PEMODELAN HIDROLOGI DAERAH ALIRAN SUNGAI TUKAD PAKERISAN DENGAN SOFTWARE HEC-HMS TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PEMODELAN HIDROLOGI DAERAH ALIRAN SUNGAI TUKAD PAKERISAN DENGAN SOFTWARE HEC-HMS TUGAS AKHIR Oleh : Gede Ariahastha Wicaksana NIM : JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015 i

2 ABSTRACT Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah air yang mengalir pada suatu kawasan yang dibatasi oleh titik-titik tinggi di mana air tersebut berasal dari air hujan yang jatuh dan terkumpul dalam sistem tersebut. Guna dari DAS adalah menerima, menyimpan, dan mengalirkan airhujan yang jatuh diatasnya melaluisungai.debit aliran sungai adalah salah satu luaran dari sistem DAS dan menjadi indikator fungsi DAS dalam prosesnya khususnya alih ragam hujan menjadi aliran. Debit sungai juga dijadikan sebagai bahan evaluasi kondisi DAS yang bersangkutan, sehingga debit aliran sungai perlu disaqjikan dalam bentuk sajian yang informatif. Sejak dahulu para ilmuan mengemukakan bagaimana DAS memiliki sifat khas dalam sistem DAS tersebut. Dan dalam konsep hidrologi dikenal dengan hidrograf satuan (direct runoff hydrograph) dan hidrograf satuan itu dihasilkan oleh hujan efektif yang terjadi secara merata dengan intensitas tetap dalam satuan waktu yang ditetapkan. Hidrograf satuan dapat diperoleh jika rekaman data curah hujan jam-jaman yang tersebar merata serta data debit jam-jaman dengan kuantitas, kualitas dan kontinuitas yang baik dari DAS yang bersangkutan. Data hasil pengukuran tinggi muka air, debit, hujan harian dan hujan yang lebih pendek, dengan kuantitas, kualitas dan kontinuitas yang baik tidak selalu tersedia di setiap DAS sehingga dikembangkan suatu cara untuk mendapat hidrograf satuan tanpa mengembangkan data tersebut. Globalisasi yang kini terjadi memberi pengaruh positif terhadap pertumbuhan ilmu hidrologi dibidang teknik sipil yakni telah diciptakannya software HEC-HMS. Program HEC-HMSini merupakan model hidrologi numerik yang dikembangkan oleh Hydrologic Engineering Centre (HEC) dari US Army Corps Of Engineers.Program HEC- HMSmerupakan program komputer untuk menghitung transformasi hujan dan proses routing, volume runoff, direct runoff, baseflow dan channelflow pada suatu sistem DAS.Pemodelan hujan-debit merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai proses hidrologi yang terjadi di lapangan. Kemampuan hujan-debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi Sumber Daya Air di suatu wilayah DAS. Di penulisan ini membahas model hubungan hujan dan debit dari data curah hujan harian dan curah hujan jam-jaman pada DAS Tukad Pakerisan-Gianyar. Data curah hujan maksimum harian yang diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Wilayah-III Denpasar-Tuban serta data dari Badan Wilayah Sungai wilayah Bali-Penida digunakan untuk menganalisis curah hujan renacan dengan metode Log Person Type-III, dimana curah hujan maksimu harian rata-rata menggunakan data hujan stasiun Pengotan, Susut dan Tampaksiring dari perhitungan metode Polygon Thiessen. Selanjutnya debit dihitung menggunakan metode HSS-Nakayasu. Kemudian hasil debit banjir dari metode HSS-Nakayasu tersebut dibandingkan dengan debit banjir berdasarkan perhitungan dengan program HEC-HMS. Debit banjir yang dihitung dengan menggunakan HSS-Nakayasu adalah debit maksimum untuk 25 tahun= 65,845 m 3 /det, 50 tahun = 72,570 m 3 /det, 100 tahun = 79,563 m 3 /det. Debit banjir yang dihitung dengan menggunakan program HEC-HMS adalah debit maksimum untuk 25 tahun = 68,2 m 3 /det, 50 tahun = 81,0 m 3 /det dan 100 tahun = 96,1 m 3 /det. Perbandingan yang dapat disimpulkan bahwa tidak memiliki perbedaan hasil debit yang cukup jauh antara metode HSS-Nakayasu dengan HEC-HMS.Perhitungan dengan metode HSS-Nakayasu memiliki hasil debit yang lebih kecil jika dibandingkan dengan hasil perhitungan debit menggunakan program HEC-HMS yang selalu lebih besar namun sedikit. Kata Kunci : Banjir, Daerah Aliran Sungai, Hidrograf Satuan Sintetik (HSS), HSS Nakayasu, HEC-HMS. ii

3 DAFTAR ISI ABSTRACT UCAPAN TERIMA KASIH... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Maksud dan Tujuan Manfaat Penulisan Batasan Penelitian... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Hujan Definisi Hujan Klasifikasi Hujan Daerah Aliran Sungai (DAS) Definisi Umum DAS Klasifkasi Daerah Aliran Sungai (DAS) Hidrologi Definisi Umum Hidrologi Siklus Hidrologi Analisis Hidrologi Hujan Rencana Penentuan Hujan Kawasan Penentuan Analisis Frekuensi Pengeplotan Data Uji Distribusi Frekuensi Hidrograf Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Hidrograf Satuan Sintetik Soil Conservation Services (SCS) HEC-HMS iii

4 BAB III METODE PENELITIAN Lokasi Data Jenis Data TeknikPengumpulan Data Analisis Data Uji Konsistensi Perhitungan Curah Hujan Kawasan Penentuan Analisis Frekuensi Analisis Curah Hujan Uji Distribusi Frekuensi Perhitungan Debit Banjir Metode HSS-Nakayasu dengan Debit Banjir dari Hasil HEC-HMS Hasil Perbandingan DiagramAlir Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum DAS Tukad Pakerisan Uji Konsistensi Data Hujan Pemilihan Distribusi Frekuensi Analisis Curah Hujan Rencana dengan Metode Log Person Type-III Uji Smirnov-Kolmogorov Uji Chi Khuadrat Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Perhitungan Menggunakan Program HEC-HMS Hasil PerbandinganPerhitungan Q Debit HSS-Nakayasu dengan Perhitungan Program HEC-HMS BAB VPENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN A Gambar Peta DAS Tukad Pakerisan Gambar Perhitungan Tinggi Curah Hujan Metode Poligon Thiessen Gambar Peta Sungai Tukad Pakerisan dengan Pembagian 5 SUBDAS Gambar Peta Sungai Tukad Pakerisan dengan Pembagian 5 SUBDAS iv

5 LAMPIRAN B Tutorial Menggunakan Program HEC-HMS LAMPIRAN C Tutorial Menggunakan Program HEC-HMS v

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)... 9 Gambar 2.2 Pengukuran Tinggi Curah Hujan Metode Aljabar Gambar 2.3 Pengukuran Tinggi Curah Hujan Metode Poligon Thiessen Gambar 2.4 Pengukuran Tinggi Curah Hujan Metode Isohiet Gambar 2.5 Penyederhanaan DAS Gambar 2.6 Komponen Hidrograf Aliran Sungai Gambar 2.7 Sketsa Hidrograf Satuan Sintetik Model Nakayasu Gambar 2.8 Sketsa Hidrograf Satuan Sintetik SCS tak berdimensi Gambar 2.9 User Interface psds HEC-HMS Gambar 2.10 Hasil Simulasi pada HEC-HMS Gambar 3.1 Lokasi Tukad Pakerisan Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian Gambar 4.1 Pengukuran Tinggi Curah Hujan Menggunakan Metode Poligon Thiessen (Gambar DAS) Gambar 4.2 Ordinat HSS-Nakayasu Gambar 4.3 HSS-NakayasuTukad Pakerisan dengan kala ulang 25 tahun Gambar 4.4 HSS-Nakayasu Tukad Pakerisan dengan kala ulang 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 dan 1000 tahun vi

7 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Q/ n dan R/ n Tabel 2.2 Persyaratan Pemilihan Jenis Distribusi / Sebaran Frekuensi Tabel 2.3 Nilai K untuk Distribusi Logt-Person III Tabel 2.4 Faktor Penyimpangan (G) untuk Distribusi Log-Person III Tabel 2.5 Faktor Frekuensi untuk Nilai Ekstrim (K) Tabel 2.6 Simpangan Baku Tereduksi (Sn) Tabel 2.7 Rata-rata Tereduksi (Y n ) Tabel 2.8 Hubungan antara Kala Ulang dengan Faktor Reduksi (Y t ) Tabel2.9 Harga Chi-Square (X 2 ) untuk Chi-Square Test Tabel 2.10 Nilai Kritis Do untuk Uji Smirnov-Kolmogorov Tabel 2.11 Nilai t/t p dan q/q p HSS SCS Tabel 4.1 Tabel 4.2 Data Curah Hujan Maksimum harian untuk stasiun Pengotan, Susut, Tampaksiring Perhitungan Hujan Harian Maksimum Rata-rata dengan Menggunakan Metode Poligon Thiessen Tabel 4.3 Perhitungan Koefisien kepencengan (Cs) & Koefisien kepuncakan (Ck) Tabel 4.4 Perhitungan Curah Hujan (X) Tabel 4.5 Perhitungan Log Person Type III Tabel 4.6 Pengamatan Uji Smirnov Kolmogorov Tabel 4.7 Hasil Uji Smirnov Kolmogorov Tabel 4.8 Pengujian Nilai Distribusi Frekuensi Log Pearson III Dengan Metode Chi- Kuadrat Tabel 4.9 Curah Hujan Efektif Rata-Rata sampai jam ke-t Tabel 4.10 Hasil Perhitungan (persentase) Tabel 4.11 Perhitungan Curah Hujan Efektif Selama 24 jam Tabel 4.12 Perhitungan Distribusi Curah Hujan Tiap Jam Tabel 4.13 Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Tabel 4.14 Hasil Perhitungan HSS-Nakayasu kala ulang 25 tahun Tabel 4.14 Rekapitulasi perhitungan HSS-Nakayasu Tabel 4.15 Hasil Perhitungan HEC-HMS Kala Ulang 2Tahun Tabel 4.16 Hasil Perhitungan HEC-HMS Kala Ulang 5Tahun Tabel 4.17 Hasil Perhitungan HEC-HMS Kala Ulang 10Tahun Tabel 4.18 Hasil Perhitungan HEC-HMS Kala Ulang 25Tahun Tabel 4.19 Hasil Perhitungan HEC-HMS Kala Ulang 50Tahun vii

8 Tabel 4.20 Hasil Perhitungan HEC-HMS Kala Ulang 100 Tahun Tabel 4.21 Rekapitulasi hasil perhitungan HEC-HMS dengan kala ulang keseluruhan yakni 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, 50 tahun dan 100 tahun viii