Aplikasi Metode Statistika untuk Analisis Data Hidrologi; Seri Hidrologi, oleh Soewarno Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-4462135; 0274-882262; Fax: 0274-4462136 E-mail: info@grahailmu.co.id Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-602-262-141-6 Cetakan ke I, tahun 2014
BAB... KATA PENGANTAR Penyelenggaraan pengelolaan sumber daya air menghadapi permasalahan yang semakin komplek, sejalan dengan pertambahan jumlah penduduk, maka meningkat pula kubutuhan air untuk berbagai keperluan. Di sisi lain gejala degradasi lingkungan terus berjalan, di antaranya ditandai dengan frekuensi banjir dan kekeringan semakin meningkat, ketersedian air pada musim penghujan dan kemarau dirasakan semakin tidak seimbang terbukti dengan semakin besarnya fluktuasi hidrograf debit runtut waktu, umur layan waduk diperkirakan lebih cepat dari pada umur desiannya. Untuk mendukung pengelolaan sumber daya air, UU no 7 tahun 2004, tentang Sumber Daya Air, telah mengamanatkan kepada kita, perlunya sistem informasi hidrologi. Pengelolaan sumber daya air tanpa didukung informasi hidrologi adalah suatu hal yang mustahil, di sisi lain pendataan dan analisis hidrologi tanpa diaplikasikan untuk pengelolaan sumber daya air adalah suatu pekerjaan yang kurang bermanfaat. Kedekatan antara ilmu hidrologi dengan sumber daya air dapat diibaratkan dengan peribahasa, seperti : 1. Sekeping mata uang logam, di mana sisi sebelah adalah hidrologi dan sisi yang sebelah lagi adalah sumber daya air, artinya kedua bidang ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain. 2. Selembar daun sirih, meskipun agak berbeda warna ke dua sisinya namun bila digigit rasanya sama, artinya kedua bidang ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Pernyataan pada peribahasa tersebut mengingatkan kita, bahwa pengelolaan sumber daya air butuh data dan informasi hidrologi. Informasi hidrologi dapat dibuat berdasarkan analisis data hidrologi. Fakta mengenai fenomena hidrologi di lapangan dapat dikumpulkan, dihitung, dianalisis, disajikan dan ditafsirkan menggunakan banyak metode, di antaranya adalah metode statistik. Buku ini menyampaikan contoh sederhana aplikasi metode statistik untuk analisis data hidrologi. Metode analisis hidrologi sebenarnya mempunyai lingkup yang sangat luas dan dinamis, serta selalu terus berkembang seiring dengan kemajuan teknologi. Menganalisis data hidrologi tidak akan berakhir, selama dunia ini
vi Seri Hidrologi: Aplikasi Metode Statistika untuk Analisis Data Hidrologi keberadaannya belum berakhir, sejalan dengan berakhirnya siklus hidrologi. Pembahasan analisis hidrologi untuk sumber daya air yang terpadu dan lebih luas lingkupnya, sungguh merupakan pekerjan yang tidak mudah. Karena keterbatasan kemampuan, wawasan dan pengetahuan serta pengalaman, sehingga lingkup dan bobot materi buku ini adalah hanya merupakan langkah awal analisis data hidrologi, oleh karena itu tentu masih jauh dari lengkap dan sempurna, maka kritik dan saran sangat saya harapkan. Yogyakarta, 2014 Penulis Soewarno
BAB... DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL v vii xi xiii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Pengertian Umum 1 1.1.1 Statistik 1 1.1.2 Metode Statistik 2 1.2 Variabel Hidrologi 5 1.3 Pemilihan Sampel Data Hidrologi 8 1.4 Data Hidrologi 12 1.4.1 Pendekatan Proses Hidrologi 12 1.4.2 Kualitas Data Hidrologi 13 1.4.3 Pengujian Data Hidrologi 15 1.4.4. Tipe dan Penyajian Data Hidrologi 19 BAB II PENGUKURAN PARAMETER STATISTIK DATA HIDROLOGI 25 2.1 Pengukuran Tendensi Sentral 25 2.1.1 Rata-rata Hitung 26 2.1.2 Rata-rata Timbang 33 2.1.3 Rata-rata Ukur 35 2.1.4 Rata-rata Harmonis 37 2.1.5 Median 40 2.1.6 Modus 44 2.1.7 Kuartil 48
viii Seri Hidrologi: Aplikasi Metode Statistika untuk Analisis Data Hidrologi 2.2 Pengkuran Dispersi 49 2.2.1 Range 49 2.2.2 Deviasi Rata-rata 50 2.2.3 Deviasi Standar dan Varian 53 2.2.4 Koefisien Variasi 57 2.2.5 Kemencengan 58 2.2.6 Kesalahan Standar 60 2.2.7 Pengukuran Momen 61 2.2.8 Pengukuran Kurtosis 63 2.3 Contoh Aplikasi Awal Parameter Statistik 65 BAB III APLIKASI DISTRIBUSI PELUANG UNTUK ANALISIS DATA HIDROLOGI 69 3.1 Pendahuluan 69 3.2 Aplikasi Distribusi Peluang Deskrit 70 3.2.1 Aplikasi Distrbusi Peluang Binomial 70 3.2.2 Aplikasi Distribusi Peluang Poisson 72 3.3 Aplikasi Distribusi Peluang Kontinyu 75 3.3.1 Aplikasi Distribusi Normal 76 3.3.2 Aplikasi Distribusi Gumbel 87 3.3.3 Aplikasi Distribusi Pearson 98 3.3.4 Aplikasi Distribusi Frechet 105 3.3.5 Aplikasi Distribusi Log Normal 107 3.3.6 Aplikasi Distribusi Goodrich 113 3.4 Tahapan Aplikasi Distribusi Peluang 117 3.4.1 Pengumpulan Data 117 3.4.2 Periode Ulang 121 3.4.3 Penggambaran Kurva Distribusi Peluang 122 3.4.4 Penentuan Kurva Persamaan Distribusi Peluang 124 3.4.5 Batas Daerah Kepercayaan Periode Ulang 126 3.4.6 Uji Kecocokan 139 3.4.7 Pemilihan Persamaan Distribusi yang Sesuai 149 BAB IV APLIKASI METODE STATISTIK UNTUK MEMPERKIRAKAN DEBIT BANJIR 167 4.1 Pendahuluan 167 4.2 Memperkirakan MAF 168 4.2.1 Metode Serial Data 168 4.2.2 Metode POT 173 4.2.3 Metode Regresi 178 4.3 Perbaikan Nilai Perkiraan Debit Banjir 183 4.3.1 Membandingkan Metode 183 4.3.2 Membandingkan Pengamatan yang Lebih Lama 184
Daftar Isi ix 4.3.3 Membandingkan Data dari Tempat Lain 188 4.4 Memperkirakan Debit Banjir Berdasarkan Data Tinggi Muka Air 190 4.5 Memperkirakan Debit Puncak Banjir Metode Slope-Area 192 4.6 Contoh Kasus Model Debit Puncak Banjir Lombok, Sumbawa 202 BAB V ANALISIS HIDROLOGI UNTUK PENGENDALIAN BANJIR 205 5.1 Pendahuluan 205 5.2 Akibat Terjadinya Bencana Banjir 205 5.3 Penyebab Terjadinya Banjir 206 5.4 Upaya Mengatasi Masalah Banjir 208 5.5 Contoh Upaya Pengendalian Banjir Kasus Das Kali Pekalongan 209 5.5.1 Latar Belakang 209 5.5.2 Deskripsi Lokasi DAS Kali Pekalongan 210 5.5.3 Debit Sungai DAS Kali Pekalongan 212 5.5.4 Banjir Rencana DAS Kali Pekalongan 213 5.5.5 Kapasitas Tampung Kali Pekalongan 214 5.5.6 Hidrograf Banjir DAS Kali Pekalongan 214 5.5.7 Curah Hujan dan Debit Puncak Banjir DAS Kali Pekalongan 215 5.5.8 Pengendalian Banjir Pekalongan 216 5.5.9 Sistem Prakiraan dan Peringatan Dini Banjir DAS Pekalongan 219 DAFTAR PUSTAKA 229 TENTANG PENULIS 235
x Seri Hidrologi: Aplikasi Metode Statistika untuk Analisis Data Hidrologi