1 x i b )...(0) di maa : Xs = harga pegamata dega omor urut (m) dari yag terbesar Xt = harga pegamata dega omor urut (m) dari yag terkecil = bayakya data m = /10 : agka bulat (dibulatka ke agka yag terdekat) Kadag-kadag jika harga b sagat kecil maka utuk mempermudah perhituga harga b dapat diambil b = 0. Jika semua tetapa-tetapa tersebut telah didapat, maka curah huja yag mugki (probable raifall) yag sesuai dega kemugkia lebih sembarag (arbitrary axcess probability) dapat dihitug dega rumus: Lagkah-lagkah perhituga: Log ( x + b ) = log ( xo + b ) + (1/c) ξ (1) 1. Harga perkiraa pertama dari xo da b didapat dega rumus. Log ( xi + b ) di dapat da lox (xo + b) didapat dega rumus 3. { log (xi + b) dihitug da X dihitug dega rumus 4. Dega megguaka X da Xo, maka 1/c dihitug dega rumus 5. Harga ξ yag sesuai dega kemugkia lebih sembarag di dapat dari tabel da curah huja yag mugki diperkiraka dega rumus. 83

9 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai Perbedaa maksimum yag ada tidak boleh lebih besar dari perbedaa kritis yag diijika (diperoleh dari tabel yag tersedia). Utuk itu perlu dilakuka uji The Goodess of Fit, yaki : Uji Chi-Square da Uji Smirov-Kolmogorov. 1. Chi-Kuadrat ( x test) Uji ii megkaji ukura perbedaa yag terdapat di atara frekuesi yag diobservasi dega yag diharapka da diguaka utuk meguji simpaga secara vertikal, yag ditetuka dega persamaa : hitug k j 1 (O j E ) E j j.() dimaa : hitug = Parameter chi-kuadrat terhitug E j O j = frekuesi pegamata (observed frequecy) = frekuesi teoritis kelas j (expected frequecy) Lagkah-lagkah dalam memakai jeis uji ii adalah sebagai berikut : Megurutka data curah huja haria maksimum dari ilai terkecil ke terbesar. Memplot harga curah huja haria maksimum Xt dega harga probabilitas Weibull (Soetopo, 1996:1) : S N 1 x. 100 %.(3) dimaa: S (x) = probabilitas (%) = omer urut data dari seri yag telah diurutka N = jumlah total data Hitug harga cr dega meetuka taraf sigifika da dega derajat kebebasa yag dihitug dega megguaka persamaa : Dk = K (P + 1).(4) keteraga : Dk = Derajat kebebasa P = Parameter yag terikat dalam agiha frekuesi K = Jumlah kelas distribusi = 1 + (3.3. log ) 84

10 Aalisa periode ulag huja maksimum ) Uji Smirov-Kolmogorov Uji kesesuaia ii diguaka utuk meguji simpaga secara horisotal. Uji kecocoka Smirov-Kolmogorof, serig disebut juga uji kecocoka o parametrik, karea pegujiaya tidak megguaka fugsi distribusi tertetu. Uji ii diguaka utuk meguji simpaga/selisih terbesar atara peluag pegamata (empiris) dega peluag teoritis. Uji ii dilakuka dega tahapa sebagai berikut : 1. Megurutka data curah huja haria maksimum dari ilai terkecil ke terbesar. Memplot harga curah huja haria maksimum Xt dega harga probabilitas, S(x) seperti pada persamaa diatas 3. Pegujia terhadap kesesuaia data dega megguaka tabel yag tersedia dega parameter bayakya data (), tigkat kepercayaa/sigificat level (), da cr 4. Hitug ilai selisih maksimum atara distribusi teoritis da distribusi empiris dega persamaa : P P mak = e T dimaa :...(5) maks = Selisih terbesar atara peluag empiris dega teoritis P e = Peluag empiris, dega megguaka persamaa dari Weibull: P = m N 1 m = omor urut kejadia, atau perigkat kejadia N = jumlah data pegamata P T = peluag teoritis dari hasil peggambara data pada kertas distribusi (persamaa distribusiya) secara grafis, atau megguaka fasilitas perhituga peluag meurut wilayah luas dibawah kurva ormal pada Tabel. 5. Membadigka ilai cr da maks dega ketetua apabila : cr > maks maka distribusi tidak diterima cr < maks maka distribusi diterima HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil perhituga periode ulag curah huja maksimum dari 4 stasiu huja dega 3 metode diperoleh ilai huja maksimum dega periode ulag,5,10,..., 95,100 tahua. Nilai rata - rata dari perhituga (Curah huja Racaga) dega 3 metode tersebut (Tabel 1). Dari hasil aalisis dega tiga metode tersebut meujukka hasil perhituga dega megguaka Log Pearso Type III da Iway Kadoya utuk masig masig periode ulag 85

11 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai diperoleh hasil yag tidak jauh berbeda, sedagka utuk metode EJ Gumbel meujukka hasil yag lebih tiggi dibadig dega kedua metode tersebut. Tabel 1 Curah Huja Racaga Rerata Metode EJ Gumbell, Log Pearso Type III da Iway No Kadoya Kala Ulag Probabilitas (%) EJ Gumbell Curah Huja Racaga (mm) Log Pearso Type III Iway Kadoya Curah huja maksimum dega itesitas yag tiggi kemugkia maki jarag terjadi, sebagai cotoh dari hasil perhituga dega metode Iway Kadoya kejadia huja dega itesitas 165 mm/hari artiya huja dega itesitas 165 mm/hari kemugkia terjadiya haya sekali dalam kuru waktu 100 tahu, dega peluag kejadia sebesar 1 % (Tabel 1). 86

12 Curah Huja Racaga (mm) Aalisa periode ulag huja maksimum Curah Huja Racaga Metode EJ Gumbell, Log Pearso Type III da Iway Kadoya Periode Ulag (Tahu) Metode EJ Gumbell Metode Log Pearso Type III Metode Iway Kadoya Gambar 1 Grafik Curah Huja rata-rata Metode EJ Gumbell, Log Pearso Type III da Iwai Kadoya Hasil perhituga dari ketiga metode tersebut. Metode Iwai Kadoya meghasilka ilai hasil perhituga yag lebih redah jika dibadigka dega ilai hasil perhituga dega megguaka metode Log Pearso da EJ Gumbell. Perbedaa ilai perhituga maki besar ke arah periode ulag yag lebih besar (Gambar 1). Utuk meilai kelayaka hasil perhituga dega tiga metode tersebut dilakuka uji kesesuaia distribusi dega sigifika level 5 % dega Uji Chi-Square da Uji Smirov- Kolmogorov. Dari hasil uji tersebut maka ketiga metode dapat diterima. Uji ii dilakuka utuk semua titik pegamata yaitu sebayak 4 titik. Dega demikia maka ketika metode tersebut dapat dipakai utuk perhituga periode ulag huja maksimum di Kabupate Jember. Utuk aalisis spasial dari hasil perhituga dega megguaka 3 metode diatas selajutya dilakuka pemetaa. Pemetaa haya dilakuka utuk periode ulag 50 da 100 tahu saja tujuaya adalah utuk megetahui pola spasial peyebara curah huja dari masig hasil perhituga tersebut diatas. Dari peta ii aka dapat diketahui apakah ketiga hasil perhituga diatas setelah dipetaka aka memiliki pola sebara yag sama. 87

13 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai Gambar Curah huja maksimum periode ulag 50 tahua dega metode Gumbell Gambar 3 Curah huja maksimum periode ulag 50 tahua dega metode Log Pearso 88

14 Aalisa periode ulag huja maksimum Gambar 4 Curah huja maksimum periode ulag 50 tahua dega metode Iwai Kadoya Hasil pemetaa dega 3 metode utuk periode ulag 50 tahua dapat dilihat pada Gambar,3 da 4. Pola sebara secara spasial dari metode Log Perso maupu Iwai Kadoya memiliki kemiripa, ii ditujukka dega keaikka curah huja ke arah utara da teggara Jember. Sedagka utuk metode Gumbell cederug membetuk pola tertutup dega garis isolae yag maki rapat serta cederug meuru ke arah timur, sedagka kearah timur laut da selata cederug meuru (Gambar,3 da 4). 89

15 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai Gambar 5 Curah huja maksimum periode ulag 100 tahua dega metode Gumbell Gambar 6 Curah huja maksimum periode ulag 100 tahua dega metode Log Pearso 90

16 Aalisa periode ulag huja maksimum Gambar 7 Curah huja maksimum periode ulag 100 tahua dega metode Iwai Kadoya Pola Isohyet curah huja maksimum dega periode ulag 100 tahua. Dari gambar diatas meujukka pola isohyet curah huja utuk periode ulag 100 tahua tidak megalami bayak perubaha jika dibadigka dega pola isohyet pada periode ulag 50 tahua, perbedaaya haya pada besara itesitas hujaya saja (Gambar 5,6 da 7). KESIMPULAN Dari hasil perhituga curah huja racaga yag dilakuka dapat diambil kesimpula sebagai berikut: - Hasil perhituga curah huja racaga dega metode EJ Gumbel lebih besar jika dibadigka dega metode Log Pearso Type III da Iway Kadoya. - Hasil perbadiga pola isohyet curah huja atara metode Log Pearso Type III da Iway Kadoya memiliki kemiripa jika dibadigka dega metode Gumbell. DAFTAR PUSTAKA Ramage, G.C Mosoo Meteorology Iteratioal Geophysics Series, Academic Press Ic, New York Sady I M. 1996, Republik Idoesia Geografi regioal, Jurusa Geografi FMIPA UI da PT Idograph Bakti Jakarta 91

17 Basuki, Iis Wiarsih, da Noor Laily Adhyai Hamada, J.I 003 Itraseasoal ad diural variatios of raifaall over Sumatera islad. Buku Padua Workshop Pemafaata Iformasi Iklim Utuk Pertaia di Sumatera Barat Swarioto Y.da Suyoo H 001 Peluag Kejadia Curah Huja Haria di Daerah Khusus Ibukota Jakarta da Sekitarya Utuk Bula Jauari Selama 10 Tahu Terakhir. Jural Meteorologi da Geofisika, Vol.,No.4, Oktober Desember 001 Boer, Ediger da Neilburter, 1995, Memahami Ligkuga Atmosfer Kita, Peerbit ITB Badug Soemarto, CD. (1987). Hidrologi Tekik Peerbit Erlagga, Jakarta Sosrodarsoo, Suyoo (1977). Hidrologi Utuk Pegaira Pradya Paramita, Jakarta Lukato, Djoko (00). Makalah Semiar Nasioal KATGAMA 9