II. IKLIM & METEOROLOGI 1 Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi
1. CUACA & IKLIM Hidrologi suatu wilayah pertama bergantung pada iklimnya (kedudukan geografi / letak ruangannya) dan kedua pada rupabumi atau topografi dan geologinya. Faktor iklim yang penting adalah curahan dan cara munculannya, kebasahannya, suhu dan angin; semua itu secara langsung mempengaruhi penguapan dan pemeluhan. Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 2
Pengumpulan data dalam hidrologi : - Kelembaban - Suhu - Curahan - Sinaran dan kecepatan angin Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 3
Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 4
Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 5
Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 6
PRESIPITASI uap kondensasi jatuh ke tanah - Presipitasi tahunan > 450 mm pertanian - Presipitasi tahunan < 300 mm pertanian dengan air sungai Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 7
Derajat curah hujan = jumlah curah hujan t (mm/jam) Intensitas Curah Hujan Intensitas Curah Hujan = jumlah presipitasi/curah hujan dalam waktu relatif singkat (biasanya dalam waktu 2 jam) Didapat dari alat pencatat hujan otomatis atau Dengan rumus : Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 8
dimana: I = Intensitas curah hujan rata-rata selama waktu (t) tiba dari banjir (mm/jam) R 24 = curah hujan harian, yakni curah hujan 24 jam (mm) t = lama curah hujan atau waktu tiba dari banjir (jam) Tabel Derajat hujan dan intensitas curah hujan dapat dilihat pada Ir. Suyono Darsono, Hidrologi untuk pengairan, 1987. Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 9
III. PENGUKURAN HUJAN Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi 10
1. Pengertian Presipitasi Presipitasi adalah turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi; yang bisa berupa hujan, hujan salju, kabut, embun, dan hujan es. Di daerah tropis, termasuk Indonesia, yang memberikan sumbangan yang paling besar adalah hujan, sehingga seringkali hujanlah yang dianggap sebagai presipitasi. Hujan berasal dari uap air di atmosfer, sehingga bentuk dan jumlahnya dipengaruhi oleh faktor klimatologi seperti angin, temperatur dan tekanan atmosfer. Uap air tersebut akan naik ke atmosfir sehingga mendingin dan terjadi kondensasi menjadi butirbutir air dan kristal-kristal es yang akhimya jatuh sebagai hujan.
2. Tipe Hujan 1. Hujan konvektif Hujan konvektif bersifat setempat, mempunyai intensitas tinggi dan durasi singkat. 2. Hujan siklonik 3. Hujan orografis Hujan orografis terjadi pada daerah pegunungan (hulu DAS), dan merupakan pemasok air tanah, danau, bendungan dan sungai. Hujan ini bersifat tidak permanen dan dapat berubah tergantung musim (arah angin). Hujan siklonik mempunyai sifat tidak terlalu lebat dan berlangsung dalam waktu lebih lama.
3. Parameter Hujan Durasi hujan adalah waktu yang dihitung dari saat hujan mulai turun sampai berhenti, yang biasanya dinyatakan dalam jam. Intensitas hujan rerata adalah perbandingan antara kedalaman hujan dan durasi hujan. Intensitas hujan adalah jumlah curah hujan dalam suatu satuan waktu (mm/jam) Tabel 2.1. Keadaan hujan dan intensitas hujan Keadaan hujan Intensitas hujan 1 jam 24 jam Hujan sangat ringan < 1 < 5 Hujan ringan 1 5 5 20 Hujan normal 5 10 20 50 Hujan lebat 10-20 50 100 Hujan sangat lebat > 20 >100
4. Pengukuran Hujan 1. Alat Penakar Hujan Biasa Alat ini ditempatkan diruang terbuka yang tidak diperngaruhi pohon-pohon dan gedung disekitarnya. Air yg jatuh pada corong akan tertampung dalam silinder. Dengan mengukur volume air yang tertampung dan luas corong akan dapat diketahui kedalaman hujan. Curah hujan kurang dari 0,1 mm dicatat sebagai 0,0 mm; yang harus dibedakan dengan tidak ada hujan yang dicatat dengan garis (-). Pengukuran dilakukan setiap hari. Biasanya pembacaan pada pagi hari, sehingga hujan tercatat adalah hujan yang terjadi selama satu hari sebelumnya, yang sering disebut hujan harian. Dengan alat ini tidak dapat diketahui kederasan hujan (intensitas) hujan, durasi (lama waktu) hujan dan kapan terjadinya.
2. Alat Penakar Hujan Otomatis a. Alat Penakar Hujan Jenis Pelampung Hujan yang jatuh masuk ke dalam tabung yang berisi pelampung. Jika muka air di dalam tabung naik, pelampung bergerak ke atas dan bersamaan dengan pelampung tersebut sebuah pena yang dihubungkan dengan pelampung melalui suatu tali penghubung juga ikut bergerak. Gerakan pena tersebut memberi tanda pada kertas grafik yang digulung pada silinder yang berputar. Jika tabung telah penuh, secara otomatis seluruh air akan melimpas keluar melalui mekanisme sifon yang dihubungkan.
b. Alat Penakar Hujan Jenis Timba Jungkit Gambar c disamping menunjukkan jenis alat ini, yang terdiri dari silinder penampung yang dilengkapi dengan corong. Di bawah corong ditempatkan sepasang timba penakar kecil yang dipasang sedemikian rupa sehingga jika salah satu timba menerima curah hujan sebesar 0,25 mm, timba tersebut akan menjungkit dan menumpahkan isinya ke dalam tangki. Timba lainnya kemudian menggantikan tempatnya dan kejadian serupa akan terulang. Gerakan timba mengaktifkan suatu sirkuit listrik dan menyebabkan bergeraknya pena pada lembaran kertas grafik yang dipasang pada suatu silinder dan berputar sesuai dengan perputaran jarum jam.
5. Jaringan Pengukuran Hujan Persamaan jumlah optimum stasiun hujan
Contoh 1: Di dalam suatu DAS terdapat tiga buah stasiun hujan. Hujan rerata tahunan di ketiga stasiun tersebut berturut-turut adalah 1800, 2200 dan 1300 mm. Tentukan jumlah optimum stasiun hujan di DAS tersebut, jika kesalahan yang diijinkan adalah 10%. Penyelesaian Menghitung hujan rerata: Jadi jumlah stasiun hujan yang diperlukan adalah 7 buah. Diperlukan tambahan 4 stasiun hujan.
6. Penentuan Hujan Kawasan 1. Metode rerata aritmatik (aljabar) Metode ini adalah yang paling sederhana untuk menghitung hujan rerata pada suatu daerah. Pengukuran yang dilakukan di beberapa stasiun dalam waktu yang bersamaan dijumlahkan dan kemudian dibagi dengan jumlah stasiun. Stasiun hujan yang digunakan dalam hitungan biasanya adalah yang berada di dalam DAS; tetapi stasiun di luar DAS yang berdekatan juga bisa diperhitungkan. Metode rerata aljabar memberikan hasil yang baik apabila: a. stasiun hujan tersebar secara merata di DAS, b. distribusi hujan relatif merata pada seluruh DAS. Hujan rerata pada seluruh DAS diberikan oleh bentuk berikut: P1 P2 P3 P4
2. Metode Thiessen Metode ini memperhitungkan bobot dari masing-masing stasiun yang mewakili luasan di sekitarnya. Pada suatu luasan di dalam DAS dianggap bahwa hujan adalah sama dengan yang terjadi pada stasiun yang terdekat, sehingga hujan yang tercatat pada suatu stasiun mewakili luasan tersebut. Metode ini digunakan apabila penyebaran stasiun hujan di daerah yang ditinjau tidak merata. Hitungan curah hujan rerata dilakukan dengan memperhitungkan daerah pengaruh dari tiap stasiun. Pembentukan poligon Thiessen adalah sebagai berikut: a. Stasiun pencatat hujan digambarkan pada peta DAS yang ditinjau, termasuk stasiun hujan di luar DAS yang berdekatan b. Stasiun-stasiun tersebut dihubungkan dengan garis Iurus (garis terputus) sehingga membentuk segitiga-segitiga, yang sebaiknya mempunyai sisi dengan panjang yang kira-kira sama. c. Tiap stasiun mewakili luasan yang dibentuk oleh poligon. Untuk stasiun yang berada di dekat batas DAS, garis batas DAS membentuk batas tertutup dari poligon.
3. Metode Isohiet Isohiet adalah garis yang menghubungkan titik-titik dengan kedalaman hujan yang sama. Pada metode isohiet, dianggap bahwa hujan pada suatu daerah di antara dua garis isohiet adalah merata dan sama dengan nilai rerata dari kedua garis isohiet tersebut. atau
7. Perbaikan Data Dua permasalahan a. Tidak tercatatnya data hujan karena rusak alat dan pengamat tidak mencatat data b. Perubahan kondisi di lokasi pencatatan selama periode pencatatan karena pemindahan/perbaikan stasiun, perubahan prosedur pengukuran dsb. Hal yang dilakukan dalam perbaikan data: 1. Pengisian Data Hilang Metode ini dilakukan dengan nilai perkiraan berdasar data dari tiga atau lebih stasiun terdekat disekitar pengamatan. Gambar. Stasiun Hujan untuk koreksi Data
a. Metode Perbandingan Normal (Normal ratio method) Data yang hilang diperkirakan dengan rumus sebagai berikut: b. Reciprocal Method Cara ini lebih baik karena memperhitungkan jarak antar stasiun (Li), dengan rumus berikut:
2. Pemeriksaan konsistensi Data Perubahan lokasi stasiun hujan atau perubahan prosedur pengukuran dapat memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap jumlah hujan yang terukur, sehingga dapat menyebabkan terjadinya kesalahan. Konsistensi dari pencatatan hujan diperiksa dengan metode kurva massa ganda (double mass curve). Metode ini membandingkan hujan tahunan kumulatif di stasiun y terhadap stasiun referensi x. Stasiun referensi biasanya adalah nilai rerata dari beberapa stasiun di dekatnya. Nilai kumulatif tersebut digambarkan pada sistem koordinat kartesian x-y, dan kurva yang terbentuk diperiksa untuk melihat perubahan kemiringan (trend). Apabila garis yang terbentuk lurus berarti pencatatan di stasiun y adalah konsisten. Apabila kemiringan kurva patah/berubah, berarti pencatatan di stasiun y tak konsisten dan perlu dikoreksi. Koreksi dilakukan dengan mengalikan data setelah kurva berubah dengan perbandingan kemiringan setelah dan sebelum kurva patah.
ANALISIS HUJAN RENCANA
DATA HUJAN HARIAN Nama Stasiun : Koordinat : Lokasi : Ketinggian : Nama Pengamat : Day Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 1 0.00 54.00 0.00 0.00 0.00 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 0.00 2 0.00 6.00 0.00 0.00 17.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 15.00 0.00 3 0.00 0.00 0.00 15.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 92.00 4 0.00 28.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5 0.00 11.00 0.00 0.00 25.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6 0.00 47.00 0.00 6.00 3.00 0.00 0.00 0.00 8.00 0.00 0.00 0.00 7 0.00 0.00 0.00 45.00 0.00 0.00 0.00 0.00 19.00 0.00 0.00 0.00 8 0.00 65.00 0.00 15.00 0.00 0.00 0.00 0.00 54.00 11.00 0.00 0.00 9 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 53.00 0.00 3.00 58.00 0.00 0.00 0.00 10 0.00 0.00 26.00 0.00 21.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.00 0.00 12.00 11 0.00 0.00 0.00 5.00 3.00 13.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 13 0.00 0.00 10.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 14 0.00 0.00 0.00 0.00 19.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.00 0.00 0.00 15 0.00 0.00 0.00 33.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 5.00 0.00 0.00 16 0.00 0.00 0.00 7.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 2.00 17 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.00 0.00 18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 19.00 0.00 0.00 0.00 0.00 14.00 0.00 19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20 0.00 0.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 21 0.00 0.00 0.00 5.00 0.00 0.00 0.00 0.00 13.00 0.00 0.00 9.00 22 0.00 0.00 0.00 9.00 0.00 0.00 0.00 1.00 47.00 0.00 0.00 0.00 23 50.00 0.00 0.00 7.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.00 12.00 24 7.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 0.00 0.00 19.00 22.00 25 62.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 26 30.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29.00 0.00 27 38.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 35.00 28 0.00 0.00 50.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29 214.00 0.00 4.00 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 25.00 30 158.00 6.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.00 0.00 31 90.00 0.00 0.00 0.00 25.00 0.00 0.00 Data 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 Eff. 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 Miss 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Sum 649.00 211.00 92.00 169.00 91.00 99.00 12.00 32.00 199.00 26.00 101.00 209.00 Mean 20.94 7.54 2.97 5.63 2.94 3.30 0.39 1.03 6.63 0.84 3.37 6.74 Min. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Max. 214.00 65.00 50.00 45.00 25.00 53.00 12.00 25.00 58.00 11.00 29.00 92.00
HUJAN JANGKA PENDEK BADAN METEOROLOGI DAN GEOFISIKA Nama Stasiun : Klimatologi Klas I Jl. Arief Rahman Hakim No. 3 Jakarta Lokasi : Semarang PENAKAR HUJAN OTOMATIS Nama Pengamat : Siswoyo Koordinat : Laporan Bulan :Januari Type Penakar : Hillman Ketinggian : + 3 meter Tahun :2000 Jumlah pada masing-masing periode waktu (dalam mm) Jumlah hujan tiap jam (mm) 5 10 15 30 45 60 120 3 6 12 07-08 - 09-10 - 11-12 - 13-14 - 15-16 - 17-18 - 19-20 - 21-22 - 23-00 - 01-02 - 03-04 - 05-06 - menit menit menit menit menit menit menit jam jam jam 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 01 02 03 04 05 06 07 1 0.2 0.3 0.3 0.4 0.6 0.6 0.7 1.5 2.3 2.3 2 0.6 0.2 0.7 0.8 2.3 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 8.5 3 0.5 6.5 1.2 0.6 0.2 9.0 1.5 2.5 3.0 4.5 5.8 5.0 6.8 7.0 7.0 7.0 4 5.0 1.8 0.2 7.0 0.6 0.8 1.0 1.7 2.4 2.9 3.7 3.8 5.7 6.8 5 1.0 0.5 0.9 0.5 0.1 0.8 2.9 0.1 6.8 0.3 0.5 0.7 1.5 2.2 2.9 2.9 3.0 3.0 3.0 6 2.7 0.3 3.0 2.0 5.0 5.8 7.8 8.5 8.5 8.5 8.7 9.8 10.0 7 8.4 0.1 0.2 1.1 0.2 10.0 0.6 0.8 1.3 2.3 3.2 3.5 4.8 4.8 4.8 4.8 8 2.0 2.8 4.8 9 0.0 0.2 0.5 1.0 1.1 1.6 2.5 2.8 3.0 3.0 3.0 10 2.5 0.4 0.1 3.0 0.2 0.8 1.1 1.5 2.0 2.5 3.5 3.8 3.9 3.9 11 2.2 1.2 0.4 0.1 3.9 0.2 0.2 0.3 0.5 0.8 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 12 1.2 0.2 1.4 13 0.0 14 0.0 15 0.0 16 0.0 6.5 7.0 7.0 10.0 14.5 15.3 17.5 19.0 19.6 19.6 17 14.5 2.5 1.5 1.0 0.1 1.2 20.8 3.4 6.9 8.4 9.4 10.4 11.2 12.0 12.5 15.0 21.0 18 0.6 11.0 0.9 1.0 0.5 0.6 0.8 0.8 1.6 1.7 1.1 0.3 0.3 0.3 21.5 19 0.0 2.0 2.5 3.1 3.2 3.3 3.3 3.6 3.6 4.1 4.1 20 0.2 0.3 0.3 3.3 4.1 10.0 20.0 30.0 40.5 45.5 60.0 65.0 120.0 170.0 175.2 21 20.0 10.0 51.0 13.5 45.5 35.2 175.2 1.2 2.3 3.2 5.6 6.0 6.5 8.4 14.0 17.5 17.5 22 6.0 5.0 5.8 0.7 17.5 4.5 6.0 8.5 9.8 10.8 11.3 14.2 14.8 15.6 15.6 23 0.6 0.6 11.3 2.9 0.2 15.6 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 24 1.3 1.3 3.0 3.5 4.0 6.5 7.7 7.7 9.7 11.1 14.5 37.0 25 2.0 1.5 2.3 7.3 1.2 0.2 4.0 12.2 5.3 1.0 5.7 0.8 3.4 0.1 0.5 2.0 49.5 7.5 8.5 9.0 9.7 10.0 15.5 22.5 27.7 29.5 29.5 26 15.5 8.0 3.0 1.9 0.8 0.3 3.0 10.5 0.5 43.5 3.5 3.5 5.0 6.0 8.1 8.8 9.8 18.0 23.0 24.5 27 0.8 0.1 0.3 7.8 2.0 6.3 4.0 1.9 1.3 0.3 0.9 0.6 26.3 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 28 0.5 0.5 0.2 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 0.8 0.8 0.8 29 0.5 0.3 0.8 0.5 1.0 2.0 4.0 4.5 6.2 12.0 13.5 15.2 15.2 30 1.5 6.2 5.8 1.4 0.3 15.2 3.0 3.5 5.2 8.0 9.0 12.0 14.3 16.2 16.8 16.8 31 0.3 6.2 8.0 1.9 0.4 16.8 Tanggal dan Jumlah Max Tanggal Juml ah 21/1 21/1 21/1 21/1 21/1 21/1 21/1 21/1 21/1 21/1 18.6 23.1 4.7 3.0 3.6 2.9 20.8 32.4 40.4 30.4 75.6 52.6 66.6 45.8 1.4 0.2 0.6 1.8 10.7 16.1 5.9 0.1 0.5 2.0 459.8 10.0 20.0 30.0 40.5 45.5 60.0 65.0 120.0 170.0 175.2 15.5 11.0 3.0 1.9 2.0 1.5 14.5 8.4 20.0 10.0 51.0 13.5 45.5 35.2 1.0 0.2 0.3 1.2 5.7 10.5 3.4 0.1 0.5 2.0 175.2 Ma x Jumlah 24 jam
CURAH HUJAN WILAYAH Cara Rata-Rata Aljabar. Tinggi curah hujan rata-rata d d 1 d 2... n d n n di i 1 n d1, d2, dn =tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2,.n n = banyaknya atau jumlah pos penakar hujan yang diperhitungkan.
CURAH HUJAN WILAYAH Cara Poligon Thiesen. = Tinggi curah hujan rata-rata R A 1R1 A 2R2... A A A... A 1 2 n n R n R 1, R 2,. R n = tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2,.n A 1, A 2,. A n = luas pengaruh setiap penakar hujan.
CURAH HUJAN WILAYAH Cara Isohit A 1 A 2 A3 d 0 d 1 A 4 d 2 Tinggi curah hujan rata-rata R A 1R1 A 2R2... A A A... A 1 2 n n R n d 3 d 4 d 0, d 1,. d n = garis tinggi curah hujan yang sama (kontur curah hujan) A 1, A 2,. A n = luas daerah antara dua kontur curah hujan
CURAH HUJAN WILAYAH Cara Rata-rata aljabar. = NO. Penjelasan Pos (Titik) pengamatan 1 2 3 4 Keterangan 1 Luas daerah aliran (km 2 ) - - - - 99,1 km 2 2 Curah hujan tiap pos d (mm) 156 164 174 168 662 3 Tinggi Hujan Rata-rata (Σd/n) n=4 165,50 mm/hari
CURAH HUJAN WILAYAH Cara Theisen Titik 1,2,3 dan 4 adalah Pos Pengamatan Curah Hujan A1, A2, A3 dan A4 wilayah pengaruh pos pengamatan Daerah Aliran 1 A1 c a A2 b A4 4 A = A1 + A2 + A3 + A4 2 d e A3 f 3
CURAH HUJAN WILAYAH Cara Theisen N O. 1 Penjelasan Pembagian daerah aliran (km2) 2 Bobot,Wi= Ai/An (%) 27,6 5 Pos (Titik) pengamatan 1 2 3 4 27,4 26, 5 26,7 4 Keteranga n 14,6 30,6 99,1 km2 14,7 3 30,8 8 3 Curah hujan tiap pos d (mm) 156 164 174 168 4 5 Bobotxtinggi curah hujan=ai/anxdi (mm/hari) Tinggi Hujan Rata-rata (Σd/n) n=4 43,1 3 43,8 5 25,6 3 51,8 7 164,50 mm/hari 100% 164,50
Rainfall maps in GIS Nearest Neighbor Thiessen Polygon Interpolation Spline Interpolation
Ten9s FoR De attention (TERima_Kasih)
37 Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi II
2. KELEMBABAN Hidrologi suatu wilayah pertama bergantung pada iklimnya (kedudukan geografi / letak ruangannya) dan kedua pada rupabumi atau topografi dan geologinya. Faktor iklim yang penting adalah curahan dan cara munculannya, kebasahannya, suhu dan angin; semua itu secara langsung mempengaruhi penguapan dan pemeluhan. Pengumpulan data dalam hidrologi : - Kelembaban - Suhu - Curahan - Sinaran dan kecepatan angin 38 Novrianti.,MT_Rekayasa Hidrologi II