KAJIAN METODE HIDROGRAF SATUAN SINTETIK PADA SUNGAI DELI TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum / Ujian Sarjana Teknik Sipil IBNU SYIFA H 08 0404 125 DOSEN PEMBIMBING Ir.TERUNAJAYA, M.Sc NIP.19500817 198411 1 001 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
ABSTRAK Metode Hidrograf Satuan Sintetik (synthetic unit hydrograph) di Indonesia merupakan metode empiris yang sebagian besar digunakan di Indonesia untuk membuat perhitungan debit banjir pada daerah yang data observasi debitnya kurang atau tidak tersedia. Pada sungai Deli hanya terdapat satu stasiun hidrometri yaitu stasiun hidrometri Helvetia. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk menghitung debit sungai deli dengan metode Hidrograf Satuan Sintetik agar mendapat perbandingan dengan data debit sungai yang sudah ada. Metode yang digunakan dalam penulisan ini adalah metode empiris. Data yang digunakan adalah data skunder kemudian dianalisis berdasarkan mtode Hidrograf Satuan Sintetik lalu membandingkannya. Dalam hasil analisa curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai distribusi curah hujan Distribusi Gumbel periode ulang 5 tahun. Metode Hidrograf yang dipakai adalah Hidrograf Nakayasu, Snyder dan Gamma-I. Dari data debit pengukuran di lapangan oleh BWS didapat debit banjir sebesar adalah 310,822 m 3 /detik. Dari hasil perhitungan intensitas curah hujan didapat nilai intensitas curah ujan adalah 154,2728 m 3 / detik. Debit puncak dari hasil perhitungan metode hidrograf Snyder sebesar 1455,869 m 3 /detik. Debit puncak dari hasil perhitungan metode hidrograf Nakayasu sebesar 300,056 m 3 /detik. Debit puncak dari hasil perhitungan metode hidrograf Gamma-I sebesar 596,964 m 3 /detik. Sehingga didapat metode hidrograf yang dapat mendekati adalah metode Hidrograf Nakayasu. Kata Kunci : Hidrograf Satuan Sintetik
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum.wr.wb. Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: KAJIAN METODE HIDROGRAF SATUAN SINTETIK PADA SUNGAI DELI Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc dan Bapak Ir. Alferido Malik, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Ayahanda Drs.Sukadi dan ibunda Hartuti, SE tercinta, kakak saya Dewi Novika Ariyanti dan Evilia Ramadhani, kekasih saya Sri Wirda yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat. 7. Bapak Ivan Indrawan, ST.MT dan Bapak Sayed Iskandar Muda, ST.MT beserta seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin). 9. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, Fahrurrozie, Harry, Tofandi, Sammuel pakpahan, David Pramono, Rahmad P Lubis, Indra Prima hasyim Siregar, Sutan, Robi, Michael Mario, Riza Inanda, Rama Miranda,Yelena Hartanti, Ayu Rezita, Ivan, Danny, Dhoni, Saur, Ardi, Boy, Berry, Imam, Agi, Aris, Muazzi, Khaidir,, M. Hafiz, Siddik,
Maulana, Galih, Arthur, Roemanto, Alfrendi, Sandro, Yazid angkatan 2009 sipil USU, angkatan 2010 sipil USU, Fazrai Ari, Patra, Afrisa,Angkatan 2011, Rendra, Barly, Eky, Philip, Mudek, Tandem, Intan, Momon, Farahdita, Wahyu, Subar, Reno, Hilman, Dian, Dika, serta teman-teman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 10. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Maret 2015 Penulis, ( IBNU SYIFA H ) 08 0404 125
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATAPENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR NOTASI... x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Pembatasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1 Hidrologi... 6 2.1.1 Curah Hujan... 7 2.1.2 Distribusi Frekuensi Curah Hujan... 10 2.1.3 Uji Distribusi Frekuensi Curah Hujan... 17 2.1.4 Hidrograf Satuan Sintetik... 18 BAB III METODE PENELITIAN... 27 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian... 27 3.2 Rancangan Penelitian... 27 3.2.1 Sistematika Penulisan... 30 3.3 Pelaksanaan Penelitian... 31 3.4 Variabel yang Diamati... 32
BAB IV ANALISA PEMBAHASAN... 33 4.1 Perhitungan Curah Hujan Kawasan DAS Deli... 33 4.1.1 Perhitungan Koefisien DAS Deli... 38 4.1.2 Penentuan Pola Distribusi Hujan... 41 4.1.3 Parameter Statistik Sebaran Normal... 42 4.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal... 44 4.1.5 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Pearson III... 46 4.1.6 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel... 49 4.2 Analisa Pemilihan Distribusi Curah Hujan... 52 4.2.1 Analisa Frekuensi Curah Hujan... 52 4.2.2 Jenis Distribusi... 53 4.2.3 Uji Sebaran Smirnov-Kolmogorov... 54 4.2.4 Perhitungan Intensitas Hujan Jam-jaman... 57 4.3 Analisa Hidrograf Satuan Sintetik... 59 4.3.1 Hidrograf Satuan Snyder... 59 4.3.2 Hidrograf Satuan Nakayasu... 64 4.3.3 Hidrograf Satuan Gamma-I... 72 4.3.4 Perbandingan Metod Hidrograf... 78 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 80 5.1 Kesimpulan... 80 5.2 Saran... 80 DAFTAR PUSTAKA... 82 LAMPIRAN... 83
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss... 11 Tabel 2.2 Nilai K untuk Distribusi Log Normal... 12 Tabel 2.3 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel... 13 Tabel 2.4 Reduksi Variat (YTr) sebagai Fungsi Periode Ulang Gumbel... 14 Tabel 2.5 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel... 14 Tabel 2.6 Nilai K untuk Distribusi Log Pearson... 16 Tabel 4.1 Luas Areal Pengaruh Stasiun Hujan Daerah Aliran Sungai Deli... 34 Tabel 4.2 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Polonia... 34 Tabel 4.3 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Tuntungan... 35 Tabel 4.4 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Patumbak... 35 Tabel 4.5 Perhitungan Curah Hujan Regional Harian Maksimum DAS Deli... 37 Tabel 4.6 Zona Penggunaan Lahan DAS Deli... 39 Tabel 4.7 Nilai Koefisien Pengaliran DAS Deli... 40 Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal... 42 Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal... 43 Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal... 44
Tabel 4.11 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal... 44 Tabel 4.12 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Pearson III... 46 Tabel 4.13 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Pearson III... 47 Tabel 4.14 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel... 49 Tabel 4.15 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel... 50 Tabel 4.16 Resume Perhitungan Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli... 51 Tabel 4.17 Analisa Frekuensi Curah Hujan... 52 Tabel 4.18 Uji Parameter Statistik... 54 Tabel 4.19 Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov... 55 Tabel 4.20 Nilai D Kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov-Kolmogorov... 56 Tabel 4.21 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan... 58 Tabel 4.22 Parameter Untuk Menghitung HSS Snyder... 59 Tabel 4.23 Tabel Hasil Perhitungan HSS Snyder... 61 Tabel 4.24 Parameter Untuk Menghitung HSS Nakayasu... 64 Tabel 4.25 Hujan Efektif Daerah Pengaliran... 64 Tabel 4.26 Tabel Hasil Perhitungan HSS Nakayasu... 68 Tabel 4.27 Parameter Untuk Menghitung HSS Gamma-I... 72 Tabel 4.28 Tabel Hasil Perhitungan HSS Gamma-I... 74 Tabel 4.29 Perbandingan Metode Hidrograf... 78
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Siklus Hidrologi... 6 Gambar 2.2 Polygon Thiessen pada DAS... 8 Gambar 2.3 Peta Isohyet... 9 Gambar 2.4 Model Parameter Karakteristik DAS Metode Gamma-1... 20 Gambar 2.5 Model Hidrograf Nakayasu... 22 Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir... 27 Gambar 4.1 Polygon Thiessen DAS Deli... 33 Gambar 4.2 Peta Rencana Tata Ruang Kota Medan... 38 Gambar 4.3 Grafik Resume Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli... 51 Gambar 4.4 Grafik Debit Hidrograf Satuan Sintetik Snyder... 62 Gambar 4.5 Grafik Debit Banjir dengan Metode Snyder... 63 Gambar 4.6 Grafik Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu... 70 Gambar 4.7 Grafik Debit Banjir dengan Metode Nakayasu... 71 Gambar 4.8 Grafik Debit Hidrograf Satuan Sintetik Gamma-I... 76 Gambar 4.9 Grafik Debit Banjir dengan Metode Gamma-I... 77 Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Debit Banjir... 79
DAFTAR NOTASI A = Luas daerah aliran sungai (km 2 ) C Cs d G I K L Lc n Q r R24 Rn S SN S Tp Tr Tb T V X Y Y = Koefisien aliran permukaan = Koefisien penyimpangan = Tinggi curah hujan rata-rata = Koefisien kemencengan Skewness = Intensitas hujan (mm/jam) = Variabl reduksi = Panjang Sungai (m) = Panjang antara titik berat DAS dengan outlet (km) = Jumlah data pengamatan = Debit banjir dengan periode ulang T tahun (m 3 /detik) = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam) = Curah hujan maksimum harian selama 24 jam = Tinggi hujan di pos pengamatan ke-n = Landai sungai rata-rata = Frekuensi sumber = Standard deviasi = Waktu mulai titi berat hujan sampai debit puncak = Lama Curah hujan = Waktu dasar hidrograf (jam) = Lamanya hujan (jam) = Kecepatan aliran sungai (m/detik) =Perbandingan waktu periode hidrograf dengan waktu mencapai puncak banjir = Perbandingan debit periode hidrograf dengan debit puncak = Reduced Variate, sebagai fungsi periode ulang