BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu...

18
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) Menurut Undang-undang Republik Indonesia nomor 7 tahun 2004 tentang Sumber Daya Air, daerah aliran sungai (catchment, basin, watershed) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktifitas daratan. Analisis ketersediaan air daerah aliran sungai Banjaran menggunakan Program HEC-HMS ,M. Fajar Reggy (2007) menjelaskan bahwa akibat dari perubahan tata guna lahan di daerah hulu DAS Banjaran, air hujan yang turun ke bumi banyak melimpas menjadi aliran permukaan (surface flow) dan sangat sedikit yang meresap ke dalam tanah untuk mengisi cadangan air tanah,sehingga hal ini mengakibatkan sering terjadinya kekurangan air pada musim kemarau , atas dasar kasus tersebut M Fajar Reggy mengadakan analisis ketersediaan Air Pada DAS Banjaran yang dalam penelitiannya menggunakan Program HEC- HMS. Analisis perubahan karakteristik hidrograf banjir akibat perubahan tata guna lahan (studi kasus DAS Ciliwung hulu), Mirah S (2001) menjelaskan bahwa Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)

Menurut Undang-undang Republik Indonesia nomor 7 tahun 2004

tentang Sumber Daya Air, daerah aliran sungai (catchment, basin, watershed)

adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai

dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan

mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami,

yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai

dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktifitas daratan.

Analisis ketersediaan air daerah aliran sungai Banjaran menggunakan

Program HEC-HMS ,M. Fajar Reggy (2007) menjelaskan bahwa akibat dari

perubahan tata guna lahan di daerah hulu DAS Banjaran, air hujan yang turun ke

bumi banyak melimpas menjadi aliran permukaan (surface flow) dan sangat

sedikit yang meresap ke dalam tanah untuk mengisi cadangan air tanah,sehingga

hal ini mengakibatkan sering terjadinya kekurangan air pada musim kemarau ,

atas dasar kasus tersebut M Fajar Reggy mengadakan analisis ketersediaan Air

Pada DAS Banjaran yang dalam penelitiannya menggunakan Program HEC-

HMS.

Analisis perubahan karakteristik hidrograf banjir akibat perubahan tata

guna lahan (studi kasus DAS Ciliwung hulu), Mirah S (2001) menjelaskan bahwa

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

perubahan karakteristik hidrologis yang berupa debit puncak dan volume aliran

dapat mengakibatkan terjadinya banjir pada musim hujan dan kekeringan pada

musim kemarau terutama pada wilayah sungai Ciliwung , dimana pada wilayah

sub DAS Ciliwung Hulu yang seharusnya kawasan lindung sebagian telah

berubah menjadi kawasan non pertanian antara lain untuk vila, pariwisata, industri

dan perkantoran,.

2.2 Debit Banjir

Debit banjir atau debit puncak adalah besarnya volume air maksimum

yang mengalir melalui suatu penampang melintang suatu sungai per satuan waktu,

dalam satuan m³/detik.

Untuk memperoleh angka-angka kemungkinan besaran debit banjir pada

banjir yang diakibatkan oleh luapan sungai, analisis dilakukan dengan

menggunakan data banjir terbesar tahunan atau curah hujan terbesar tahunan yang

sudah terjadi.

Debit banjir rencana dapat dihitung dengan menggunakan beberapa

metode empiris yang umum berlaku di Indonesia dan lain-lain yang dipilih

berdasarkan kesesuaian dengan karakteristik daerah studi.

2.3 Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi merupakan salah satu aspek penting yang diperlukan

pada proses analisis hidrologi. Siklus hidrologi adalah gerakan air laut ke udara,

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

yang kemudian jatuh ke permukaan tanah lagi sebagai hujan atau bentuk

presipitasi lain, dan akhirnya mengalir ke laut kembali. Dalam siklus hidrologi ini

terdapat beberapa proses yang saling terkait, yaitu antara proses hujan

(precipitation), penguapan (evaporation), transpirasi, infiltrasi, perkolasi,

aliran limpasan (runoff), dan aliran bawah tanah. Secara sederhana siklus

hidrologi dapat ditunjukan seperti pada Gambar 2.1 .

Sumber : Sri Harto,2000

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi

2.4 Hujan DAS

Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses

analisis hidrologi, karena kedalaman curah hujan (rainfall depth) yang turun

dalam suatu DAS akan dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

limpasan permukaan (surface runoff), aliran antara (interflow, sub-surface runoff),

maupun sebagai aliran air tanah (groundwater flow) (Sri Harto, 2003).

Proses pembentukan hujan terjadi karena tersedianya udara lembab yang

biasanya terjadi karena adanya gerakan udara mendatar, terutama sekali yang

berasal dari atas lautan, yang dapat mencapai ribuan kilometer. Terangkatnya

udara keatas dapat terjadi dengan 3 cara yaitu hujan konvektif, hujan siklon

(cyclonic) dan hujan orografik (orographic rainfall).

DAS Tajum sebagai daerah penelitian analisis prediksi debit banjir berada

di lereng gunung slamet. Secara geografis termasuk dalam daerah beriklim

tropik, sehingga jenis hujan yang terjadi kemungkinan besar adalah hujan tipe

siklon dan orografik (Suroso dan Hery, 2005). Untuk memperoleh besaran hujan

yang dapat dianggap sebagai kedalaman hujan, diperlukan sejumlah stasiun hujan

dengan pola penyebaran yang telah diatur oleh WMO (World Meteorological

Organisation). Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu alat ukur hujan

biasa (manual raingauge) dan alat ukur hujan otomatik (automatic raingauge)

(Sri Harto, 2003). Pengukuran hujan di stasiun-stasiun hujan merupakan hujan

titik (point rainfall), sedangkan informasi yang dibutuhkan dalam analisis adalah

hujan yang terjadi dalam suatu DAS tertentu (catchment rainfall).

2.5 Sistem DAS

Sistem adalah kumpulan bagian-bagian yang terdiri dari benda/konsep

yang disatukan dengan keteraturan saling berhubungan atau saling ketergantungan

(Chow dalam Muliawan,2001). Pendekatan sistem mempunyai tujuan spesifik

yaitu membangun hubungan masukan dan keluaran yang selanjutnya dapat

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

dimanfaatkan untuk rekonstruksi kejadian masa lalu atau untuk prakiraan

kejadiaan yang akan datang, dengan masalah pokok yang diperhatikan adalah

operasi sistem yang digunakan.

Pada kasus analisis ketersediaan air daerah aliran sungai Banjaran

menggunakan Program HEC-HMS,M.Fajar Reggy (2007) diceritakan bahwa

akibat dari perubahan tata guna lahan di daerah hulu DAS Banjaran, air hujan

yang turun ke bumi banyak melimpas menjadi aliran permukaan (surface flow)

dan sangat sedikit yang meresap ke dalam tanah untuk mengisi cadangan air

tanah,sehingga hal ini mengakibatkan sering terjadinya kekurangan air pada

musim kemarau , atas dasar kasus tersebut M Fajar Reggy mengadakan analisis

ketersediaan Air Pada DAS Banjaran dengan menggunakan Program HEC-HMS.

Gambar 2.2 menyajikan ilustrasi respon DAS akibat masukan berupa

hujan. Dalam gambar tersebut sistim DAS digunakan sebagai model untuk

memahami konsep transformasi masukan (hujan) menjadi keluaran (debit).

Masukan Data Sistem

Keluaran

t

Q

t

i

Sumber : Sri Harto,2000

Gambar 2.2 Bagan Ilustrasi Respon DAS Akibat Masukan Berupa Hujan

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

2.6 Pengalih Ragaman Hujan Menjadi Aliran

Menurut Sri Harto (2003) pengalihragaman hujan menjadi aliran

adalah suatu proses transformasi air hujan menjadi aliran yang sebenarnya, air

hujan mengalir dari hulu ke hilir sampai titik kontrol sebagai aliran permukaan

yang akhirnya menjadi limpasan.

Dalam proses transformasi untuk mengetahui perubahan air hujan

menjadi aliran dibutuhkan suatu aturan (ketetapan) yang mencerminkan karakter

DAS dalam memproses pengalihragaman hujan-aliran. Dalam hal ini aturan

(ketetapan) dapat diartikan sebagai sebuah model.

Model hidrologi adalah satu set pernyataan-pernyataan matematika

yang menyatakan hubungan antara fase-fase dari siklus hidrologi dengan

tujuan mensimulasikan transformasi hujan menjadi limpasan. Salah satu model

dalam pengalihragaman hujan menjadi aliran khususnya untuk aliran rendah

(lowflow) adalah model HEC-HMS. Dalam model HEC-HMS pengalihragaman

hujan menjadi aliran terdiri dari beberapa model dimana setiap model yang dipilih

mempunyai input yang berbeda-beda. Model yang terdapat dalam HEC-HMS

dapat digunakan untuk menghitung volume runoff, direct runoff, baseflow

dan channel flow. Perhitungan dan penyelesaian masing-masing model

mempunyai komponen berupa variabel tetap, parameter, kondisi batas dan kondisi

awal.

2.7 Hidrograf

Hidrograf merupakan bentuk grafis hubungan antara salah satu unsur

aliran dengan waktu. Berdasarkan pengertian di atas, maka terdapat beberapa

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

contoh hidrograf seperti hidrograf muka air (stage hydrograph), hidrograf debit

(discharge hydrograph), hidrograf sedimen (sediment hydrograph).

Dalam praktek, kecuali disebutkan lain, maka yang dimaksud hidrograf

adalah hidrograf debit. Hidrograf debit dapat dengan mudah diperoleh dari

rekaman AWLR dengan menggunakan liku kalibrasi yang telah diperoleh di

stasiun hidrometri tersebut (Sri Harto , 2000).

Hidrograf merupakan tanggapan menyeluruh DAS terhadap masukan

tertentu.Hidrograf terdiri dari 3 bagian pokok yaitu sisi naik (rising limb segment),

puncak (crest) dan sisi turun (recession limb/segment). Bagian sebelum sisi naik

adalah bagian akhir dari hidrograf sebelumnya. Pada bagian sisi naik akan

tergantung dari intensitas dan lama hujan dan kelengasan DAS. Semakin tinggi

intensitas hujan maka sisi naik akan semakin terjal. Apabila hujan dengan

intensitas sama tetapi kelengasan awal berbeda, semakin tinggi kelengasan awal

maka sisi naik akan semakin terjal. Debit puncak dapat terjadi sesaat setelah hujan

berhenti atau beberapa saat sebelum hujan berhenti tergantung dari agihan hujan

dan agihan ruangnya. Sisi turun sebenarnya terdiri dari dua bagian yaitu bagian

atas dekat puncak merupakan gabungan antara limpasan permukaan dan aliran

antara, bagian bawah dari titik tertentu merupakan aliran dasar.

1 2 3

1=sisi naik

2=puncak

3= sisi turun

Sumber: Sri Harto Br, 2000 Gambar 2.3 Bagian-bagian hidrogaf

Q

t

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

Komponen hidrograf selalu terdiri dari tiga komponen, yaitu limpasan

permukaan, aliran antara dan aliran air tanah. Cara-cara untuk memisahkan

hidrograf menjadi komponen-komponennya, misalnya dijelaskan oleh Linsley,

Barnes, Chow dalam Sri Harto (2000) untuk lebih menyederhanakan, ketiga

komponen tersebut dijadikan menjadi dua komponen, dengan menggabungkan

limpasan permukaan dan aliran antara menjadi satu komponen yang disebut

limpasan langsung (direct runoff).

2.8 Hidrograf Satuan (HS)

Hidrograf satuan merupakan hidrograf limpasan langsung yang

dihasilkan oleh hujan mangkus (efektif) yang terjadi merata di seluruh DAS

dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu yang ditetapkan.

2.9 Model Hujan Aliran

Model hujan aliran selalu membutuhkan data masukan. Dalam

pembuatan model model, sebagian besar telah dilaksanakan dengan ujud model

digital, untuk kemudahan simulasi proses hidrologi. Beberapa model yang pemah

digunakan adalah Tank Model dari Jepang, HEC-1 dari Corps of Engineers USA,

TR-20 dari Soil Conservation Service USA, API dari USA, SWM-IV dari

Universitas Stanford, KWM dari USA, SSARR dari Corps of Engineer USA,

HEC-HMS dan masih banyak lagi.

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

2.9.1 Model HEC-HMS

Seperti yang dijelaskan dalam buku ”Hydrologic Modeling System (HEC-

HMS) Technical Reference Manual”, program HEC-HMS ini merupakan program

komputer untuk menghitung pengalihragaman hujan dan proses routing pada

suatu sistem DAS. Software ini dikembangkan oleh Hydrologic Engineering

Centre (HEC) dari US Army Corps Of Engineers.

Didalam HEC-HMS terdapat beberapa model yang terpisah dimana

masing-masing model yang dipilih mempunyai input yang berbeda-beda.

Beberapa model yang digunakan untuk menghitung volume runoff, direct

runoff, baseflow dan channel flow ditunjukan pada tabel dibawah ini.

No Perhitungan Model

1 Precipitation • User hyetograph • User gage weighting • Inverse distance gage weights • Gridded precipitation • Frequency storm • Standard project storm

2 Volume runoff • Initial and Constant rate • SCS curve number (CN) • Gridded SCS CN • Green and Ampt • Deficit and constant rate • Soil moisture accounting (SMA) • Gridded SMA

Tabel 2.1 Perhitungan dan Model yang terdapat dalam HEC-HMS

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

Penyelesain dan perhitungan masing-masing model mempunyai komponen

berupa variable tetap, parameter, kondisi batas dan kondisi awal. Output software

ini merupakan hidrograf masing-masing outlet DAS pada waktu tertentu yang di

tunjukan dengan grafik hidrograf serta tabel time series dari hidrograf yang

bersangkutan.

2.9.1.1 Hujan (Precipitation)

Metode model hujan yang digunakan untuk masukan (input) berupa hujan

yang terjadi dalam pemodelan menerus (continuous model) yaitu user hyetograph

method. Metode ini dapat memasukan besaran hujan yang terjadi pada sebuah

sub-DAS dari luar program, dimana masukan hujan untuk setiap sub-DAS berupa

hujan terdistribusi.

3 Direct runoff (overland flow dan interflow)

• User-spesified unit hydrograph • Clark’s UH • Snyder’s UH • SCS UH • Modclark • Kinematic wave

4 Baseflow • Constant monthly • Exponential recession • Linier reservoir

5 Channel flow • Kinematic wave • Lag • Modified Puls • Muskingum • Muskingum-Cunge Standard

SectMuskingum-Cunge 8-point

Sumber : Technical Reference Manual HEC-HMS, 2000

Lanjutan Tabel 2.1

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

2.9.1.2 Model volume runoff' ( Volume Aliran )

Model volume runoff' yang digunakan untuk menghitung hidrograf banjir

pada studi ini adalah SCS Curve Number. SCS Curve Number ini menghitung

hujan efektif yang merupakan fungsi hujan kumulatif, penutupan lahan, land use

dan antecedent moisture .

Pada Model SCS Curve Number , tata guna lahan pada suatu bagian DAS

tertentu diwakili dengan parameter CN (Curve Number). Nilai CN bervariasi dari

30 (untuk tanah dengan permeabilitas yang tinggi) sampai dengan 100 (untuk

badan air). Nilai CN dapat diperkirakan sebagai fungsi land use, jenis tanah dan

antecedent watershed moisture, dan menggunakan tabel SCS.

2.9.1.3 Model Direct Runoff ( Limpasan Langsung )

Dalam studi ini model direct runoff yang digunakan adalah model

hidrograf satuan Clark Model ini menggambarkan dua proses dalam transformasi

kelebihan hujan menjadi limpasan, yaitu proses translation dan attenuation.

Proses translation atau pergerakan kelebihan hujan dari asalnya melewati

drainase ke pembuangan DAS, dalam model ini terwakili dengan time area

histrogram. Hal ini menentukan luas DAS yang mempunyai kontribusi aliran di

tempat keluar (outlet) sebagai fungsi waktu.

2.9.1.4 Model Base flow ( Aliran Dasar )

Model base flow menggunakan exponential recession model. Untuk

menentukan besarnya Qt, atau besarnya base flow pada suatu waktu tertentu

adalah dengan menggunakan persamaan (2.1) di bawah ini.

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

Qt = Qokt ……………………………………………………………………………………...…………(2.1)

Keterangan:

Qt = debit base flow pada waktu t,

Qo = Initial base flow pada saat t = 0,

k = konstanta eksponensial

2.9.1.5 Model Channel Flow

Model channel flow menggunakan Muskingum, yaitu menggunakan

Muskingum travel time (K) dan Muskingum dimensionless weight (X) nilainya

berkisar (0 ≤ X ≤ 0,5) diperoleh dengan cara kalibrasi.

2.10 Penentuan hujan rancangan cara statistik

Analisis hidrologi untuk menentukan debit banjir rancangan dengan cara

statistik dianggap paling baik, karena didasarkan pada data terukur di sungai,

yaitu catatan debit banjir yang pernah terjadi. Dalam hal ini tersirat pengertian

bahwa analisis dilakukan secara langsung pada data debit, tidak melalui hubungan

empiris antar beberapa parameter DAS dan hujan seperti halnya pada cara

empirik. Oleh karena itu sampai saat ini masih dianggap cukup dapat diandalkan.

meskipun demikian, ketelitian hasil juga akan sangat dipengaruhi oleh data yang

tersedia, baik tentang kuantitas (panjang data), kualitas atau ketelitiannya.

Tujuan analisis statistik untuk menentukan banjir rancangan dengan

analisis frekuensi adalah untuk memperkirakan besara tinggi hujan dengan kala

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

ulang tertentu dari data hujan terukur dengan cara statistic. Adapun pemilihan data

yang di anjurkan untuk analisis frekwensi ini adalah sebagai berikut :

1. Data hujan DAS diperoleh dengan menghitung hujan rata-rata (dengan cara

terbaik yang diketahui) setiap hari sepanjang data tersedia.

2. Pendekatan yang dapat dilakukan untuk menggantikan cara pertama yaitu

mencari data hujan harian maksimum pada pos hujan I, kemudian dicari

hujan harian pada stasiun yang lain pada hari kejadian yang sama, lalu dirata-

ratakan. Hal ini juga berlaku juga pada pos hujan yang lain.

Analisis statistik untuk menentukan banjir rancangan dengan metode

analisis frekuensi dapat dilakukan secara grafis atau menggunakan rumus

distribusi frekuensi teoritik. Cara kedua lebih umum keberlakuannya untuk kasus

dimana data yang tersedia cukup panjang dan kualitasnya memenuhi syarat untuk

analisis statistik. Berikut diuraikan beberapa rumus distribusi frekuensi yang

umum dipakai dalam analisis hidrologi, yaitu Normal, Log Normal, Log

Pearson tipe III dan Gumbel.

2.11 Analisis frekuensi dengan rumus distribusi frekuensi teoritik

Parameter statistik data debit banjir maksimum tahunan yang perlu

diperkirakan untuk pemilihan distribusi yang sesuai dengan sebaran data adalah

sebagai berikut :

a. Mean atau harga tengah, ∑=

= n

iiXn

X

1

1 ……………...……………….……(2.2)

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

b. Simpangan baku, ( )1

/1

2

1

2

∑−

== =

n

nXX

S

n

i

n

iii

………………………(2.3)

c. Koefisien variansi, XSCv =

…………………………………......…(2.4)

d. Asimetri (skewness), ( )( )

( )∑ −−−

==

n

iis XX

SnnnC

1

3

321 …………………(2.5)

e. Kurtosis, ( )( )( )

( )∑ −−−−

==

n

iik XX

SnnnnC

1

4

4

2

321……………(2.6)

Keterangan:

n adalah jumlah data yang dianalisis.

Xi adalah data

Berikut disajikan uraian singkat tentang sifat-sifat khas dari setiap

macam distribusi frekuensi tersebut.

a. Distribusi Normal

Ciri khas distribusi Normal adalah:

• Skewness Cs ≅ 0,00

• Kurtosis Ck = 3,00

• Prob X ≤ (X – S ) = 15,87 %

• Prob X ≤ X = 50,00 %

• Prob X ≤ (X + S ) = 84,14 %

b. Distribusi Log Normal

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

Sifat statistik distribusi Log Normal adalah:

• Cs ≅ 3 Cv

• Cs > 0

Persamaan garis teoritik probabilitas: SKXX TT .+= ………………...(2.7)

dengan: XT = debit banjir maksimum dengan kala ulang T tahun,

KT = faktor frekuensi,

S = simpangan baku.

c. Distribusi Gumbel

Ciri khas statistik distribusi Gumbel adalah:

• Cs ≅ 1,396

• Ck ≅ 5,4002

Persamaan garis teoritik probabilitasnya adalah: ( )nnT YYSXX −+= σ/ ...(2.8)

dengan: Y = reduced variate,

Yn = mean dari reduced variate,

σn = simpangan baku reduced variate,

n = banyaknya data.

d. Distribusi Log Pearson III

Sifat statistik distribusi ini adalah:

• jika tidak menunjukkan sifat-sifat seperti pada ketiga distribusi di atas,

• garis teoritik probabilitasnya berupa garis lengkung.

Secara umum, persamaan garis teoritik probabilitas untuk analisis

frekuensi dapat dinyatakan dengan rumus sederhana sebagai berikut :

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

TT KSXX .+= ..…………………………………………..……….(2.9)

dengan: XT = besaran (dapat debit atau hujan) dengan kala ulang T tahun,

X = besaran rata-rata,

S = simpangan baku,

KT = faktor frekuensi untuk kala ulang T tahun.

e. Uji Chi-Kuadrat

Pada dasarnya uji ini merupakan pengecekan terhadap penyimpangan

rerata dari data yang dianalisis berdasarkan distribusi terpilih. Penyimpangan

tersebut diukur dari perbedaan antara nilai probabilitas setiap varian X menurut

hitungan teoritis dengan pendekatan empiris. Rumus yang digunakan adalah

sebagai berikut:

( )∑=

−=

K

ii

EfOfEf

1

22χ

……………………………………………………….(2.10)

dengan: χ2 = harga Chi-kuadrat,

Ef = frekuensi yang diharapkan untuk kelas i,

Of = frekuensi terbaca pada kelas i,

K = banyaknya kelas.

Harga χ2 harus lebih kecil dari harga χ2 kritik yang dapat diambil dari

tabel uji statistic chi kuadrat.,Untuk derajat nyata (α) tertentu dan derajat

kebebasan (DK) tertentu,umumnya digunakan derajat nyata 5 % dan untuk

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

distribusi Chi-Kuadrat, nilai DK dapat dipakai rumus berikut:

DK = K – 3

f. Uji Smirnov-Kolmogorov

Pengujian dilakukan dengan mencari nilai selisih probabilitas tiap varian

X menurut distribusi empiris dan teoritik, yaitu ∆i. Harga ∆i maksimum harus

lebih kecil dari ∆ kritik , maka jenis distribusi yang dipilih dapat digunakan, nilai

∆ kritik , diperoleh dari Tabel 2.2.

Tabel 2.2 . Nilai ∆ kritik Uji Smirnov Kolmogorov

n Α

0.20 0.10 0.05 0.01

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.45

0.32

0.27

0.23

0.21

0.19

0.18

0.17

0.18

0.17

0.51

0.37

0.30

0.26

0.24

0.22

0.20

0.19

0.18

0.17

0.56

0.41

0.34

0.29

0.27

0.24

0.23

0.21

0.20

0.19

0.67

0.49

0.40

0.36

0.32

0.29

0.27

0.25

0.24

0.23

n > 50 1.07

√n

1.07

√n

1.07

√n

1.07

√n

Sumber : Triatmodjo,B “Hidrologi Terapan” 2008

Keterangan :

n :Jumlah Data

α : Derajat nyata

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)repository.ump.ac.id/6719/3/Wicaksana Wahyu Nugraha BAB... · 2018-01-03 · Alat pengukur hujan terdiri dari dua jenis, yaitu

2.12 Distribusi Hujan Tadashi Tanimoto

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Tadashi Tanimoto hujan

efektif yang mengakibatkan banjir terjadi selama 8 jam. Distribusi yang berlaku di

pulau jawa sebesar 26%,24%,17%,13%,7%,5.5%,4%,3.5% setiap jam nya.

Dalam perhitungan debit banjir rancangan diperlukan masukan berupa

hujan rancangan yang didistribusikan ke dalam hujan jam-jaman. Untuk

melakukan distribusi hujan dengan menggunakan Distribusi hujan menurut

tadashi tanimoto dilakukan dengan cara mengalikan debit hujan harian rancangan

(XT) dengan % distribusi setiap jam nya. Berikut ini adalah tabel distribusi hujan

di jawa menurut Tadashi Tanimoto

Tabel 2.3. Distribusi Hujan Di Jawa Menurut Tadashi Tanimoto

Jam Ke - 1 2 3 4 5 6 7 8

% Distribusi 26 24 17 13 7 5.5 4 3.5

Sumber : Triatmodjo,B , 2008

Analisis Debit Banjir..., Wicaksono Wahyu Nugraha, Fakultas Teknik UMP, 2010