BAB IV ANALISA HIDROLOGI

Transkripsi

1 66 BAB IV ANALISA HIDROLOGI 4.1 TINJAUAN UMUM Analisis hidrologi diperlukan untuk mengetahui karakteristik hidrologi daerah pengaliran Sungai Banjir Kanal Timur, terutama di lokasi embung UNDIP, yaitu karakteristik hujan, debit atau potensi air. Analisis hidrologi ini akan digunakan sebagai dasar analisis pekerjaan detail desain. Pada perencanaan embung ini, analisis hidrologi untuk perencanaan embung, meliputi empat hal, yaitu: 1. Aliran masuk (inflow) yang mengisi embung. 2. Tampungan embung. 3. Banjir desain untuk menentukan kapasitas dan dimensi bangunan pelimpah (spillway). Data hujan harian selanjutnya akan diolah menjadi data curah hujan rencana, yang kemudian akan diolah menjadi debit banjir rencana. Data hujan harian didapatkan dari beberapa stasiun di sekitar lokasi rencana embung, di mana stasiun tersebut diutamakan yang terletak dalam daerah aliran sungai dan yang jaraknya relatif dekat dengan daerah aliran sungai. Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut : 1. Menentukan Daerah Aliran Sungai ( DAS ) beserta luasnya. 2. Menentukan luas pengaruh daerah stasiun-stasiun penakar hujan sungai. 3. Menentukan curah hujan maksimum tiap tahunnya dari data curah hujan yang ada. 4. Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun. 5. Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana di atas pada periode ulang T tahun.

2 67 6. Membandingkan antara debit air yang tersedia dengan kapasitas Kali Krengseng. 4.2 PENENTUAN DAERAH ALIRAN SUNGAI Penentuan Daerah Aliran Sungai (DAS) dilakukan berdasar pada peta rupabumi skala 1 : (Pemkot Semarang, 1999). DAS Banjir Kanal Timur berdasar peta tersebut mempunyai luasan sebesar km 2, dengan rencana lokasi tapak embung berada pada pada sungai Krengseng, Kota Semarang. Penentuan luasan ini dengan menggunakan Program AutoCAD. Gambar 4.1 Daerah aliran sungai Banjir Kanal Timur

3 ANALISIS CURAH HUJAN RATA-RATA DAERAH ALIRAN SUNGAI Besarnya curah hujan rata-rata daerah dihitung dengan metode Thiessen, di mana pada metode ini mempertimbangkan daerah pengaruh tiap titik pengamatan. Penggunaan metode Thiessen karena kondisi topografi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Stasiun hujan yang berpengaruh pada DAS Krengseng yaitu stasiun hujan Gunungpati, stasiun hujan Susukan, dan stasiun hujan Plamongan. Berdasarkan hasil pengukuran dengan AutoCAD, luas pengaruh dari tiap stasiun ditunjukkan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Luas Pengaruh Stasiun Hujan Terhadap DAS Krengseng No Nama Stasiun Luas DPS (km 2 ) Koefisien Thiessen 1 Gunungpati Susukan Plamongan Luas Total

4 69 Gambar 4.2 Luas Pengaruh Stasiun Hujan Metode Thiessen Data Curah Hujan Harian Maksimum Data curah hujan harian maksimum dari masing-masing stasiun dapat ditampilkan sebagai berikut : Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Gunungpati Curah Hujan Harian Maksimum Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agt Sept Okt Nov Des Rmax

5 70 No Tahun Tabel 4.3 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Susukan Curah Hujan Harian Maksimum Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agt Sept Okt Nov Des R (maks) No Tahun Tabel 4.4 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Plamongan Curah Hujan Harian Maksimum Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli Agt Sept Okt Nov Des R (maks)

6 71 Tabel 4.5 Rekapitulasi Data Curah Hujan Harian Maksimum No Tahun Sta. Gunungpati Sta. Susukan Sta. Plamongan Analisis Curah Hujan Area Dengan Metode Thiessen Untuk perhitungan curah hujan dengan metode Thiessen digunakan persamaan : R = di mana : R R 1, R 2,..., R n A1. R1 + A2. R An. R A + A A 1 2 n n = Curah hujan maksimum rata-rata (mm) = Curah hujan pada stasiun 1,2,...,n (mm) A 1, A 2,,A n = Luas daerah pada polygon 1,2,..,n (km 2 ) Hasil perhitungan curah hujan ditunjukkan pada Tabel 4.6

7 72 Tabel 4.6 Curah Hujan Area Berdasarkan Hujan Maksimum di Sta.Gunungpati No Tanggal Sta.Gunungpati Sta. Susukan Sta. Plamongan BOBOT % BOBOT % BOBOT % R1 R2 R3 Rmax bobot*rmax bobot*rmax Rmax bobot*rmax RH max (mm) (R1+R2+R3) 1 26-agt-' jan-' apr-' , mar-' nov-' des-' nov-' mar-' apr-' mar-' sep-' No Tanggal Tabel 4.7 Curah Hujan Area Berdasarkan Hujan Maksimum di Sta.Susukan Sta.Gunungpati Sta. Susukan Sta. Plamongan BOBOT % BOBOT % BOBOT % R1 R2 R3 Rmax bobot*rmax Rmax bobot*rmax Rmax bobot*rmax RH max (mm) (R1+R2+R3) 1 26-agt-' jan-' nov-' mar-' nov-' des-' nov-' mar-' okt-' mar-' feb-'

8 73 No Tanggal Tabel 4.8 Curah Hujan Area Berdasarkan Hujan Maksimum di Sta.Plamongan Sta.Gunungpati Sta. Susukan Sta. Plamongan BOBOT % BOBOT % BOBOT % R1 R2 R3 Rmax bobot*rmax Rmax bobot*rmax Rmax bobot*rmax RH max (mm) (R1+R2+R3) 1 29-jan-' jan-' nov feb-' des-' feb-' apr-' jan-' mar-' feb-' mar-' Tabel 4.9 Curah Hujan Area Maksimum Tahun Hasil Curah Hujan Areal (mm) berdasarkan Sta. Nilai Curah Hujan Areal Maks yg diambil (mm) Gunungpati Susukan Plamongan

9 ANALISIS FREKUENSI CURAH HUJAN RENCANA Dari hasil perhitungan metoda Thiessen di atas perlu ditentukan kemungkinan periode ulang curah hujan harian maksimum guna menentukan debit banjir rencana Pengukuran Dispersi Suatu kenyataan bahwa tidak semua variat dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, akan tetapi kemungkinan ada nilai variat yang lebih besar atau lebih kecil dari nilai rata-ratanya. Besarnya derajat dari sebaran variat di sekitar nilai rata-ratanya disebut dengan variasi atau dispersi. Besarnya dispersi dapat dilakukan dengan pengukuran dispersi, yakni melalui perhitungan parametrik statistik untuk (X i - X rt ), (X i - X rt ) 2, (X i - X rt ) 3, (X i - X rt ) 4 terlebih dahulu. Pengukuran dispersi ini digunakan untuk analisis distribusi Normal dan Gumbel. Di mana : = besarnya curah hujan daerah (mm) X i X rt = rata-rata curah hujan maksimum daerah (mm) Sedangkan untuk pengukuran besarnya dispersi Logaritma dilakukan melaui perhitungan parametrik statistik untuk (LogX i -Log Log X rt ) 3, (LogX i -Log X rt ) 4 X rt ),(LogX i -Log X rt ) 2, (LogX i - terlebih dahulu. Pengukuran dispersi ini digunakan untuk analisis distribusi Log Normal dan Log Pearson III. Di mana : Log Xi Log Xrt = Besarnya logaritma curah hujan daerah (mm). = Rata-rata logaritma curah hujan maksimum daerah (mm). Perhitungan parametrik stasistik dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan 4.11.

10 75 Tabel 4.10 Perameter Statistik Curah Hujan RH Rencana (mm) No Tahun (Xi) (Xi - X) (Xi - X) 2 (Xi X) 3 (Xi - X) ,16 82, , , , ,92 17, , , , ,56-22, , , , ,06-16, , , , ,38 20, , , , ,06-41, , , , ,17-20, , , , ,27-38, , , , ,26-25, , , , ,95-61, , , , ,76 106, , , ,763 Jumlah 1121,55 0, , , ,571 rata-rata (X) 101,96 Macam pengukuran dispersi antara lain sebagai berikut : 1. Deviasi Standar (S) Perhitungan deviasi standar digunakan rumus sebagai berikut : S = n i = 1 ( X n i 1 _ X ) 2 di mana : S = Deviasi standart X = Nilai rata-rata variat X i = Nilai variat ke i n = jumlah data 27757,448 S = 10 S = 52, Koefisien Skewness (CS) Perhitungan koefisien Skewness digunakan rumus sebagai berikut :

11 76 CS = n n i= 1 ( X X ) ( n 1)( n 2) S 3 i di mana : CS = koofesien Skewness X i = Nilai variat ke i 3 X n S = Nilai rata-rata variat = Jumlah data = Deviasi standar 11* ,090 CS = (11-1)(11-2)52,685 CS = 1, Pengukuran Kortosis (CK) Perhitungan kortosis digunakan rumus sebagai berikut : n 1 4 ( X i X ) n i= 1 CK = 4 S di mana : CK = Koofesien Kortosis = Nilai variat ke i X i X n S = Nilai rata-rata variat = Jumlah data = Deviasi standar 1 * ( ,571) CK = 11 CK = 2, ,685

12 77 4. Koefisien Variasi (CV) Perhitungan koefisien variasi digunakan rumus sebagai berikut : S CV = X di mana : CV = Koefisien variasi X S = Nilai rata-rata variat = Standart deviasi CV 52,685 = 101,96 CV = 0,517 Tabel 4.11 Parameter Statistik (Logaritma) No Tahun X Log Xi Log Xi - Log Xi rt (Log Xi - Log Xi rt)2 (Log Xi - Log Xi rt)3 (Log Xi - Log Xi rt) ,16 2,2652 0,3042 0,0925 0,0281 0, ,92 2,0789 0,1179 0,0139 0,0016 0, ,56 1,9007-0,0603 0,0036-0,0002 0, ,06 1,9297-0,0313 0,0010 0,0000 0, ,38 2,0877 0,1267 0,0161 0,0020 0, ,06 1,7786-0,1824 0,0333-0,0061 0, ,17 1,9094-0,0516 0,0027-0,0001 0, ,27 1,8012-0,1598 0,0255-0,0041 0, ,26 1,8823-0,0787 0,0062-0,0005 0, ,95 1,6123-0,3487 0,1216-0,0424 0, ,76 2,3196 0,3586 0,1286 0,0461 0,0165 jumlah 21,5656-0,0054 0,4450 0,0245 0,0422 Log Xi rt 1,961

13 78 Macam pengukuran dispersi Logaritma antara lain sebagai berikut : 1. Standar Deviasi (S) Perhitungan standar deviasi digunakan rumus sebagai berikut : S = n i= 1 { log( X ) log( X )} i n 1 RT 2 0,4450 S = = 0, Koefisien Skewness (C S ) Perhitungan koefisien skewness digunakan rumus sebagai berikut : Cs = n ( )( ) n 1 n 2 S 11 Cs = (2,6110) = 0, log Xi log Xrt 3 3. Pengukuran Kurtosis (C K ) Perhitungan kurtosis digunakan rumus sebagai berikut : C K = 1 n n i= 1 LogX i LogXrt 4 S 4 1 (0,0422) C 11 K = = 1, ,211

14 79 4. Koefisien Variasi (C V ) Perhitungan koefisien variasi digunakan rumus sebagai berikut : S C V = LogXrt 0,211 C V = = 0,108 1, Pemilihan Jenis Sebaran Dalam statistik dikenal beberapa jenis distribusi antara lain Normal, Gumbel, Log Normal, Log Pearson III. Untuk itu ditinjau jenis distribusi yang sesuai dengan distribusi data hujan yang ada di daerah studi. Hal ini dapat dipakai dapat dicari dengan cara analisis dan cara grafis (plotting data) Penentuan Jenis Sebaran Cara Analisis Ketentuan dalam pemilihan distribusi tercantum dalam Tabel Tabel 4.12 Parameter Pemilihan Distribusi Curah Hujan Jenis sebaran Kriteria Hasil Log Normal Cs= 1,137 C S = 0,319 Ck =5,383 C v = 0,108 Log Pearson Cs 0 C S = 0,319 Tipe III Cv ~ 0,3 C v = 0,108 Gumbel Cs= 1,14 C S = 1,16 Ck= 5,4 C K = 2,315 Sumber : Hasil Perhitungan Keterangan Kurang Mendekati Mendekati Kurang Mendekati Dari perhitungan yang telah dilakukan dengan syarat-syarat tersebut di atas, maka dipilih distribusi Log Pearson III Penentuan Jenis Sebaran Cara Grafis (Ploting Data)

15 80 Disamping metode analisis kita juga melakukan metode grafis, yaitu dengan cara ploting pada kertas probabilitas. Untuk mendapatkan jenis distribusi yang sesuai dengan data hujan yang ada di daerah studi, maka perlu dilakukan pengeplotan data pada kertas probabilitas. Dari Plotting pada kertas probabilitas tersebut, bisa dilihat sebaran yang cocok / yang mendekati garis regresinya. Sebelum dilakukan penggambaran, data harus diurutkan dahulu dari kecil ke besar. Penggambaran posisi (plotting positions) yang dipakai adalah cara yang dikembangkan oleh Weibull dan Gumbel, yaitu : m P( Xm) = 100% n + 1 di mana : P (Xm) = data sesudah dirangking dari kecil ke besar m = nomor urut n = jumlah data (11) Tabel 4.13 Posisi Plotting R max Rangking R max P (Xm) Tahun (mm) m (mm) (%) , ,95 8, , ,06 16, , ,27 25, , ,26 33, , ,56 41, , ,17 50, , ,06 58, , ,92 66, , ,38 75, , ,16 83, , ,76 91,67 jumlah 1121,55 rata - rata 101,96

16 81 Dari jenis sebaran yang telah memenuhi syarat tersebut perlu diuji kecocokan sebarannya dengan beberapa metode. Hasil uji kecocokan sebaran menunjukan distribusinya dapat diterima atau tidak Pengujian Kecocokan Sebaran Uji Sebaran Chi Kuadrat (Chi Square Test) Digunakan rumus sebagai berikut : K = log n = log 11= 4.46 ~ 12, di ambil 5 DK = K-(P+1) = 5-(2+1) = 2 f 2 ( E = i Oi ) Ei 2 n 11 Ei = = = 2,2 K 5 X = (X maks X min ) / K 1 = ( 208,76-40,95 ) / 5-1 = 41,95 X awal = X min - ½ X = (40,95-½.41,95) = 19,97 di mana : K = jumlah kelas DK = derajat kebebasan P = nilai untuk distribusi normal dan binominal P = 2 dan untuk distribusi poisson P = 1 N = jumlah data F 2 = harga chi square Oi = jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok ke-1 Ei = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok ke-1 Perhitungan nilai f² disajikan pada Tabel 4.14 berikut :

17 82 Tabel 4.14 Chi Square untuk menguji Distribusi Data Curah Metode Log Pearsson III No Probabilitas (%) Oi Ei Oi - Ei (Oi - Ei) 2 /Ei 1 19,97 < X < 61,93 2 2,20-0,20 0, ,93 < X < 103,88 5 2,20 2,80 3, ,88 < X < 145,83 2 2,20-0,20 0, ,83 < X < 187,78 0 2,20-2,20 2, ,78 < X < 229,74 2 2,20-0,20 0,018 Jumlah 11 f 2 5,818 Dari perhitungan di atas diperoleh nilai Chi-Kuadrat f² = 5,818. Batas kritis nilai Chi-Kuadrat untuk DK = 2 dengan α = 5% dari tabel Chi-Kuadrat didapatkan nilai f²cr = 5,991. Nilai f 2 = 5,818 < f²cr = 5,991 maka pemilihan distribusi memenuhi syarat Uji Sebaran Smirnov Kolmogorov Uji kecocokan Smirnov Kolmogorov dikenal dengan uji non parametric (non parametric test), karena pengujian tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Dari metode Log Pearsson III didapat persamaan sebagai berikut : Xrt = 101,96 S = 52,685 Tabel 4.15 Uji Kecocokan Sebaran dengan Smirnov-Kolmogorov x m P(x) = m/(n + 1) P(x<) f(t) P'(x) P'(x<) D = 1-kolom = 1-kolom 6 8= kol4-kol7 208,76 1 0,0833 0,9167 2,03 0,0189 0,9811-0,06 184,16 2 0,1667 0,8333 1,56 0,0539 0,9461-0,11 122,38 3 0,2500 0,7500 0,39 0,3301 0,6699 0,08 119,92 4 0,3333 0,6667 0,34 0,3485 0,6515 0,02 85,06 5 0,4167 0,5833-0,32 0,6442 0,3558 0,23 81,17 6 0,5000 0,5000-0,39 0,6699 0,3301 0,17 79,56 7 0,5833 0,4167-0,43 0,6842 0,3158 0,10 76,26 8 0,6667 0,3333-0,49 0,7053 0,2947 0,04 63,27 9 0,7500 0,2500-0,73 0,7821 0,2179 0,03 60, ,8333 0,1667-0,80 0,8023 0,1977-0,03

18 83 40, ,9167 0,0833-1,16 0,8866 0,1134-0,03 max 0,23 Dari perhitungan nilai D, Tabel 4.15, menunjukan nilai D max = 0,23 data pada peringkat m = 5. Untuk derajat kepercayaan 5 % maka diperoleh Do = 0,396 untuk N=11. Karena nilai D max lebih kecil dari nilai Do (0,23<0,396) maka persamaan distribusi yang diperoleh dapat diterima Hasil Pengujian Dari pengujian yang dilakukan dengan menggunakan metode seperti tersebut di atas, ternyata penggunaan distribusi Log Pearsson III dapat diterima. Untuk selanjutnya hujan rancangan menggunakan perhitungan Log Pearsson III 4.5 PERHITUNGAN CURAH HUJAN METODE LOG PEARSON III Perhitungan curah hujan rencana periode ulang tertentu yang terpilih adalah dengan menggunakan Log Pearson III, seperti yang dapat dilihat dibawah ini. Rumus : LogX = LogX rt + k S di mana : X X rt = curah hujan rencana = curah hujan rata-rata k = koefisien untuk distribusi Log Pearson III berdasarkan Tabel 4.16 S = standar deviasi Tabel 4.16 Harga k untuk Distribusi Log Pearson III Cs Periode Ulang (tahun) ,4-0,066 0,816 1,317 1,880 2,261 2,615 2,949 3,670 0,3-0,05 0,824 1,309 1,849 2,211 2,544 2,856 3,525 0, , , , , , , , ,55272

19 84 Tabel 4.17 Distrbusi Sebaran Metode Log Pearson III Periode Cs Log Xi St k Log Xt S.Log X X 2 0,32 1,96 0,21-0,05 1,95 0,41 92,73 5 0,32 1,96 0,21 0,82 2,13 0,41 129, ,32 1,96 0,21 1,31 2,24 0,41 150, ,32 1,96 0,21 1,85 2,35 0,41 173, ,32 1,96 0,21 2,22 2,43 0,41 187, ,32 1,96 0,21 2,56 2,50 0,41 201, ,32 1,96 0,21 2,87 2,57 0,41 208, ANALISIS HIDROGRAF BANJIR RENCANA Model HEC-HMS digunakan untuk memperkirakan besarnya inflow-outflow hidrograf banjir rencana. Model HEC HMS mengemas berbagai macam metode yang digunakan dalam analisa hidrologi. Dalam pengoperasiannya menggunakan basis sistem windows, sehingga model ini menjadi mudah dipelajari dan mudah untuk digunakan, tetapi tetap dilakukan dengan pendalaman dan pemahaman dengan model yang digunakan. Di dalam model ini, terdapat beberapa macam metode hidrograf satuan sintetik. Sedangkan untuk menyelesaikan analisis hidrologi ini, digunakan hidrograf satuan sintetik dari SCS (soil conservation service) dengan menganalisa beberapa parameternya maka hidrograf ini dapat disesuaikan dengan kondisi di Pulau Jawa dan daerah pengaliran Kali Krengseng pada khususnya Model HEC HMS Model perhitungan simulasi yang dilakukan menggunakan HEC-HMS adalah sebagai berikut:

20 85 1. Kondisi DTA Banjir kanal Timur setelah ada bangunan di sekitar DAS. 2. Kondisi DTA Banjir kanal Timur dengan adanya embung. Ada tujuh buah embung yang direncanakan. Lokasi penempatan embung dapat dilihat pada Gambar 4.4. a. Basin Model (Model Daerah Tangkapan Air) Representasi fisik daerah tangkapan air dan sungai terdapat dan tesusun pada basin model. Elemen-elemen hidrologi berhubungan dalam jaringan yang mensimulasikan sebuah proses limpasan permukaan (run off). Pemodelan hidrograf satuan mempunyai kelemahan pada luas area yang besar, maka perlu dilakukan pemisahan areal basin menjadi beberapa sub-basin berdasarkan percabangan sungai dan perlu diperhatikan batas-batas luas daerah yang berpengaruh pada DAS tersebut. Pada basin model ini dibutuhkan sebuah peta background yang bisa diimport dari GIS (Geografic Information System) ataupun CAD (Computer Aided Design). Untuk Autocad dibutuhkan patch (tambalan) untuk bisa mengeksport gambar menjadi berakhiran *.map. Elemen-elemen yang digunakan untuk mensimulasikan limpasan adalah subbasin, reach,dan junction. Fungsi elemen tersebut dapat dilihat pada gambar 4.3.

21 Gambar 4.3 Subbasin dan tabel luas area 86

22 87 Gambar 4.4 Pemisahan Subbasin dan pemberian Elemen b. Reservoir (Penampung Air) Reservoir adalah pemodelan tampungan air yang akan direncanakan. Metode yang digunakan adalah elevation-area function yang terdiri dari dua parameter yaitu, elevation (ketinggian elevasi muka air waduk) dan area (luas area genangan berdasarkan elevasi muka air waduk). Untuk jumlah air yang keluar dari waduk menggunakan saluran outlet dapat dihitung dengan rumus: O = KA 2gH ( dalam HEC-HMS Technical Reference Manual) Dimana: O = debit keluaran K = koefisien saluran outlet A = luas penampang saluran H = jumlah tinggi energi pada saluran keluar

23 88 Gambar 4.5 Parameter Reservoir c. Sub-basin Loss Rate Method (Proses Kehilangan Air) Loss Rate Method adalah pemodelan menghitung kehilangan air yang terjadi melalui proses infiltrasi. Metode yang digunakan adalah SCS curve number yang terdiri dari beberapa parameter yaitu, initial loss atau nilai infiltrasi awal, SCS Curve No, dan imperviousness (kekedapan air). SCS mengembangkan parameter curve number empiris yang mengasumsikan berbagai faktor dari lapisan tanah, tata guna lahan, dan porositas untuk menghitung total limpasan curah hujan.. Berikut adalah gambar tabel parameter loss rate method.

24 89 Gambar 4.6 Parameter SCS Curve Number d. Sub-basin Transform (Transformasi Hidrograf Satuan Limpasan) Tranform adalah pemodelan metode hidrograf satuan yang digunakan. Pada pemodelan SCS, parameter yang dibutuhkan yaitu, Lag adalah tenggang waktu (time lag) antara titik berat hujan efektif dengan titik berat hidrograf. Parameter ini didasarkan pada data dari beberapa daerah tangkapan air pertanian. Parameter tersebut dibutuhkan untuk menghitung puncak dan waktu hidrograf, secara otomatis model SCS akan membentuk ordinat-ordinat untuk puncak hidrograf dan fungsi waktu. Lag ( tp ) dapat dicari dengan rumus : tp = 0,6 x Tc Tc = 0,01947x L 0,77 x S -0,385 di mana: L = Panjang lintasan maksimum (m)

25 90 S Tc = Kemiringan rata-rata = Waktu konsentrasi (menit) Gambar 4.7 Parameter SCS Unit Hydrograph e. Sub-basin Baseflow method (Proses Aliran Dasar) Baseflow dapat diartikan aliran dasar, model ini digunakan untuk menggambarkan aliran dasar yang terjadi pada saat limpasan sehingga dapat dihitung tinggi puncak hidrograf yang terjadi. Dalam pemodelan digunakan metode recession (resesi) dengan asumsi bahwa aliran dasar selalu ada dan mempunyai puncak hidrograf pada satu satuan waktu dan mempunyai keterkaitan dengan curah hujan (presipetasi). Parameter yang digunakan dalam model resesi ini adalah initial flow, recession ratio dan treshold flow. Initial flow merupakan nilai aliran dasar awal yang dapat dihitung atau dari data observasi, recession ratio constant adalah nilai rasio antara aliran yang terjadi sekarang dan kemarin secara konstan mempunyai nilai 0

26 91 sampai 1. Sedangkan treshold flow adalah nilai ambang pemisahan aliran limpasan dan aliran dasar. Untuk menghitung nilai ini bisa digunakan cara exponential atau diasumsikan dengan nilai besar rasio dari puncak ke puncak (peak to peak) Baseflow ( Qb ) dapat dicari dengan rumus : 0,6444 0,943 Q B = 0,4751A D (Metode Hidrograf Satuan Sintatik Gamma I) Dimana: A = Luas DAS (m 2 ) D = Indeks Kerapatan Sungai (Panjang sungai / Luas DAS)

27 92 Gambar 4.8 Parameter Recession Method pemodelan Baseflow f. Reach (Penghubung Antar Simpul/Junction) Reach merupakan permodelan yang menggambarkan metode flood routing (penelusuran banjir). Pada tugas akhir ini, digunakan metode Muskingum untuk menggambarkan hidrograf penelusuran banjir. Parameter yang dibutuhkan yaitu, Muskingum k dan Muskingum x. Konstanta-konstanta penelusuran k dan x ditentukan secara empiris dari pengamatan debit masuk dan debit keluar dalam waktu yang bersamaan. Faktor x merupakan faktor penimbang yang besarnya berkisar antara 0 dan 1, biasanya lebih kecil dari 0,5 dan dalam banyak hal besarnya kira-kira sama dengan 0,3 serta tidak berdimensi. Karena S mempunyai dimensi volume, sedangkan I dan Q berdimensi debit, maka k harus dinyatakan dalam dimensi waktu (jam atau hari). Persamaan yang menyangkut hubungan debit masuk dan keluar dengan konstanta k dan x adalah sebagai berikut : S = k (x I + (1 x) Q)

28 93 Sebagai langkah lanjut untuk mendapatkan x dan k, digambar grafik yang menyatakan hubungan antara S dengan x I + (1 x) Q, yaitu dengan memasukkan berbagai harga x sedemikian rupa hingga didapat garis yang mendekati garis lurus. US Army Corps of Engineer memberikan batas-batas yang mudah dikerjakan untuk parameter k dan x dan komputasi jangka waktu ( t) dalam Muskingum model. Kombinasi k dan x harus dipilih tepat dan jatuh pada batas yang tergradasi dapat dilihat pada gambar 4.9 di bawah. Gambar 4.9 Diagram batas kombinasi k dan x

29 94 Gambar 4.10 Parameter Muskingum pada pemodelan Flood Routing g. Meteorologic Model (Model Data Curah Hujan) Meteorologic model merupakan masukan data presipitasi atau curah hujan efektif dapat berupa 5 menitan atau jam-jaman. Perlu diperhatikan curah hujan kawasan diperoleh dari hujan rerata metode thiessen dengan memperhatikan pengaruh stasiun stasiun curah hujan pada kawasan tersebut. Bila 1 kawasan mendapat pengaruh dua dari tiga stasiun hujan yang digunakan, maka hujan rerata kawasan tersebut dihitung dari hujan rencana dua atau tiga stasiun hujan tersebut. Pada Stasiun Gunungpati, Susukan dan Plamongan tidak terdapat data curah hujan tiap jam. Sedangkan pada Stasiun Klimatologi Kalibanteng Semarang terdapat data curah hujan tiap jam. Dengan asumsi bahwa pola intensitas hujan di DAS kali Krengseng sama dengan pola intensitas hujan di Stasiun Klimatologi Kalibanteng Semarang maka didapatkan.

30 95 35,00% 33,33% 30,00% 25,00% 20,00% 15,00% 10,00% 5,00% 10,26% 20,51% 10,26% 7,69% 7,69% 6,41% 3,85% jam 19:15 jam 19:30 jam 19:45 jam 20:00 jam 20:15 jam 20:30 jam 20:45 Jam 21:00 0,00% Curah Hujan (%) Grafik 4.1 Curah Hujan St. Klimatologi Semarang Dengan menggunakan data dari Metode Log Pearsson III, maka didapatkan masing-masing untuk periode ulang 2th, 5th, 10th, 20th, 50th, 100th, 200th. 35,0 30,9 30,0 25,0 20,0 a. Periode ulang 2th 19,0 15,0 9,5 9,5 10,0 7,1 7,1 5,0 5,9 3,6 Jam 19:15 Jam 19:30 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 15,4 50,1 30,8 15,4 11,6 11,6 9,6 5,8 Jam 19:15 Jam 19:30 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 0,0 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 2th 0,0 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 10th a. Periode ulang 2th c. Perode ulang 10th 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 13,3 43,2 26,6 13,3 10,0 10,0 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 5th 8,3 5,0 Jam 19:15 Jam 19:30 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 17,8 57,7 35,5 17,8 13,3 13,3 11,1 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 25th 6,7 Jam 19:15 Jam 19:30 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 b. Perode ulang 5th d. Periode ulang 25th

31 96 70,0 60,0 62,6 Jam 19:15 80,0 70,0 69,4 Jam 19:15 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 19,3 38,5 19,3 14,5 14,5 12,0 7,2 Jam 19:30 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 21,4 42,7 21,4 16,0 16,0 13,3 8,0 Jam 19:30 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 0,0 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 50th 0,0 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 200th e. Periode ulang 50th g. Periode ulang 200th 80,0 70,0 67,0 Jam 19:15 60,0 Jam 19:30 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 20,6 41,3 20,6 15,5 15,5 12,9 7,7 Jam 19:45 Jam 20:00 Jam 20:15 Jam 20:30 Jam 20:45 Jam 21:00 0,0 Curah Hujan Pada DAS Banjir Kanal Timur (mm) Periode Ulang 100th f. Peroide ulang 100th Grafik 4.2 Curah Hujan pada DAS Kali Krengseng Gambar 4.11 Precipitation Gages

32 97 Gambar 4.12 Meteorologic Model h. Run Configuration (konfigurasi eksekusi data) Setelah semua variabel masukan di atas dimasukkan, untuk mengeksekusi pemodelan agar dapat berjalan maka basin model dan meteorologic model harus disatukan. Hasil eksekusi metode ini dapat dilihat dalam grafik dan nilai output di bawah ini. Hasil keluaran di bawah ini merupakan debit banjir rencana untuk periode ulang 100 tahunan.

33 Gambar 4.13 Run Configuration 98

34 99 Gambar 4.14 Output banjir periode ulang 100 tahunan (Bnjir Kanal Timur) Dari perhitungan diatas didapat rekapitulasi debit banjir rencana sebagai berikut: Tabel 4.18 Kondisi Banjir Kanal Timur sebelum dibangun embung di DAS Debit banjir Periode ulang (m3/dt) 2th 239,4 5th 371,7 10th 449,5 25th 539,5 50th 598,3 100th 651,6 200th 782,7 Tabel 4.19 Kondisi Banjir Kanal Timur setelah dibangun embung di DAS Debit banjir Periode ulang (m3/dt) 2th 206,3 5th 315,8 10th 336,6 25th 395,0 50th 439,6 100th 481,0 200th 597,4

35 100 Pemodelan dengan menggunakan HEC HMS dapat dilakukan kalibrasi dengan menggunakan data observasi sehingga dapat disimulasikan debit banjir yang mendekati sebenarnya. Tetapi karena keterbatasan data, sehingga tidak bisa dilakukan kalibrasi pemodelan. 4.7 Perhitungan Hubungan Elevasi Dengan Volume Embung Perhitungan ini didasarkan pada data peta topografi dngan skala 1 : dan beda tinggi kontur 5 m. Perhitungan ini dipakai pada Embung Universitas Diponegoro (Reservoir 7) yang akan dibuat perencanaan detail desain. Cari luas permukaan genangan air waduk yang dibatasi garis kontur, kemudian dicari volume yang dibatasi oleh dua garis kontur yang berurutan dengan menggunakan rumus pendekatan volume sebagai berikut: ( F + F + F F ) 1 Vx = Z 3 y x y x di mana : Vx = volume pada kontur (m 3 ) Z = beda tinggi antar kontur (m) F y = luas pada kontur Y (m 2 ) Fx = luas pada kontur X (m 2 ) Dari perhitungan tersebut diatas, kemudian dibuat grafik hubungan antara elevasi, volume embung. Dari grafik tersebut dapat dicari luas dari volume setiap elevasi tertentu dari embung.

36 101 Gambar 4.15 Daerah Genangan Embung Undip Tabel 4.20 Perhitungan Volume Embung Terhadap Elevasi Dan Luas Permukaan No. Elevasi (m) Luas Genangan (m2) Volume (m3) Vol Kumulatif (m3)

37 102 Vol. Tampungan (m^3) ELEVASI (m) volume volume luas luas ,000 20,000 30,000 40,000 Luas Genangan (m^2) Grafik 4. Korelasi Antara Elevasi, Volume Tampungan Dengan Luas Genangan 4.8 FLOOD ROUTING Flood routing didapatkan dari hasil HEC-HMS untuk curah hujan periode ulang 100 tahun. Dapat dilihat dari gambar dibawah ini.

38 103 Gambar 4.16 Grafik flood routing Reservoir-1 (Kali Parang) Gambar 4.17 Grafik flood routing Reservoir-2 (Kali Sedoro)

39 104 Gambar 4.18 Grafik flood routing Reservoir-3(Kali Gede) Gambar 4.19 Grafik flood routing Reservoir-4 (Kali Meteseh)

40 105 Gambar 4.20 Grafik flood routing Reservoir-5 (Kali Gede) Gambar 4.21 Grafik flood routing Reservoir-6

41 106 Gambar 4.22 Grafik flood routing Reservoir-7 (Embung Undip) Tabel 4.21 Time series Result pada HEC-HMS untuk Reservoir 7 Date Time inflow Storage Elevation Outflow 19-Mar-03 19: Mar-03 19: Mar-03 19: Mar-03 19: Mar-03 20: Mar-03 20: Mar-03 20: Mar-03 20: Mar-03 21: Mar-03 21: Mar-03 21: Mar-03 21: Mar-03 22: Mar-03 22: Mar-03 22: Mar-03 22: Mar-03 23: Mar-03 23: Mar-03 23: Mar-03 23: Mar-03 0: Mar-03 0: Mar-03 0: Mar-03 0: Mar-03 1:

42 Lanjutan Date Time inflow Storage Elevation Outflow 20-Mar-03 1: Mar-03 1: Mar-03 1: Mar-03 2: Mar-03 2: Mar-03 2: Mar-03 2: Mar-03 3: Mar-03 3: Mar-03 3: Mar-03 3: Mar-03 4: Mar-03 4: Mar-03 4: Mar-03 4: Mar-03 5: Mar-03 5: Mar-03 5: Mar-03 5: Mar-03 6: Mar-03 6: Mar-03 6: Mar-03 6: Mar-03 7: Mar-03 7: Mar-03 7: Mar-03 7: Mar-03 8: Mar-03 8: Mar-03 8: Mar-03 8: Mar-03 9: Mar-03 9: Mar-03 9: Mar-03 9: Mar-03 10: Mar-03 10: Mar-03 10: Mar-03 10: Mar-03 11: Mar-03 11: Mar-03 11: Mar-03 11: Mar-03 12: Mar-03 12:

43 108 Lanjutan Date Time inflow Storage Elevation Outflow 20-Mar-03 12: Mar-03 12: Mar-03 13: Mar-03 13: Mar-03 13: Mar-03 13: Mar-03 14: Mar-03 14: Mar-03 14: Mar-03 14: Mar-03 15: Mar-03 15: Mar-03 15: Mar-03 15: Mar-03 16: Mar-03 16: Mar-03 16: Mar-03 16: Mar-03 17: Mar-03 17: Mar-03 17: Mar-03 17: Mar-03 18: Mar-03 18: Mar-03 18: Mar-03 18: Mar-03 19: Untuk perhitungan selanjutnya digunakan hasil flood routing dari Reservoir-7 curah hujan periode ulang 100 tahun. Hasil Flood Routing dari Reservoir-7 sebagai berikut : Qinflow Embung = 149,1 m 3 /s Qoutflow Embung = 128,7 m 3 /s Elv air saat banjir = +175,9m