BAB III ANALISA HIDROLOGI

BAB III ANALISA HIDROLOGI 3.1 Data Curah Hujan Data curah hujan yang digunakan untuk analisa hidrologi adalah yang berpengaruh terhadap daerah irigasi atau daerah pengaliran Sungai Cimandiri adalah stasiun Batu Karut, Stasiun Cimandiri, dan Stasiun Cibodas. Data curah hujan yang diperoleh berupa data curah hujan harian, dari data curah hujan harian tersebut akan diperoleh data curah hujan harian maksimum, data hujan setengah bulanan, data hujan bulanan rata-rata, data hari hujan setengah bulanan, dan data curah hujan rata-rata. Data curah hujan untuk masing-masing stasiun diperoleh selama 10 tahun dengan periode pengamatan dari tahun 1998 2007. Data curah hujan harian dari masing-masing stasiun dapat dilihat pada Lampiran 1. Data curah hujan rata-rata dari ketiga stasiun dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Data Curah Hujan Maksimum Sungai Cimandiri No. Tahun Stasiun Cimandiri Batu Karut Cibodas Rata-Rata 1 1998 121.00 83.00 121.00 108.33 2 1999 121.00 101.00 299.00 173.67 3 2000 101.00 83.00 120.00 101.33 4 2001 142.10 94.00 144.00 126.70 5 2002 73.00 104.00 91.00 89.33 6 2003 178.50 95.00 98.70 124.07 7 2004 83.00 95.00 70.00 82.67 8 2005 81.00 54.00 98.00 77.67 9 2006 72.00 54.00 82.00 69.33 10 2007 69.00 80.00 90.00 79.67 Rata-Rata 104.16 84.30 121.37 103.28 3.2 Data Iklim Parameter lain yang diperlukan untuk analisa hidrologi adalah parameter-parameter yang berasal dari data-data klimatologi, hal ini erat kaitannya dengan penguapan yang terjadi, baik evaporasi maupun transpirasi. III - 1

Data iklim tersebut diambil dari Stasiun Goalpara dengan periode pengamatan dari tahun 2004 2007. 3.3 Kondisi Daerah Aliran Sungai Kondisi daerah aliran sungai merupakan parameter penting untuk analisa hidrologi. Kondisi yang penting untuk dicatat adalah : Luas DAS Sungai Cimandiri untuk Bendung Kubang (Leuwi Kadu) = 206.43km 2. untuk lebih jelasnya mengenai DAS Sungai Cimandiri dapat dilihat pada Gambar 3.1. III - 2

Skala 1: 250.000 0 1 2 3 4 5 Cm 0 2500 5000 7500 10000 12500 M III - 3

Gambar 3.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) Bendung Leuwi Kadu III - 4

3.4 Uji Konsistensi Stasiun Curah Hujan Stasiun Cibodas terletak di luar DAS sehingga perlu adanya uji konsistensi data curah hujan terhadap stasiun yang berada di dalam DAS. Uji konsistensi data hujan dihitung dengan Metode Lengkung Massa Ganda, yang dapat dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Lengkung Massa Ganda Dari gambar di atas maka uji konsistensi data hujan adalah dengan persamaan berikut (Jarometer Nemec, 1973, Engineering Hydrology, Mc-Graw Hill, hal 179) : Dengan : H z = Faktor koreksi H tanα tanα = Sudut yang dibentuk oleh garis data hujan absis = Sudut yang dibentuk oleh garis data hujan yang membelok dengan garis sejajar absis. Absis merupakan jumlah rerata stasiun yang ada III - 5

Untuk perhitungannya adalah sebagai berikut : Tabel 3.2 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Stasiun Cimandiri, Batu Karut dan Cibodas No. Tahun Stasiun Pembanding Stasiun Yang Diuji Cimandiri Batu Karut Rata-Rata Cibodas 1 1998 3092 2437.5 2764.75 3366.00 2 1999 2596 2154.2 2375.10 3266.00 3 2000 2280.5 1888.1 2084.30 2756.00 4 2001 3216.4 2413 2814.70 3583.00 5 2002 2080 1821 1950.50 2481.00 6 2003 2093.5 1265 1679.25 2244.90 7 2004 2233.5 2183 2208.25 2997.20 8 2005 2716 1908 2312.00 2594.00 9 2006 1636 1908 1772.00 2357.00 10 2007 2077 2258 2167.50 1853.30 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Rata-rata Stasiun Cibodas (mm) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Gradien 1 2001 1999 1998 2004 2000 2001 1998 2006 2005 1999 2002 2004 2003 2005 2000 2007 2006 2002 2003 2007 Gradien 1 Curah Hujan Stasiun Pembanding Curah Hujan Stasiun Yang Diuji 500 H 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Curah Hujan Tahunan Kumulatif Rata-rata Stasiun Cimandiri dan Batu Karut (mm) Gambar 3.3 Lengkung Massa Ganda Stasiun Cimandiri, Batu Karut dan Cibodas tan 45 tan 45 1 1 1 III - 6

Dilihat dari gambar dan hasil faktor koreksi ternyata Stasiun Cibodas memiliki garis lurus dengan garis stasiun yang lainnya. Hal ini berarti data curah hujan Stasiun Cibodas konsisten dengan data curah hujan stasiun lainnya. 3.5 Perhitungan Curah Hujan Ekstrim 3.5.1 Metode Haspers 1. Curah Hujan Maksimum dengan Return Periode T Rt Ra Sn µt Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T Ra = Rata-rata curah hujan maksimum Sn = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun µt = Standar variabel untuk return periode T (lihat tabel 2.1) 2. Standar Deviasi Sn 1 2 R R µ R R µ Dimana : Sn R1 R2 Ra = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun = Hujan maksimum ke-1 = Hujan maksimum ke-2 = Rata-rata curah hujan maksimum µ1 dan µ2 = Standar variabel untuk return periode T III - 7

No. Cimandiri Batu Karut Cibodas 1 1998 121.00 83.00 121.00 2 1999 121.00 101.00 299.00 3 2000 101.00 83.00 120.00 4 2001 142.10 94.00 144.00 5 2002 73.00 104.00 91.00 6 2003 178.50 95.00 98.70 7 2004 83.00 95.00 70.00 8 2005 81.00 54.00 98.00 9 2006 72.00 54.00 82.00 10 2007 69.00 80.00 90.00 Tµ-1 Tµ-2 µ1 µ2 Ra Tahun Jumlah Rang-1 Rang-2 Sn Analisis Curah Hujan Stasiun 1041.60 843.00 1213.70 178.50 104.00 299.00 178.50 104.00 299.00 11.00 11.00 11.00 5.50 5.50 5.50 1.35 1.35 1.35 0.73 0.73 0.73 104.16 84.30 121.37 39.07 6.41 65.54 No. T µt Rt Cimandiri Batu Karut Cibodas 1 5 0.64 129.16 88.40 163.31 2 10 1.26 153.39 92.37 203.94 3 20 1.89 178.00 96.41 245.23 4 50 2.75 211.60 101.92 301.59 5 100 3.43 238.16 106.27 346.16 3.5.2 Metode Gumbel Yt Yn Rt Ra Sn Sx Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T Ra = Rata-rata curah hujan maksimum Yt = Reduced variate (lihat tabel 2.2) Yn = Reduced mean (lihat tabel 2.3) Sn = Reduced standard deviation (lihat tabel 2.4) Sx = Standar deviasi untuk perhitungan n tahun III - 8

Sx = No. Cimandiri Batu Karut Cibodas 1 1998 121.00 83.00 121.00 2 1999 121.00 101.00 299.00 3 2000 101.00 83.00 120.00 4 2001 142.10 94.00 144.00 5 2002 73.00 104.00 91.00 6 2003 178.50 95.00 98.70 7 2004 83.00 95.00 70.00 8 2005 81.00 54.00 98.00 9 2006 72.00 54.00 82.00 10 2007 69.00 80.00 90.00 Jumlah Sx Tahun Ra Stasiun 1041.60 843.00 1213.70 104.16 84.30 121.37 36.16 17.79 66.02 Sn = 0.95 (Tabel Nilai Sn Gumbel) Yn = 0.50 (Tabel Nilai Yn Gumbel) Rt = Ra + (((Yt- Yn) * Sx) / Sn) Analisis Curah Hujan No. T Yt Rt Cimandiri Batu Karut Cibodas 1 5 1.50 142.42 103.1222 191.2184 2 10 2.25 171.00 117.1802 243.3872 3 20 2.97 198.41 130.665 293.4288 4 50 3.90 233.89 148.1197 358.2025 5 100 4.60 260.48 161.1995 406.7413 3.5.3 Metode Log Pearson III Log Rt Log Rı K Sx Rt eks Log Rt Log Rı Log Ri n III - 9

Sx n Log Ri Log Ri n 1 n Cs n Log Ri Log Rı n 1 n 2 Sx 1. Stasiun Cimandiri No. Tahun Ri Log Ri (Log Ri) 2 Log Ri - Log Ra (Log Ri - Log Ra) 2 (Log Ri - Log Ra) 3 1 1998 121.00 2.0828 4.3380 0.0867 0.0075 0.0007 2 1999 121.00 2.0828 4.3380 0.0867 0.0075 0.0007 3 2000 101.00 2.0043 4.0173 0.0082 0.0001 0.0000 4 2001 142.10 2.1526 4.6337 0.1565 0.0245 0.0038 5 2002 73.00 1.8633 3.4720-0.1328 0.0176-0.0023 6 2003 178.50 2.2516 5.0699 0.2555 0.0653 0.0167 7 2004 83.00 1.9191 3.6829-0.0770 0.0059-0.0005 8 2005 81.00 1.9085 3.6423-0.0876 0.0077-0.0007 9 2006 72.00 1.8573 3.4497-0.1388 0.0193-0.0027 10 2007 69.00 1.8388 3.3814-0.1573 0.0247-0.0039 Jumlah 1041.60 19.9612 40.0250 0.1801 0.0118 Log Ra = 2.00 Sx = 0.141 Cs = 0.0 Log Ra + (G * Sx) Rt = 10 Analisis Curah Hujan No. T G Log Rt Rt 1 5 0.842 2.1152 130.3863 2 10 1.282 2.1775 150.4792 3 20 1.595 2.2217 166.6125 4 50 2.054 2.2867 193.5026 5 100 2.326 2.3252 211.4293 2. Stasiun Batu Karut III - 10

No. Tahun Ri Log Ri (Log Ri) 2 Log Ri - Log Ra (Log Ri - Log Ra) 2 (Log Ri - Log Ra) 3 1 1998 83.00 1.9191 3.6829-0.0770 0.0059-0.0005 2 1999 101.00 2.0043 4.0173 0.0082 0.0001 0.0000 3 2000 83.00 1.9191 3.6829-0.0770 0.0059-0.0005 4 2001 94.00 1.9731 3.8932-0.0230 0.0005 0.0000 5 2002 104.00 2.0170 4.0684 0.0209 0.0004 0.0000 6 2003 95.00 1.9777 3.9114-0.0184 0.0003 0.0000 7 2004 95.00 1.9777 3.9114-0.0184 0.0003 0.0000 8 2005 54.00 1.7324 3.0012-0.2637 0.0696-0.0183 9 2006 54.00 1.7324 3.0012-0.2637 0.0696-0.0183 10 2007 80.00 1.9031 3.6218-0.0930 0.0087-0.0008 Jumlah 843.00 19.1560 36.7916 0.1613-0.0384 Log Ra = 1.92 Sx = 0.104 Cs = 0.0 Log Ra + (G * Sx) Rt = 10 Analisis Curah Hujan No. T G Log Rt Rt 1 5 0.842 2.1152 130.3863 2 10 1.282 2.1775 150.4792 3 20 1.595 2.2217 166.6125 4 50 2.054 2.2867 193.5026 5 100 2.326 2.3252 211.4293 3. Stasiun Cibodas III - 11

No. Tahun Ri Log Ri (Log Ri) 2 Log Ri - Log Ra (Log Ri - Log Ra) 2 (Log Ri - Log Ra) 3 1 1998 121.00 2.0828 4.3380 0.0867 0.0075 0.0007 2 1999 299.00 2.4757 6.1289 0.4796 0.2300 0.1103 3 2000 120.00 2.0792 4.3230 0.0831 0.0069 0.0006 4 2001 144.00 2.1584 4.6585 0.1622 0.0263 0.0043 5 2002 91.00 1.9590 3.8378-0.0371 0.0014-0.0001 6 2003 98.70 1.9943 3.9773-0.0018 0.0000 0.0000 7 2004 70.00 1.8451 3.4044-0.1510 0.0228-0.0034 8 2005 98.00 1.9912 3.9650-0.0049 0.0000 0.0000 9 2006 82.00 1.9138 3.6627-0.0823 0.0068-0.0006 10 2007 90.00 1.9542 3.8191-0.0419 0.0018-0.0001 Jumlah 1213.70 20.4537 42.1147 0.3034 0.1117 Log Ra = 2.05 Sx = 0.176 Cs = 0.0 Rt = 10 Log Ra + (G * Sx) Analisis Curah Hujan No. T G Log Rt Rt 1 5 0.842 2.1152 130.3863 2 10 1.282 2.1775 150.4792 3 20 1.595 2.2217 166.6125 4 50 2.054 2.2867 193.5026 5 100 2.326 2.3252 211.4293 3.5.4 Metode Weduwen Rt Mn R R R Mp Dimana : Rt = Curah hujan maksimum dengan return periode T Mn = Koefisien pengamatan (lihat tabel 2.6) R70 = Curah hujan dengan alur periode 70 tahun RII = Curah hujan absolut maksimum ke-2 Mp = Koefisien pengamatan (lihat tabel 2.6) III - 12

1. Stasiun Cimandiri RII = 178.50 mp = 0.705 R70 = 253.19 Rt = mn * R70 Analisis Curah Hujan No. T mn Rt 1 5 0.602 152.42 2 10 0.705 178.50 3 20 0.811 205.34 4 50 0.940 238.00 5 100 1.050 265.85 2. Stasiun Batu Karut RII = 104.00 mp = 0.705 R70 = 147.52 Rt = mn * R70 Analisis Curah Hujan No. T mn Rt 1 5 0.602 88.81 2 10 0.705 104.00 3 20 0.811 119.64 4 50 0.940 138.67 5 100 1.050 154.89 III - 13

3. Stasiun Cibodas RII = 299.00 mp = 0.705 R70 = 424.11 Rt = mn * R70 Analisis Curah Hujan No. T mn Rt 1 5 0.602 255.32 2 10 0.705 299.00 3 20 0.811 343.96 4 50 0.940 398.67 5 100 1.050 445.32 3.5.5 Resume Analisa Curah Hujan Ekstrim Sungai Cimandiri Tabel 3.3 Resume Hasil Perhitungan Curah Huja Ekstrim III - 14

No. Periode GUMBEL WEDUWEN Ulang Cimandiri Batu Karut Cibodas Cimandiri Batu Karut Cibodas 1 5 142.42 103.12 191.22 152.42 88.81 255.32 2 10 171.00 117.18 243.39 178.50 104.00 299.00 3 20 198.41 130.66 293.43 205.34 119.64 343.96 4 50 233.89 148.12 358.20 238.00 138.67 398.67 5 100 260.48 161.20 406.74 265.85 154.89 445.32 No. Periode HASPERS LOG PEARSON III Ulang Cimandiri Batu Karut Cibodas Cimandiri Batu Karut Cibodas 1 5 129.16 88.40 163.31 130.39 130.39 130.39 2 10 153.39 92.37 203.94 150.48 150.48 150.48 3 20 178.00 96.41 245.23 166.61 166.61 166.61 4 50 211.60 101.92 301.59 193.50 193.50 193.50 5 100 238.16 106.27 346.16 211.43 211.43 211.43 RATA-RATA CURAH HUJAN EKSTRIM DARI 3 STASIUN (METODE ARITMATIK) No. Periode Ulang GUMBEL WEDUWEN HASPERS LOG PEARSON III 1 5 145.59 165.51 126.96 130.39 2 10 177.19 193.83 149.90 150.48 3 20 207.50 222.98 173.21 166.61 4 50 246.74 258.44 205.03 193.50 5 100 276.14 288.69 230.20 211.43 3.6 Perhitungan Debit Banjir 3.6.1 Metode Haspers A. Rumus 1. Rata-rata kemiringan sungai (i). 2. Koefisien pengaliran. i H 0.9 L α 1 0.012 F. 1 0.075 F. Dimana : F = Catchment Area (daerah tangkapan hujan) dalam km 2 III - 15

3. Lamanya waktu konsentrasi. 4. Koefisien reduksi. t 0.1 L. i. dalam hari atau jam 5. Hujan selama t jalan dalam mm. Untuk t 2 jam r 1 b 1 t 3.7 10. t 15 F. 12 t Rt t 1 0.0008 260 Rt 2 t dalam mm Untuk 2 jam t 19 jam r Untuk 19 jam t 30 hari 6. Debit (q) per km 2 7. Debit rencana t Rt dalam mm t 1 r 0.707 Rt t 1 dalam mm r qt t dalam jam, atau 3.6 t r qt t dalam hari 86.4 t Qt α β qt F (m 3 / det / km 2 ) B. Perhitungan III - 16

1. METODE HASPERS Luas DAS (F) Panjang Sungai (L) Pj.Sungai Efektif (0,9 L) Kemiringan Sungai (i) Elevasi 1 (H1) Elevasi 2 (H2) Beda Tinggi ( H) Koefisien Pengaliran (α) Durasi Curah Hujan (t) Koefisien reduksi (1/β) β : 265.22 km2 : 45.79 km : 41.21 km : 0.00898 : 750.00 m : 380.00 m : 0.37 km : 0.34 : 8.76 jam : 1.52 : 0.66 A. Hujan dari Metode Haspers Periode Rt r qt QT (mm) (mm) (m3/det/km2) (m3/det) 5 145.59 130.68 4.14 243.56 10 177.19 159.04 5.04 296.42 20 207.50 186.25 5.90 347.13 50 246.74 221.46 7.02 412.77 100 276.14 247.86 7.86 461.96 B. Hujan dari Metode Gumbel Periode Rt r qt QT (mm) (mm) (m3/det/km2) (m3/det) 5 165.51 148.56 4.71 276.89 10 193.83 173.98 5.51 324.27 20 222.98 200.14 6.34 373.03 50 258.44 231.97 7.35 432.36 100 288.69 259.12 8.21 482.96 C. Curah Hujan dari Metode Log Pearson III Periode Rt r qt QT (mm) (mm) (m3/det/km2) (m3/det) 5 126.96 113.95 3.61 212.39 10 149.90 134.55 4.26 250.77 20 173.21 155.47 4.93 289.77 50 205.03 184.03 5.83 343.01 100 230.20 206.62 6.55 385.10 D. Curah Hujan dari Metode Weduwen Periode Rt r qt QT (mm) (mm) (m3/det/km2) (m3/det) 5 130.39 117.03 3.71 218.13 10 150.48 135.07 4.28 251.74 20 166.61 149.55 4.74 278.73 50 193.50 173.68 5.51 323.72 100 211.43 189.77 6.02 353.71 III - 17

3.6.2 Metode Melchior A. Rumus Contoh daerah aliran sungai seluas A = 265.22 km2 dibatasi oleh bentuk elips yang sumbu pendeknya tidak boleh melebihi 2/3 dari sumbu yang terpanjang. Luas ellips adalah : F =( /4 ) x L1 x L2 Dimana : F = luas alips, km2 L1 = panjang sumbu besar, km = 25.57 km L2 = panjang sumbu kecil, km = 17.05 km F = /4 x 25.57 x 17.05 = 342.45 km2 Untuk menentukan waktu yang diperlukan oleh hujan Untuk mencapai titik yang dimaksud dari batas daerah aliran sungai, kemiringan rata-rata Jalan air yang terpanjang harus diketahui. Bagian paling hulu 1/10 dari Jalan air tersebut tidak dihitung. L = 0,9 L = 0,9 x 45.79 = 41.211 km I = H/1000 l = 370/1000 x 41.211 = 0,00898 L = panjang Jalan air, km H = beda elevasi antara titik yang dimaksud dan titik pada 0,9 L dari Jalan air 370 m III - 18

B. Perhitungan 2. METODE MELCHIOR Luas DAS (F) : 265.22 km2 Panjang Sungai (L) : 45.79 km Pj.Sungai Efektif (0,9 L) : 41.21 km Kemiringan Sungai (i) : 0.00898 Elevasi 1 (H1) : 750.00 m Elevasi 2 (H2) : 380.00 m Beda Tinggi ( H) : 0.37 km V : 4.26 km/jam Durasi Curah Hujan (t) : 9.68 jam Koefisien Pengaliran ( ) : 0.34 A. Hujan dari Metode Haspers Periode Rt r QT (mm) (mm) (m3/det) 5 145.59 11.11 276.45 10 177.19 13.53 336.46 20 207.50 15.84 394.02 50 246.74 18.84 468.52 100 276.14 21.08 524.35 III - 19

B. Hujan dari Metode Gumbel Periode Rt r QT (mm) (mm) (m3/det) 5 165.51 12.64 314.29 10 193.83 14.80 368.06 20 222.98 17.02 423.40 50 258.44 19.73 490.75 100 288.69 22.04 548.18 C. Curah Hujan dari Metode Log Pearson III Periode Rt r QT (mm) (mm) (m3/det) 5 126.96 9.69 241.08 10 149.90 11.44 284.64 20 173.21 13.22 328.91 50 205.03 15.65 389.33 100 230.20 17.57 437.11 D. Curah Hujan dari Metode Weduwen Periode Rt r QT (mm) (mm) (m3/det) 5 130.39 9.95 247.59 10 150.48 11.49 285.74 20 166.61 12.72 316.38 50 193.50 14.77 367.44 III - 20

100 211.43 16.14 401.48 Tabel 3.4 Grafik Metode Melchior III - 21

5000,00 y = - 2,116x 4 + 21,85x 3-102,9x 2 + 206,1x R² = 0,666 4500,00 4000,00 3500,00 3000,00 2500,00 Series1 Poly. (Series1) 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 III - 22

3.6.3 Resume Debit Banjir Sungai Cimandiri Tabel 3.4 Resume Debit Banjir Sungai Cimandiri METODE PERIODE HASPERS MELCHIOR ULANG (T) LOG PEARSON LOG PEARSON HASPERS GUMBEL III WEDUWEN HASPERS III WEDUWEN 5 243.56 276.89 212.39 218.13 276.45 241.08 247.59 10 296.42 324.27 250.77 251.74 336.46 284.64 285.74 20 347.13 373.03 289.77 278.73 394.02 328.91 316.38 50 412.77 432.36 343.01 323.72 468.52 389.33 367.44 100 461.96 482.96 385.10 353.71 524.35 437.11 401.48 3.6.4 Debit Banjir Rencana Penetapan debit banjir diambil menurut metode Haspers-Gumbel yaitu pada periode ulang 100 tahun, Q 100 = 482.96 m 3 /det. III - 23

III - 24