BAB I

PENDAHULUAN

A. Pengertian

Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk air di bumi, tentang

kejadiannya, peredaran dan distribusinya, sifat alam dan kimianya, serta reaksinya

terhadap dengan lingkungan, termasuk hubungannya dengan mahkluk hidup. Ilmu

yang mempelajari asal air, distribusi, gerakan dan perilaku air di permukaan bumi

serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungan dengan kehidupan. Analisis

hidrologi digunakan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana pada suatu

perencanaan bangunan air.

Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut :

1. Daerah Aliran Sungai ( DAS ) beserta luasnya.

2. Menentukan luas pengaruh daerah stasiun-stasiun hujan.

3. Menentukan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dari data curah hujan

yang ada.

4. Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.

5. Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana di

atas pada periode ulang T tahun.

6. Membandingkan antara debit air yang tersedia dengan kapasitas kali.

B. Siklus Hidrologi

Siklus Hidrologi merupakan proses perputaran air dalam bumi yang

berlangsung terus menerus. Siklus hidrologi menyatakan bahwa jumlah air di dalam

bumi akan selalu sama atau tetap, hanya saja dapat berubah wujud. Misalnya yang

tadinya es menjadi air, air menjadi embun, air tanah menjadi air laut, air laut menjadi

airr tanah, dan sebagainya.

Macam-Macam dan Tahapan Proses Siklus Air :

Siklus Pendek / Siklus Kecil

1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari

2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan

3. Turun hujan di permukaan laut

Siklus Sedang

1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari

2. Terjadi kondensasi

3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat

4. Pembentukan awan

5. Turun hujan di permukaan daratan

6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali

Siklus Panjang / Siklus Besar

1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari

2. Uap air mengalami sublimasi

3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es

4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat

5. Pembentukan awan

6. Turun salju

7. Pembentukan gletser

8. Gletser mencair membentuk aliran sungai

9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut

1. Evaporasi

evaporasi merupakan penguapan yang bersumber dari badan air atau perairan,

misalnya penguapan air laut, air sungai, air danau, dan air kolam.

2. Transpirasi

transpirasi merupakan penguapan yang berasal dari embun pernafasan mahluk

hidup, misalnya manusia, hewan, dan tumbuhan. Buktinya coba Anda bernafas

menempel pada kaca, pasti akan ada embun atau uap hasil pernafasan.

3. Kondensasi

kondensasi merupakan perubahan wujud dai uap air menjadi awan yang terjadi di

atmosfer bumi.

4. Transportasi

transportasi merupakan tenaga penggerak awan yang akan membawa awan jenuh

air ke tempat turunya hujan. Agen transportasi dalam siklus hidrologi adalah

angin.

5. Presitipasi

presipitasi sering juga disebut sebagai hujan. presitipasi merupakan proses

jatuhnya butiran-butiran air dari awan ke permukaan bumi.

6. Run off

run off sering juga disebut sebagai aliran permukaan. run off merupakan aliran air

hujan yang mengalir di atas permukaan bumi, misalnya melalui sungai, selokan,

irigasi, dsb ke tempat yang lebih rendah hingga sampai ke laut.

7. Infiltrasi

infiltrasi merupakan meresapnya atau masuknya air hujan ke dalam tanah secara

vertikal. air hujan yang akan masuk ke dalam tanah dapat masuk terus ke dalam

tanah dan mengalir di bawah tanah.

8. Perkolasi

perkolasi merupakan aliran air di dalam tanah setelah terjadinya proses infiltrasi,

air mengalir menuju tempat yang rendah dan bermuara di laut.

9. Sublimasi 

sublimasi merupakan perubahan wujud dari awan hujan menjadi awan es atau

salju. sublimasi hanya terjadi pada siklus hidrologi panjang.

BAB II

HUJAN, PENGUAPAN DAN INFILTRASI

1. HUJAN

A. Pengertian

Hujan adalah sebuah peristiwa Presipitasi (jatuhnya cairan dari atmosfer yang

berwujud cair maupun beku ke permukaan bumi) berwujud cairan. Hujan memerlukan

keberadaan lapisan atmosfer tebal agar dapat menemui suhi di atas titik leleh es di dekat

dan dia atas permukaan Bumi

Di bumi, hujan adalah proses kondensasi (perubahan wujud benda ke wujud yang

lebih padat ) uap air di atmosfer menjadi butiran air yang cukup berat untuk jatuh dan

biasanya tiba di daratan. Dua proses yang mungkin terjadi bersamaan dapat mendorong

udara semakin jenuh menjelang hujan, yaitu pendinginan udara atau penambahan uap air

ke udara. Butir hujan memiliki ukuran yang beragam mulai dari yang mirip penekuk

(butiran besar), hingga butiran kecilnya.

B. Proses Tejadinya Hujan

Berikut adalah berbagai tahapan terjadinya hujan

a. TAHAP I

Gelembung-gelembung udara yang jumlahnya tak terhitung yang dibentuk

dengan pembuihan di lautan, pecah terus-menerus dan menyebabkan partikel-

partikel air tersembur menuju langit. Partikel-partikel ini, yang kaya akan garam,

lalu diangkut oleh angin dan bergerak ke atas di atmosfir.

Partikel-partikel yang disebut aerosol ini membentuk awan dengan

mengumpulkan uap air di sekelilingnya, yang naik lagi dari laut sebagai titik-titik

kecil dengan mekanisme yang disebut “perangkat air”.

b. TAHAP II

Awan-awan terbentuk dari uap air yang mengembun di sekeliling butir-

butir garam atau partikel-partikel debu di udara. Karena air hujan dalam hal ini

sangat kecil ( dengan diameter antara 0,01 dan 0,02 mm), awan-awan itu

bergantungan di udara dan terbentang di langit. Jadi, langit ditutupi dengan awan-

awan.

c. TAHAP III

Partikel-partikel air ini yang mengelilingi butir-butir daram dan partikel-

partikel debu itu mengental dan membentuk air hujan. Jadi, air hujan ini, yang

menjadi lebih berat daripada udara, bertolak dari awan dan mulai jatuh ke tanah

sebagai hujan.

C. Macam- Macam Awan

Awan terdiri dari berbagai jenis. Terdapat 3 lapisan yang ada diudara.

a. Lapisan paling atas adalah tempat  Sirus yang bentuknya serabut halus berwarna

putih. Awan ini membentuk kristal es di langit. Jika awannya sudah terbentuk

maka biasanya turun hujan.

b. Cumulus menempati lapisan kedua. Bentuknya biasanya gumpalan putih  lembut.

Berarti tanda kalau cuaca akan panas serta kering. Tetapi bisa pula muncul warna

hitam dimana menandakan akan turun hujan disertai angin, petir  juga guruh.

c. Stratus menempati lapisan ketiga atau berada rendah di langit. Jadi, letaknya dekat

dengan permukaan bumi. Jika awan stratus berubah warna menjadi abu-abu

pertanda awan ini sudah mengandung butiran hujan.

D. Jenis- Jenis Hujan

a. Berdasarkan Proses Terjadinya

i. Hujan siklonal, yaitu hujan yang terjadi karena udara panas yang naik disertai

dengan angin berputar.

ii. Hujan Senithal, yaitu hujan yang sering terjadi di daerah sekitar ekuator(garis

khayal yang membagi bumi menjadi bagian utara dan selatan), akibat

pertemuan Angin Pasat Timur Laut dengan Angin Pasat Tenggara. Kemudian

angin tersebut naik dan membentuk gumplan-gumpalan awan di sekitar ekuator

yang berakibat awan menjadi jenuh dan turunlah hujan.

iii. Hujan Orografis, yaitu hujan yang terjadi karena angin yang mengandung uap

air yang bergerak horizontal. Angin tersebut naik menuju pegunungan , suhu

udara menjadi dingin sehingga terjadi kondensasi. Terjadilah hujan di sekitar

pegunungan.

iv. Hujan Frontal, yaitu hujan yang terjadi apabila massa udara yang dingin

bertemu dengan massa udara yang panas. Tempat pertemuan antara kedua

massa itu disebut bidang front. Karena lebih berat, massa udara dingin menjadi

lebih berada di bawah. Di sekitar bidang front inilah sering terjadi hujan lebat

yang disebut hujan frontal.

v. Hujan Muson atau Hujan Musiman, yaitu hujan yang terjadi karena Angin

Musim (Angin Muson). Penyebab terjadinya Angin Muson adalah karena

adanya pergerakan semu tahunan Matahari antara Garis Balik Utara dan Garis

Balik Selatan. Di Indonesia, hujan muson terjadi di bulan Oktober sampai

April. Sementara di kawasan Asia Timur terjadi di bulan Mei sampai Agustus.

Siklus inilah yang menyebabkan adanya musim penghujan dan musim

kemarau.

b. Berdasarkan Ukuran Butirannya

i. Hujan Gerimis , diameter butirannya kurang dari 0.5 mm.

ii. Hujan Salju, terdiri dari kristal-kristal es yang suhunya berada di bawah 0

derajat Celcius.

iii. Hujan Batu Es, curahan batu es yang turun dalam cuaca panas dari awan

yangg suhunya dibawa 0 derajat Celcius.

iv. Hujan Deras, curahan air yang turun dari awan dengan suhu diatas 0 derajat

Celcius dengan diameter kurang lebih 7 mm.

c. Berdasarkan Besar Curah Hujan (Definisi BMKG)

i. Hujan Sedang, 20-50 mm perhari.

ii. Hujan Lebat, 50-100 mm perhari.

iii. Hujan Sangat Lebat, di atas 100 mm perhari.

E. Pengukuran Hujan

Cara standar untuk mengukur curah hujan atau curah salju adalah menggunakan

pengukur hujan standar, dengan variasi plastik 100 mm (4 in) dan Logam 200 mm

(8 in).

1. Tabung dalam diisi dengan 25 mm (0,89 in) hujan, limpahannya mengalir ke

tabung luar.

2. Pengukur plastik memiliki tanda di tabung dalam hingga resolusi 25 mm (0,98 in),

3. sementara pengukur logam membutuhkan batang yang dirancang dengan tanda 25

mm.

4. Setelah tabung dalam penuh, isinya dibuang dan diisi dengan jumlah air hujan

yang tersisa di tabung luar sampai tabung luar kosong, sehingga menjumlahkan

total keseluruhan sampai tabung luar kosong.

Jenis pengukuran lain adalah pengukur hujan sepatu yang populer (pengukur termurah

dan paling rentan), ember miring, dan beban. Untuk mengukur curah hujan dengan cara yang

murah, kaleng silindris dengan sisi tegak dapat dipakar sebagai pengukur hujan juka dibiarkan

berada di tempat terbuka, namun akurasinya bergantung pada penggaris yang digunakan

untuk mengukur hujan. Semua pengukur hujan tadi dapat dibuat sendiri dengan pengetahuan

memadai.

2. PENGUAPAN

Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair

(contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah

kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan

secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.

Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila

tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling

bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung

bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah,

sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih

cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke

dalam gas dan "menguap"

Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas

tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki

molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola

yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang

diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap,

hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat

Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Uap air di udara akan berkumpul

menjadi awan. Karena pengaruh suhu, partikel uap air yang berukuran kecil dapat

bergabung (berkondensasi) menjadi butiran air dan turun hujan. Siklus air terjadi terus

menerus. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan

sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan

penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai

evapotranspirasi.dan evaporasi pada tumbuhan.

3. INFILTRASI

A. Pengertian Infiltrasi

Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Di

dalam tanah air mengalir dalam arah lateral, sebagai aliran antara (interflow) menuju

mata air, danau, dan sungai; atau secara vertikal, yang dikenal dengan perkolasi

(percolation) menuju air tanah.

Gerak air di dalam tanah melalui pori-pori tanah dipengaruhi oleh gaya

gravitasi dan gaya kapiler. Gaya gravitasi menyebabkan aliran selalu menuju ke

tempat yang lebih rendah, sementara gaya kapiler menyebabkan air bergerak ke

segala arah. Air kapiler selalu bergerak dari daerah basah menuju ke daerah yang

lebih kering. 

Tanah kering mempunyai gaya kapiler lebih besar daripada tanah basah.

Gaya tersebut berkurang dengan bertambahnya kelembaban tanah. Selain itu, gaya

kapiler bekerja lebih kuat pada tanah dengan butiran halus seperti lempung daripada

tanah berbutir kasar pasir. Apabila tanah kering, air terinfiltrasi melalui permukaan

tanah karena pengaruh gaya gravitasi dan gaya kapiler pada seluruh permukaan.

Setelah tanah menjadi basah, gerak kapiler berkurang karena berkurangnya gaya

kapiler.

Hal ini menyebabkan penurunan laju infiltrasi. Sementara aliran kapiler

pada lapis permukaan berkurang, aliran karena pengaruh gravitasi berlanjut mengisi

pori-pori tanah. Dengan terisinya pori-pori tanah, laju infiltrasi berkurang secara

berangsung-angsur sampai dicapai kondisi konstan; di mana laju infiltrasi sama

dengan laju perkolasi melalui tanah.

Dalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju infiltrasi,

yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum

untuk suatu jenis tanah tertentu; sedang laju infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang

nilainya tergantung pada kondisi tanah dan intensitas hujan. Pada grafik dibawah ini

menunjukkan kurva kapasitas infiltrasi (fp), yang merupakan fungsi waktu.

Apabila tanah dalam kondisi kering ketika infiltrasi terjadi, kapasitas infiltrasi

tinggi karena kedua gaya kapiler dan gravitasi bekerja bersama-sama menarik air ke

dalam tanah. Ketika tanah menjadi basah, gaya kapiler berkurang yang menyebabkan

laju infiltrasi menurun. Akhirnya kapasitas infiltrasi mencapai suatu nilai konstan,

yang dipengaruhi terutama oleh gravitasi dan laju perkolasi.

B. Faktor yang mempengaruhi infiltrasi

Laju infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu kedalaman genangan

dan tebal lapis jenuh, kelembaban tanah, pemadatan oleh hujan, tanaman penutup,

intensitas hujan, dan sifat-sifat fisik tanah.

i. Kedalaman genangan dan tebal lapis jenuh

Perhatikan skema gambar di bawah ini !

Dalam gambar di atas, air yang tergenang di atas permukaan tanah

terinfiltrasi ke dalam tanah, yang menyebabkan suatu lapisan di bawah permukaan

tanah menjadi jenuh air. Apabila tebal dari lapisan jenuh air adalah L, dapat

dianggap bahwa air mengalir ke bawah melalui sejumlah tabung kecil. ALiran

melalui lapisan tersebut serupa dengan aliran melalui pipa. Kedalaman genangan di

atas permukaan tanah (D) memberikan tinggi tekanan pada ujung atas tabung,

sehingga tinggi tekanan total yang menyebabkan aliran adalah D+L.

Tahanan terhadap aliran yang diberikan oleh tanah adalah sebanding dengan

tebal lapis jenuh air L. Pada awal hujan, dimana L adalah kecil dibanding D, tinggi

tekanan adalah besar dibanding tahanan terhadap aliran, sehingga air masuk ke

dalam tanah dengan cepat. Sejalan dengan waktu, L bertambah panjang sampai

melebihi D, sehingga tahanan terhadap aliran semakin besar. Pada kondisi tersebut

kecepatan infiltrasi berkurang. Apabila L sangat lebih besar daripada D, perubahan

L mempunyai pengaruh yang hampir sama dengan gaya tekanan dan hambatan,

sehingga laju infiltrasi hampir konstan.

ii. Kelembaban tanah

Jumlah air tanah mempengaruhi kapasitas infiltrasi. Ketika air jatuh pada

tanah kering, permukaan atas dari tanah tersebut menjadi basah, sedang bagian

bawahnya relatif masih kering. Dengan demikian terdapat perbedaan yang besar

dari gaya kapiler antara permukaan atas tanah dan yang ada di bawahnya. Karena

adanya perbedaan tersebut, maka terjadi gaya kapiler yang bekerja sama dengan

gaya berat, sehingga air bergerak ke bawah (infiltrasi) dengan cepat. 

Dengan bertambahnya waktu, permukaan bawah tanah menjadi basah,

sehingga perbedaan daya kapiler berkurang, sehingga infiltrasi berkurang.

iii. Pemampatan oleh hujan

Ketika hujan jatuh di atas tanah, butir tanah mengalami pemadatan oleh

butiran air hujan. Pemadatan tersebut mengurangi pori-pori tanah yang berbutir

halus (seperti lempung), sehingga dapat mengurangi kapasitas infiltrasi. Untuk

tanah pasir, pengaruh tersebut sangat kecil.

iv. Penyumbatan oleh butir halus

Ketika tanah sangat kering, permukaannya sering terdapat butiran halus.

Ketika hujan turun dan infiltrasi terjadi, butiran halus tersebut terbawa masuk ke

dalam tanah, dan mengisi pori-pori tanah, sehingga mengurangi kapasitas infiltrasi.

v. Tanaman penutup

Banyaknya tanaman yang menutupi permukaan tanah, seperti rumput atau

hutan, dapat menaikkan kapasitas infiltrasi tanah tersebut. Dengan adanya tanaman

penutup, air hujan tidak dapat memampatkan tanah, dan juga akan terbentuk lapisan

humus yang dapat menjadi sarang/tempat hidup serangga. Apabila terjadi hujan

lapisan humus mengembang dan lobang-lobang (sarang) yang dibuat serangga akan

menjadi sangat permeabel. Kapasitas infiltrasi bisa jauh lebih besar daripada tanah

yang tanpa penutup tanaman.

vi. Topografi

Kondisi topografi juga mempengaruhi infiltrasi. Pada lahan dengan

kemiringan besar, aliran permukaan mempunyai kecepatan besar sehingga air

kekurangan waktu infiltrasi. Akibatnya sebagian besar air hujan menjadi aliran

permukaan. Sebaliknya, pada lahan yang datar air menggenang sehingga

mempunyai waktu cukup banyak untuk infiltrasi.

vii. Intensitas hujan

Intensitas hujan juga berpengaruh terhadap kapasitas infiltrasi. Jika

intensitas hujan I lebih kecil dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual

adalah sama dengan intensitas hujan. Apabila intensitas hujan lebih besar dari

kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual sama dengan kapasitas infiltrasi.

BAB III

PENGUKURAN KLIMATOLOGI DAN HIDROMETRI

A. Pengukuran Hidrometri

Pengukuran debit sungai dilakukan dengan pemasangan alat di suatu lokasi di sungai yang ditetapkan, yang memungkinkan pengamatan secara kontinyu dan teratur elevasi muka air dan debit serta data lainnya, seperti angkutan sedimen dan salinitas. Pengukuran debit dilakukan dengan langkah-langkah :

1. Pemilihan lokasi stasiun pengukuran

Langkah pertama adalah memilih lokasi stasiun pengukuran. Pemilihan lokasi tersebut dengan memperhatikan beberapa persyaratan berikut ini :

a) Mudah dicapai oleh pengamatb) Di bagian sungai yang lurus dengan penampang sungai yang teratur dan stabil

c) Di sebelah hilir pertemuan dengan anak sungai

d) Di mulut sungai menuju ke laut atau danau

e) Di lokasi bangunan air

f) Tidak dipengaruhi oleh garis pembendungan

g) Aliran berada dalam alur utama

2. Pengukuran kedalaman sungai

a) Bak ukur

Untuk sungai yang dangkal, bak ukur yang telah diberi sekala dan pelat di bagian bawahnya dimasukkan ke dalam sungai sampai pelat dasar mencapai dasar sungai. Kedalaman air pada skala di bak ukur tersebut.

b) Tali dengan pemberat

Apabila sungai dalam atau kecepaan arus besar, kedalaman air diukur dengan menggunakan tali yang diberi pemberat. Pengukuran ini biasanya dilakukan secara bersamaan dengan pengukuran kecepatan dengan menggunakan current meter. Pemakaian tali untuk mengukur kedalaman perlu diperhitungkan koreksi, karena pengaruh arus dapat menyebabkan posisi tali tidak vertikal.

c) Echosounder

Pada sungai yang lebar dan dalam, pengukuran tampang lintang dapat dilakukan dengan menggunakan Echosounder. Selain itu alat ini juga biasa untuk mengukur kedalaman laut cara kerjanya alat ini dipasang pada dasar kapal. Alat tersebut akan

memancarkan getaran suara akan yang akan merambat ke dasar sungai dan kemudian dipantulkan kembali.

3. Pengukuran elevasi muka air secara kontinyu atau harian

a) Papan duga

Papan duga merupakan alat paling sederhana untuk mengukur elevasi muka air. Terbuat dari kayu atau pelat baja yang diberi ukuran skala dalam centimeter, dapat dipasang di tepi sungai atau suatu bangunan. Pengamatan ini biasanya dilakukan setiap hari. Alat ini memiliki kekurangan yaitu tidak tercatatnya muka air pada jam-jam tertentu yang mungkin mempunyai informasi penting, misalnya puncak banjir.

b) Alat pengukur elevasi muka air maksimum

Alat ini digunakan untuk mengukur elevasi muka air maksimum yang terjadi pada waktu banjir. Alat ini terbuat dari tabung yang berdiameter 50 mm dengan lubang yang terdapat di dekat dasar dan tertutup di bagian atasnya dengan satu atau dua lubang untuk keluarnya udara. Di dalam tabung terdapat gabus dan papan duga.

c) Pencatat muka air otomatis (AWLR)

Dengan alat ini elevasi muka air sungai dapat tercatat secara kontinyu sepanjang waktu. Alat ukur yang banyak digunakan di Indonesia adalah pelampung. Pelampung tersebut mengikuti gerak muka air, dan gerak tersebut di transfer ke roda gigi yang mereduksi fluktuasi muka air.

4. Pengukuran kecepatan aliran

a) Pelampung

Menggunakan pelampung yaitu dengan mengukur selang waktu yang diperlukan oleh pelampung untuk menempuh suatu jarak tertentu. Ada tiga macam pelampung, pelampung permukaan, pelampung dengan kaleng, dan pelampung batang.

b) Current meter

Pengukuran kecepatan dengan alat ini banyak dilakukan. Ada dua tipe alat ukur yaitu tipe mangkok dan baling-baling. Karena ada partikel air yang melintasinya maka mangkok dan baling-baling akan berputar. Jumlah putaran persatuan waktu dapat dikonfersikan menjadi kecepatan arus.

5. Hitungan debit

a) Metode tampang tengah

Dalam metode ini dianggap bahwa kecepatan di setiap vertikal merupakan kecepatan rerata dari pias selebar setengah jarak antar pias sebelah kiri dan

kanannya. Debit di suatu pias adalah perkalian antara kecepatan rerata vertikal dan lebar tersebut. Di kedua tebing kiri dan kanan sungai kecepatan dianggap nol.

b) Metode tampang rerata

Tampang lintang sungai dianggap tersusun dari sejumlah pias yang masing-masing dibatasi oleh dua vertikal yang berdampingan. Debit total adalah jumlah debit di seluruh pias.

c) Metode integrasi kedalaman kecepatan

Dalam metode ini dihitung debit tiap satuan lebar, yaitu perkalian antara kecepatan rerata dan kedalaman pada vertikal. Debit sungai diperoleh dengan menghitung luasan yang dibatasi oleh kurva tersebut dan garis muka air.

6. Membuat rating curve yaitu hubungan antara elevasi muka air dan debit.7. Dari rating curve yang telah dibuat pada langkah ke 6, dicari debit aliran berdasarkan

pencatatan elevasi muka air.

8. Presentasi dan publikasi data terukur dan terhitung.

B. Pengukuran Klimatologi

Stasiun pengamatan klimatologi adalah stasiun yang difungsikan untuk

mengamati/ mencatat/ merekam parameter iklim baik secara manual, mekanik,

maupun elektronik.

Peralatan stasiun pengamat klimatologi umumnya terdiri dari :

- penakar hujan otomatik

- penakar hujan biasa

- termometer maksimum

- termometer minimum

- termometer bola kering

- termometer bola basah

- termohigrograf

- panci penguapan

- tabung penenang

- canting

- dudukan panci penguapan

- pencatat lamanya penyinaran matahari

- aktinograf

- anemometer

- sangkar meter

Apabila diperlukan parameter tekanan atmosfer maka harus dipasang peralatan

tambahan yaitu barograph.

C. ALAT – ALAT KLIMATOLOGI DAN HIDROMETRI

Menentukan iklim suatu daerah diperlukan data yang telah terkumpul lama, hasil

dari pengukuran alat ukur khusus yang disebut instrumentasi klimatologi. Instrumentasi

tak jauh beda bahkan kadang sama dengan instrumentasi meteorologi. Alat-alat ini harus

tahan setiap waktu terhadap pengaruh-pengaruh buruk cuaca sehingga ketelitiannya tidak

berubah. Pemeliharaan alat akan membuat ketelitian yang baik pula sehingga pengukuran

dapat dipercaya. Data yang terkumpul untuk iklim diperlukan waktu yang lama, tak

cukup satu tahun bahkan 10-30 tahun.

Alat-alat yang umum digunakan di stasiun klimatologi data cuaca menghasilkan

data yang makro. Alat-alat terbagi dua golongan, manual dan otomatis (mempunyai

perekam). Unsur-unsur iklim yang diukur adalah: radiasi surya, suhu udara dan suhu

tanah, kelembapan udara, curah hujan, evaporasi dan angin.

1. RADIASI

Alat ukur radiasi umumnya dua tipe:

i. pengukur jumlah energi radiasi (Cal/cm2/waktu)

ii. pengukur lamanya penyinaran surya (jam).

Tipe pertama contohnya :

- Aktinograf

Berperekam atau otomatis mengukur setiap saat pada siang hari radiasi surya

yang jatuh ke alat. Sensor atau yang peka bila kena sinar surya terdiri atas

bimetal (dwilogam) berwarna hitam mudah menyerap radiasi surya. Panas

karena radiasi yang diserap ini membuat bimetal melengkung. Besarnya

lengkungan sebanding radiasi yang diterima sensor. Lengkungan ini

disampaikan secara mekanis ke jarum penulis di atas pias yang berputar menurut

waktu. Hasil rekaman sehari ini berbentuk grafik. Luas grafik/integral dari grafik

sebanding dengan jumlah radiasi surya yang ditangkap oleh sensor selama

sehari.

- Gun Bellani

Prinsip alat adalah menangkap radiasi pada benda berbentuk bola sensor. Panas

yang timbul akan menguapkan zat cair dalam bola hitam. Ruang uap zat cair

berhubungan dengan tabung kondensasi. Uap zat cair yang timbul akan

dikondensasi dalam tabung berbentuk buret yang berskala. Banyaknya air

kondensasi sebanding dengan radiasi surya diterima oleh sensor dalam sehari.

Pengukuran dilakukan sekali dalam 24 jam, yaitu pada pagi hari dibandingkan

dengan alat yang pertama hasilnya lebih kasar.

- Campbell Stokes

Prinsip alat adalah pembakaran pias. Panjang pias yang terbakar

dinyatakan dalam jam. Alat ini mengukur lama penyinaran surya. Hanya pada

keadaan matahari terang saja pias terbakar, sehingga yang terukur adalah lama

penyinaran surya terang. Pias ditaruh pada titik api bola lensa. Pembakaran pias

terlihat seperti garis lurus di bawah bola lensa. Kertas pias adalah kertas khusus

yang tak mudah terbakar kecuali pada titik api lensa.

Alat dipasang di tempat terbuka, tak ada halangan ke arah Timur

matahari terbit dan ke barat matahari terbenam. Kemiringan sumbu bola lensa

disesuaikan dengan letak lintang setempat. Posisi alat tak berubah sepanjang

waktu hanya pemakaian pias dapat diganti-ganti setiap hari. Ada 3 tipe pias yang

digunakan pada alat yang sama:

a. Pias waktu matahari di ekuator

b. Pias waktu matahari di utarra

c. Pias waktu matahari di selatan

2. SUHU

Setiap benda yang perubahan bentuknya sebagai fungsi dari suhu dapat

digunakan sebagai thermometer. Perubahan bentuk ini akibat pemuaian thermal. Pada

umumnya yang dipakai dalam instrumen klimatologi adalah air raksa dalam tabung

kapiler gelas.

- Termometer Maksimum

Ciri khas dari termometer ini adalah terdapat penyempitan pada pipa kapiler di

dekat reservoir. Air raksa dapat melalui bagian yang sempit ini pada suhu naik

dan pada suhu turun air raksa tak bisa kembali ke reservoir, sehingga air raksa

tetap berada posisi sama dengan suhu tertinggi. Setelah dibaca posisi ujung air

raksa tertinggi, air raksa dapat dikembalikan ke reservoir dengan perlakuan

khusus (diayun-ayunkan). Termometer maksimum diletakkan pada posisi

hampir mendatar, agar mudah terjadi pemuaian . Pengamatan sekali dalam 24

jam.

- Termometer Minimum

Mengukur suhu udara ekstrim rendah. Zat cair dalam kapiler gelas

adalah alkohol yang bening. Pada bagian ujung atas alkohol yang memuai atau

menyusut terdapat indeks. Indeks ini hanya dapat didorong ke bawah pada suhu

rendah oleh tegangan permukaan bagian ujung kapiler alkohol. Bila suhu naik

alkohol memuai, indeks tetap menunjukkan posisi suhu terendah.

Setelah ujung indeks yang dekat miniskus alkohol dibaca dan dicatat,

dengan perlakuan khusus indeks dikembalikan mendekati miniskus alkohol.

Posisi termometer pada waktu mengukur hampir sama dengan termometer

maksimum yaitu agak mendatar. Perlu diperhatikan bahwa kapiler alkohol harus

dalam keadaan bersambung, tidak boleh terputus-putus. Bila kapiler alkohol

terputus, termometer tidak boleh lagi dipakai sebagai alat pengukur suhu, harus

dibetulkan terlebih dahulu, Pengamatan sekali dalam 24 jam.

- Termometer biasa

Mengukur suhu udara sesaat, zat cair yang digunakan adalah air raksa.

Umumnya termometer ini disebut termometer bola kering yang dipasang

berdampingan dengan termometer bola basah. Kedua termometer ini dipasang

dalam keadaan tegak. Semua termometer pengukur suhu udara pada waktu

pengukuran berada di dalam sangkar cuaca.

Maksudnya adalah termometer tidak dipengaruhi radiasi surya

langsung maupun radiasi dari bumi. Kemudian terlindung dari hujan ataupun

angin kencang. Warna sangkar cuaca putih menghindari penyerapan radiasi

surya. Panas ini dapat mempengaruhi pengukuran suhu udara.

- Termometer Tanah

Prinsipnya hampir sama dengan termometer biasa, hanya bentuk dan

panjangnya berbeda. Pengukuran suhu tanah lebih teliti daripada suhu udara.

Perubahannya lambat sesuai dengan sifat kerapatan tanah yang lebih besar

daripada udara.

Suhu tanah yang diukur umumnya pada kedalaman 5 cm, 10 cm, 20 cm,

50 cm dan 100 cm. Macam alat disesuaikan dengan kedalaman yang akan

diukur. Termometer tanah untuk kedalaman 50 cm dan 100 cm bentuknya

berbeda dengan kedalaman lain. Termometer berada dalam tabung gelas yang

berisi parafin, kemudian tabung diikat dengan rantai lalu diturunkan dalam

selongsong tabung logam ke dalam tanah sampai kedalaman 50 cm atau 100 cm.

Pembacaan dilakukan dengan mengangkat termometer dari dalam

tabung logam, kemudian dibaca. Adanya parafin memperlambat perubahan suhu

ketika termometer terbaca di udara. Termometer tanah pada kedua kedalaman ini

bila meruapakan suatu kapiler yang panjang dari mulai permukaan tanah, mudah

sekali patah apabila tanah bergerak turun atau pecah karena kekeringan.

3. KELEMBABAN

Ada beberapa tipe dan prinsip kerja alat pengukur kelembapan udara. Pada

umumnya alat yang digunakan adalah psikrometer. Alat ini terdiri dari dua termometer

yang disebut termometer bola basah dan termometer bola kering. Kelembapan udara

sebanding dengan selisih kedua termometer yang dapat dicari melalui tabel atau

rumus.

Alat pengukur kelembapan lain adalah sensor rambut. Prinsipnya bila udara

lembab rambut bertambah panjang dan udara kering rambut menyusut. Perubahan

panjang ini secara mekanis dapat ditransfer ke jarum penunjuk pada skala antara 0

sampai 100 %. Alat pengukur kelembapan udara tipe ini disebut higrometer.

- Termohigrograf

Menggunakan prinsip dengan sensor rambut untuk mengukur kelembapan

udara dan menggunakan bimetal untuk sensor suhu udara. Kedua sensor

dihubungkan secara mekanis ke jarum penunjuk yang merupakan pena penulis di

atas kertas pias yang berputar menurut waktu. Alat dapat mencatat suhu dan

kelembapan setiap waktu secara otomatis pada pias. Melalui suatu koreksi dengan

psikrometer kelembapan udara dari saat ke saat tertentu.

- Psikrometer Standard

Alat pengukur kelembapan udara terdiri dari dua termometer bola basah

dan bola kering. Pembasah termometer bola basah harus dijaga agar jangan sampai

kotor. Gantilah kain pembasah bila kotor atau daya airnya telah berkurang. Dua

minggu atau sebulan sekali perlu diganti, tergantung cepatnya kotor. Musim

kemarau pembasah cepat sekali kotor oleh debu. Air pembasah harus bersih dan

jernih.

Pakailah air bebas ion atau aquades. Air banyak mengandung mineral akan

mengakibatkan terjadinya endapan garam pada termometer bola basah dan

mengganggu pengukuran. Waktu pembacaan terlebih dahulu bacalah termometer

bola kering kemudian termometer bola basah. Suhu udara yang ditunjukkan

termometer bola kering lebih mudah berubah daripada termometer bola basah.

Semua alat pengukur kelembapan udara ditaruh dalam sangkar cuaca terlindung

dari radiasi surya langsung atau radiasi bumi serta hujan.

4. CURAH HUJAN

Alat pengukur hujan, mengukur tinggi hujan seolah-olah air yang jatuh ke

tanah menumpuk ke atas merupakan kolom air. Bila air yang tertampung volumenya

dibagi dengan luas corong penampung maka hasilnya dalah tinggi. Satuan yang

dipakai adalah milimeter (mm).

- Penakar hujan Hellman

Alat ini merupakan penakar hujan otomatis dengan tipe siphon. Bila air

hujan terukur setinggi 10 mm, siphon bekerja mengeluarkan air dari tabung

penampungan dengan cepat, kemudian siap mengukur lagi dan kemudian

seterusnya.

Di dalam penampung terdapat pelampung yang dihubungkan dengan

jarum pena penunjuk yang secara mekanis membuat garis pada kertas pias posisi

dari tinggi air hujan yang tertampung. Bentuk pias ada dua macam, harian dan

mingguan. Pada umumnya lebih baik menggunakan yang harian agar garis yang

dibuat pena tidak terlalu rapat ketika terjadi hujan lebat. Banyak data dapat

dianalisadari pias, tinggi hujan harian, waktu datangnya hujan, derasnya hujan atau

lebatnya hujan per satuan waktu.

- Penakar hujan Bendix

Penakar hujan otomatis, prinsip secara menimbang air hujan yang ditampung.

Melalui cara mekanis timbangan ini ditransfer ke jarum petunjuk berpena di atas

kertas pias.

- Penakar hujan Tilting Siphon

Prinsip alat, air hujan ditampung dalam tabung

penampung. Bila penampung penuh, tabung menjadi

miring dan siphon mulai bekerja megeluarkan air dari

dalam tabung. Setiap pergerakan air dalam tabung

penampung tercatat pada pias sama seperti alat penakar

hujan otomatis lainnya.

- Penakar hujan Tipping Bucket

Prinsip alat, air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air

mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm akan

berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian

menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercapat pada

pias atau menggerakkan counter (penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan

0,5 mm adalah tinggi hujan yang terjadi. Curah hujan di bawah 0,5 mm tidak

tercatat.

Semua alat penakar hujan di atas harus

diperhatikan penempatannya di lapangan terbuka

bebas dari halangan. Alat yang teliti dengan

menempatkan yang salah akan mengukur besaran

yang salah pula. Alat yang otomatis,

pemeliharaannya harus lebih intensif. Keadaan alat

baik yang manual ataupun yang otomatis harus

diperiksa dari kebocoran, saluran penampung yang

tersumbat kotoran, tinta pena jangan sampai kering dan jam pemutar silinder pias

dalam keadaan berjalan dengan baik.

5. EVAPORASI

Pengukuran air yang hilang melalui penguapan (evaporasi) perlu diukur

untuk mengetahui keadaan kesetimbangan air antara yang didapat melalui curah hujan

dan air yang hilang melalui evaporasi. Alat pengukur evaporasi yang paling banyak

digunakan sekarang adalah Panci kelas A.

Evaporasi yang diukur dengan panci ini dipengaruhi oleh radiasi surya yang

datang, kelembapan udara, suhu udara dan besarnya angin pada tempat pengukuran.

Ada dua macam peralatan pengukur tinggi muka air dalam panci. Pertama alat ukur

micrometer pancing dan yang kedua alat ukur ujung paku yang dipasang tetap (fixed

point). Kesalahan yang besar dari pengukuran evaporasi terletak pada tinggi air dalam

panci. Oleh sebab itu muka air selamanya harus dikembalikan pada tinggi semula

yaitu 5 cm di bawah bibir panci.

Makin rendah muka air dalam panci, makin rendah pula terjadinya

penguapan. Kejernihan air dalam panci perlu diperhatikan. Air yang keruh, evaporasi

yang terukur akan rendah pula. Usahakan air jangan sampai berlumut. Tinggi air

diukur dengan satuan mm. Alat ukur mikrometer mampu mengukur dalam mm dengan

ketelitian seperti seratus mm. Ketelitian pengukuran itu diperlukan karena tinggi yang

diukur tidak sama besar meliputi 5 sampai 8 mm.

Pada musim penghujan nilainya kecil sedangkan pada musim kemarau besar.

Pengamatan dilakukan sekali dalam 24 jam ketika pagi hari. Pengamat yang setiap

hari mengukur evaporasi harus mempunyai keterampilan dan kejelian melihat batas air

yang diukur. Alat perlengkapannya adalah tabung peredam, termometer maksimum-

minimum permukaan air yang tertampung, termometer maksimum-minimum di

permukaan panci dan anemometer cup counter setinggi 30 cm di atas tanah. Sekeliling

panci harus ditumbuhi rumput pendek.

Permukaan tanah yang terbuka atau gundul menyebabkan evaporasi yang

terukur tinggi (efek oase). Pasanglah alat pada tempat yang terbuka tidak terhalang

oleh benda-benda lain dan berada di tengah-tengah lapang rumput dari stasiun

klimatologi.

6. ANGIN

Angin merupakan suatu vektor yang mempunyai besaran dan arah. Besaran

yang dimaksud adalah kecepatannya sedang arahnya adalah darimana datangnya

angin. Kecepatan angin dapat dihitung dari jelajah angin (cup counter anemometer)

dibagi waktu (lamanya periode pengukuran).

Ada alat pengukuran angin yang

langsung mengukur kecepatannya. Jadi

jarum penunjuk suatu kecepatan tertentu bila

ada angin. Arah angin ditunjukkan oleh

wind-vane yang dihubungkan dengan alat

penunjuk arah mata angin atau dalam angka.

Angka 360 derajat berarti ada angin dari utara, angka 90 ada angin dari timur

demikian seterusnya.

Perlu diperhatikan bahwa tidak ada angka nol, karena angka nol menandakan

tak ada angin. Mengukur arah angin haruslah ada angin atau cup counter anemometer

dalam keadaan bergerak. Sebagaimana alat lainnya pemasangan alat di lapang terbuka

penting sekali karena mempengaruhi besaran yang akan diukur. Di lapangan terbuka

tak ada pohon-pohonan tinggi alat dipasang 2 meter di atas tanah. Bila ada halangan,

alat dipasang pada ketinggian 10 sampai 15 meter dari atas tanah. Waktu pengamatan

tergantung dari data yang diinginkan. Bila data harian, pengamatan sekali dalam 24

jam untuk jelajah angin yaitu pada pagi hari.

Waktu pengamatan arah angin lebih dari sekali dalam 24 jam. Arah yang

paling banyak ditunjuk dalam 24 jam merupakan arah rata-rata dalam hari tersebut.

Sensor yang menghubungkan dengan alat mencatat otomatis disebut

anemograf. Alat ini mencatat kecepatan dan arah angin setiap saat pada kertas pias.

Alat pencatat ini ada yang harian, mingguan ataupun bulanan.

D. PENGUKURAN HUJAN OTOMATIS

PENAKAR HUJAN JENIS HELLMAN

Penakar hujan jenis Hellman merupakan suatu instrument/alat untuk mengukur

curah hujan. Penakar hujan jenis hellman ini merupakan suatu alat penakar hujan berjenis

recording atau dapat mencatat sendiri.Alat ini dipakai di stasiun-stasiun pengamatan

udara permukaan.Pengamatan dengan menggunakan alat ini dilakukan setiap hari pada

jam-jam tertentu mekipun cuaca dalam keadaan baik/hari sedang cerah.Alat ini mencatat

jumlah curah hujan yang terkumpul dalam bentuk garis vertical yang tercatat pada kertas

pias. Alat ini memerlukan perawatan yang cukup intensif untuk menghindari kerusakan-

kerusakan yang sering terjadi pada alat ini.

Curah hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang mana datanya

sangat penting diperoleh untuk kepentingan BMG dan masyarakat yang memerlukan

data curah hujan tersebut.Hujan memiliki pengaruh yang sangat besar bagi kehidupan

manusia,karena dapat memperlancar atau malah menghambat kegiatan manusia.Oleh

karena itu kualitas data curah hujan yang didapat haruslah bermutu;memiliki

keakuratan yang tinggi.Maka seorang observer / pengamat haruslah mengetahui

tentang alat penakar hujan yang dipakai di stasiun pengamat secara baik. Salah satu

alat penakar hujan yang sering dipakai ialah Penakar hujan jenis hellman

Penakar hujan jenis hellman beserta bagian-bagiannya keterangan gambar :

1.Bibir atau mulut corong

2. Lebar corong

3.Tempat kunci atau gembok

4.Tangki pelampung

5.Silinder jam tempat meletakkan pias

6.Tangki pena

7.Tabung tempat pelampung

8. Pelampung

9. Pintu penakar hujan

10. Alat penyimpan data

11.Alat pengatur tinggi rendah selang gelas (siphon)

12.selang gelas

13.Tempat kunci atau gembok

14.Panci pengumpul air hujan bervolume

Cara Kerja Alat

Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung

tempat pelampung. Air hujan ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat

atau naik keatas.Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannya

selalu mengikuti tangkai pelampung Gerakkan pena dicatat pada pias yang

ditakkan/digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per.

Jika air dalam tabung hampir penuh (dapat dilihat pada lengkungan selang gelas),pena

akan mencapai tempat teratas pada pias.Setelah air mencapai atau melewati puncak

lengkungan selang gelas,maka berdasarkan sistem siphon otomatis (sistem selang

air),air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam

tabung.Bersamaan dengan keluarnya air,tangki pelampung dan pena turun dan

pencatatannya pada pias merupakan garis lurus vertikal.Jika hujan masih terus-

menerus turun,maka pelampung akan naik kembali seperti diatas.Dengan demikian

jumlah curah hujan dapat dihitung atau ditentukan dengan menghitung garis-garis

vertical.

BAB IV

CURAH HUJAN RANCANGAN

Metode ini membahas tentang berbagai data, persyaratan, metode terutama

untuk aliran yang tidak terpengaruh arus balik. Ditinjau dari ketersediaan data hujan,

karakteristik daerah aliran, dan data debit, terdapat 6 kelompok metode

perhitungandebit rencana, yaitu:

1. Metode analisis probabilitas frekuensi debit banjir.

Metode ini dipergunakan apabila ada data debit tersedia cukup panjang (>20

Tahun), sehingga analisisnya dapat dilakukan dengan distribusi probabilitas, baik

secara analitis maupun grafis. Sebagai contoh distribusi probabilitas yang

dimaksud adalah :

Distribusi Probabilitas Gumbel.

Distribusi Probabilitas Log Person.

Distribusi Probabilitas Log Normal.

2. Metode Analisi Regional

Apabila data debit yang tersedia < 20 Tahun dan > 10 Tahun maka debit

rencana dapat dihitung dengan metode analisis regional. Data debit yang dimaksud

dapat dari berbagai daerah pengaliran yang ada tetapi masih dalam suatu regional.

Prinsip dari metode analisis regional adalah dalam upaya memperoleh lengkung

frekuensi banjir regional. Kegunaan dari lengkung frekuensi banjir regional

adalah untuk menentukan besarnya debit rencana pada suatu daerah pengaliran

yang tidak memiliki data debit.

3. Metode Puncak Banjir di atas Ambang

Metode ini dipergunakan apabila data debit yang tersedia antara 3 - 10 Tahun.

Metode ini berdasarkan pengambilan puncak banjir dalam selang waktu 1 tahun di

atas ambang tertentu dan hanya cocok untuk data yang didapat dari pos duga air

otomatik.

4. Metode Empiris

Metode ini dipergunakan apabila data hujan dan karakteristik daerah aliran

tersedia. Contoh metode yang termasuk dalam kelompok metode ini adalah :

Metode Rasional.

Metode Weduwen. 

Metode Haspers.

Metode Melchior.

Metode Hidrograf Satuan.

5. Metode Analisis Regresi

Metode ini menggunakan persamaan-persamaan regresi yang dihasilkan

Institute of Hydrology (IoH) dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Pengairan,

yaitu didapat dari data hujan dan karakteristik Daerah Pengaliran Sungai (DPS),

selanjutnya untuk banjir dengan periode ulang tertentu digunakan lengkung

analisis regional.

6. Model Matematika

Metode ini dipergunakan apabila selang waktu pengamatan data hujan lebih

panjang dari pada pengamatan data debit., selanjutnya untuk memperpanjang data

aliran yang ada digunakan matematika kemudian besar debit banjir rencana

dihitung dengan analisis frekuensi atau menggunakan distribusi probabilitas,

contohnya : Gumbel, Log Person dan Log Normal.

BAB V

DEBIT BANJIR RANCANGAN (HIDROGRAF)

Penelusuran Banjir adalah suatu metode di mana variasi debit terhadap waktu

Pada suatu titik pengamatan ditentukan. Tujuan Penelusuran Banjir adalah :

Prakiraan banjir jangka pendek

Perhitungan hidrograf satuan untuk berbagai titik di sungai dari hidrograf

satuan di suatu titik di sungai tersebut

Prakiraan kelakuan sungai setelah melewati palung

Derivasi hidrograf sintetik.

Penelusuran banjir adalah merupakan prakiraan hidrograf di suatu ttik pada

suatu aliran atau bagian sungai yang didasarkan atas pengamatan hidrograf di titik

lain. Hidrograf banjir dapat ditelusuri lewat palung sungai atau lewat waduk.

Pada dasarnya penelusuran banjir lewat palung sungai merupakan aliran tidak

lunak (non steady flow), maka dapat dicari penyelesaiannya. Karena pengaruh gesekan

tidak dapat diabaikan, maka penyelesaian persamaan dasar alirannya akan sulit.

Dengan menggunakan karakteristik atau finite difference akan dapat diperoleh

penyelesaian yang memadai, tetapi masih memerlukan usaha yang sangat besar.

Cara penelusuran banjir lewat palung sungai yang pertama adalah yang tidak

didasarkan atas hukum-hukum hidrolika, sedangkan yang kedua merupakan

penyelesaian yang didasarkan atas hukum-hukum hidrolika. Pada cara pertama, yang

ditinjau hanyalah hukum kontinuitas, sedangkan persamaan keduanya didapatkan

secara empiric dari pengamatan banjir. Oleh karena berlakunya cara ini sangat tidak

terbatas maka harus diperiksa untuk setiap kasus khusus. Pada cara kedua, merupakan

aliran tidak lunak yang berubah secara ruang (spatially varied unsteady flow), yang

penelusurannya dilaksanakan secara simultan dari ekspresi-ekspresi kontinuitas dan

momentum. Penelusuran lewat waduk, yang penampungannya merupakan fungsi

langsung dari aliran keluar (outflow), cara penyelesaiannya dapat ditempuh dengan

cara yang lebih ilmiah.

Kedua cara tersebut adalah sebagai berikut :

1. Cara MUSKINGUM

Cara ini hanya berlaku dalam kondisi sebagai berikut :

Tidak ada anak sungai yang masuk ke dalam bagian memanjang palung

sungai yang ditinjau.

Penambahan dan kehilangan air oleh curah hujan, aliran masuk atau keluar

air tanah dan evaporasi, kesemuanya ini diabaikan.

2. Penelusuran Hidrolik di Palung Sungai

Dalam penelusuran hidrolik digunakan persamaan kontinuitas dan persamaan

gerak. Penyelesaian dalam bentuk tertutup (closed form solution) terhadap

persamaan-persamaan penelusuran hidrolik yang lengkap tidak ada. Jadi,

penerapan teknisnya memerlukan opersai computer. Telah ada berbagai

pendekatan untuk pengintegralan numeric terhadap persamaan-persamaan tersebut.

BAB VI

PENELUSURAN BANJIR

4 PENELUSURAN BANJIR (FLOOD ROUTING)

Guna mengetahui tinggi muka air di waduk bisa dihitung dengan cara

penelusuran banjir (Flood routing). Dan salah satu manfaat dari

pembangunan bendungan adalah waduknya dapat digunakan untuk

pengendalian banjir

Langkah–langkah yang dilakukan untuk melaksanakan penelusuran

banjir adalah seperti diterangkan pada sub bab 2.4 Data-data yang digunakan

untuk perhitungan adalah sebagai berikut:

1. Hidrograf inflow yang digunakan adalah hidrograf sintetik gamma I

dengan periode ulang 1000 tahun, gambar 4.3.

2. Grafik hubungan antara elevasi, volume dan luas area permukaan

waduk digunakan grafik gambar 4.4. pada sub bab 4.3.

3. Digunakan pelimpah ambang lebar dengan elevasi dan volume sebagai

berikut:

Perhitungan penelusuran banjir dilakukan dengan menggunakan tabel

dengan metode langkah demi langkah (step by step method) sebagai berikut :

Elevasi spillway : + 103,50g : 9,81B : 11 m

Cd : 1,05

Jam ke

t(detik)

I Inflow (m3/dtk)

Ir rata- rata

(m3/dtk)

Vol Ir*t (m3)

asumsi elevasi waduk

(m)

O outflow (m3/dtk)

Or rata- rata

(m3/dtk)

Vol Or*t (m3)

S storage banjir (m3) Kumulatif

storagex 103

Elev. MA

waduk (m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

03600

0.000.70 2520

103.50 0.000.11 396.23 2.12E+03

1.69E+06 103.50

13600

1.4098.91 356076

103.55 0.2211.65 41922.23 3.14E+05

1.69E+06 103.55

23600

196.42283.32 1019952

103.60 23.0749.52 178272.0 8.42E+05

2.00E+06 103.60

33600

370.22368.10 1325142

103.78 75.9792.15 331740.0 9.93E+05

2.85E+06 103.78

43600

365.97364.41 1311858

103.86 108.33128.81 463698.0 8.48E+05

3.84E+06 103.86

53600

362.84357.80 1288062

103.93 149.28169.06 608598.0 6.79E+05

4.69E+06 103.93

63600

352.75347.92 1252494

104.04 188.83197.30 710280.0 5.42E+05

5.37E+06 104.04

73600

343.08324.59 1168524

104.16 205.77215.97 777474.0 3.91E+05

5.91E+06 104.16

83600

306.10267.42 962712

104.24 226.16229.36 825696.0 1.37E+05

6.30E+06 104.24

93600

228.74202.74 729846

104.30 232.56231.06 831816.0 -1.02E+05

6.44E+06 104.30

103600

176.73156.91 564858

104.26 229.56223.77 805554.0 -2.41E+05

6.33E+06 104.26

113600

137.08122.78 442008

104.22 217.97207.18 745830.0 -3.04E+05

6.09E+06 104.22

123600

108.4896.78 348390

104.15 196.38186.22 670392.0 -3.22E+05

5.79E+06 104.15

13

3600

85.07

75.96 273456

104.09 176.06

163.68 589248.0 -3.16E+05

5.47E+06 104.09

143600

66.8559.67 214794

104.01 151.30136.69 492084.0 -2.77E+05

5.15E+06 104.01

153600

52.4846.93 168930

103.94 122.08112.60 405342.0 -2.36E+05

4.88E+06 103.94

16

3600

41.37

34.95 125802

103.89 103.11

88.53 318708.0 -1.93E+05

4.64E+06 103.89

173600

28.5224.54 88344

103.83 73.9558.17 209394.0 -1.21E+05

4.45E+06 103.83

183600

20.5617.91 64458

103.78 42.3834.85 125460.0 -6.10E+04

4.32E+06 103.78

193600

15.2513.46 48456

103.72 27.3221.77 78354.0 -2.99E+04

4.26E+06 103.72

203600

11.679.43 33948

103.69 16.2114.02 50472.0 -1.65E+04

4.23E+06 103.69

213600

7.195.76 20736

103.66 11.839.08 32670.0 -1.19E+04

4.22E+06 103.66

223600

4.333.86 13878

103.62 6.325.02 18054.0 -4.18E+03

4.21E+06 103.62

233600

3.383.00 10782

103.58 3.713.04 10926.0 -1.44E+02

4.20E+06 103.58

243600

2.612.29 8226

103.52 2.361.18 4248.00 3.98E+03

4.20E+06 103.52

251.96 103.50 0.00 4.21E+06 103.50

Berdasarkan perhitungan flood routing di atas didapat bahwa storage maksimum

yang terjadi adalah sebesar 6.440.000 m³ dengan elevasi maksimum + 104,30 m.

BAB VII

APLIKASI KOMPUTER DALAM ANALISIS HIDROLOGI

BAB VIII

CONTOH PERHITUNGAN PENENTUAN HUJAN RANCANGAN DAN DEBIT

BANJIR RANCANGAN

1. Analisis Curah Hujan Rencana

Dari perhitungan parameter pemilihan distribusi curah hujan

,untuk menghitung curah hujan rencana digunakan metode Distribusi Log

Pearson III. Untuk menghitung curah hujan rencana dengan metode ini

digunakan persamaan berikut :

_Y = Y + k . S

Langkah-langkah perhitungan kurva distribusi Log Pearson Tipe III adalah :

1. Tentukan logaritma dari semua nilai variat X2. Hitung nilai rata-ratanya :

5. Tentukan anti log dari log X, untuk mendapatkan nilai X yang diharapkan

terjadi pada tingkat peluang atau periode ulang tertentu sesuai dengan nilai

CS-nya. Nilai k dapat dilihat pada tabel 2.4.

Perhitungan curah hujan rencana periode ulang T tahun stasiun hujan BMG menggunakan metode distribusi Log Pearson Tipe III disajikan dalam bentuk

tabel 4.5 berikut :

Tabel 4.5. Perhitungan Curah Hujan Rencana DPS Bendungan Ketro

Metode Distribusi Log Pearson Tipe III

No Tahun X Log X Log.X − Log.X (Log.X − Log.X)2 (Log.X − Log.X)3

1 1983 126.74 2.103 0.033 0.001089 3.593700E-05

2 1984 134.18 2.128 0.058 0.003364 1.951120E-04

3 1985 163.56 2.214 0.144 0.020736 2.985984E-03

4 1986 130.24 2.115 0.045 0.002025 9.112500E-055 1987 169.94 2.230 0.160 0.025600 4.096000E-036 1988 112.88 2.053 -0.017 0.000289 -4.913000E-06

7 1989 100.64 2.003 -0.067 0.004489 -3.007630E-048 1990 177.40 2.249 0.179 0.032041 5.735339E-039 1991 186.68 2.271 0.201 0.040401 8.120601E-03

10 1992 178.78 2.252 0.182 0.033124 6.028568E-03

11 1993 186.68 2.271 0.201 0.040401 8.120601E-0312 1994 139.08 2.143 0.073 0.005329 3.890170E-04

13 1995 136.60 2.135 0.065 0.004225 2.746250E-0414 1996 154.66 2.189 0.119 0.014161 1.685159E-0315 1997 183.90 2.264 0.194 0.037636 7.301384E-0316 1998 171.58 2.234 0.164 0.026896 4.410944E-0317 1999 107.98 2.033 -0.037 0.001369 -5.065300E-0518 2000 110.58 2.044 -0.026 0.000676 -1.757600E-0519 2001 160.36 2.205 0.135 0.018225 2.460375E-0320 2002 96.14 1.983 -0.087 0.007569 -6.585030E-0421 2003 127.58 2.106 0.036 0.001296 4.665600E-05Jumlah 3056.18 45.225 0.320941 5.094502E-02

N = 21

Log X = 2,154

S Log X = 0,1267

CS = 1,384

Tabel 4.6. Nilai k Dari Hasil PerhitunganTr k Log XT XT2 -0.225 2.1255 133.506

5 0.705 2.2433 175.10610 1.337 2.3234 210.57225 2.128 2.4236 265.21650 2.706 2.4969 313.979100 3.271 2.5684 370.1691000 5.110 2.8030 635.331

Hasil Perhitungan curah hujan rencana metode Log Pearson III

disajikan dalam bentuk tabel 4.7 berikut :

Tabel 4.7 Perkiraan Curah Hujan Rencana Stasiun Hujan BMG Periode Ulang T Tahun

Metode Log Pearson Tipe III

Periode Ulang( tahun )

Curah Hujan Rencana( mm )

2 133.5065 175.10610 210.57225 265.21650 313.979100 370.1691000 635.331

2. Analisa Debit Banjir Rancangan

Perhitungan debit banjir

Debit banjir dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.48. Luas dan nilai

C masing-masing sub-DTA diambil dari langkah 1. Hasil perhitungan untuk

banjir periode ulang 25 tahun disajikan dalam Tabel 4.13.

Data :

L = jarak dari ujung daerah hulu sampai titik yang ditinjau (Km)

= 3,2420 Km

A = luas DAS (Km2)

= 3,5215 Km2

H = beda tinggi ujung hulu dengan titik tinggi yang ditinjau (Km)

= 0,13 Km

Dari Tabel 4.11 diketahui :

NoT Xt

(Tahun) (mm)1 2 102

2 5 1393 10 1634 25 1935 50 2166 100 238

No. SubDAS

Panjang(m)

DTA (Km2)

Koef. RunOff (C)

WaktuKonsentrasi (tc)

Intensitas Hujan(mm/jam)

1 1 907,444 0,468 0,405 0,205 193,1012 2 1569,288 0,400 0,520 0,462 112,2603 3 636,499 0,487 0,410 0,143 245,1874 4 501,394 0,273 0,410 0,103 304,9085 5 526,827 0,168 0,410 0,109 293,5106 6 2305,285 0,655 0,410 0,395 124,6057 7 1221,881 0,607 0,425 0,276 158,2798 8 528,834 0,327 0,410 0,244 171,6169 9 772,175 0,136 0,410 0,204 193,809

Metode rasional juga dapat dipergunakan untuk DAS yang tidak seragam

(homogen), di mana DAS dapat dibagi-bagi menjadi beberapa sub DAS yang

seragam atau pada DAS dengan sistem saluran yang bercabang-cabang. Metode

rasional dipergunakan untuk menghitung debit dari masing-masing sub-DAS.

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan dua aturan berikut :d. Metode rasional dipergunakan untuk menghitung debit puncak pada

tiap-tiap daerah masukan (inlet area) pada ujung hulu sub-DAS.

e. Pada lokasi di mana drainase berasal dari dua atau lebih daerah masukan, maka

waktu konsentrasi terpanjang yang dipakai untuk intensitas hujan

rencana, koefisien dipakai C DAS dan total area drainase dari daerah masukan.

Jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien

aliran permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS

yang dapat dihitung dengan persamaan berikut :

di mana :

C DAS = Koefisien aliran permukaan DAS

A i = Luas lahan dengan jenis penutup lahan i (km2)

C i = Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah i

n = Jumlah jenis penutup

Tabel 4.23. Debit rencana untuk periode ulang 25 tahun

No. Segmen Aliran TitikHitung

Tc'(Jam)

I'(mm/jam) C' A'

(Km2)Q

(m3/detik)

1 3 A 0,14 245,19 0,41 0,49 13,612 1 - 3 B 0,29 153,83 0,41 0,96 16,653 4 - 5 D 0,11 293,51 0,41 0,44 14,744 4 - 5 - 8 E 0,19 200,38 0,41 0,77 17,545 1 - 3 - 4 - 5 - 8 C 0,29 153,83 0,41 1,72 30,116 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 8 F 0,43 117,23 0,43 2,12 29,737 6 - 7 H 0,39 124,61 0,42 1,26 18,258 6 - 7 - 9 G 0,52 103,97 0,42 1,40 16,839 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 I 0,52 103,97 0,42 3,52 43,20

10 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 J (Outlet) 0,62 91,87 0,42 3,52 38,17

Dari hasil perhitungan metode rasional dengan periode ulang 25 tahun

diperoleh debit banjir rencana sebesar 38,17 m3/detik.

DAFTAR PUSTAKA

Id.wikipedia.com/analisishidrologi

Hydrology and Principles Analysis Design.rar

Laporan Perancangan Teknis Embung Silandak Sebagai Pengendali Banjir Kali

Silandak Semarang – Jawa Tengah

Kuliah Drainase.pdf

Hidrologi.pdf

http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrosfer

http://softilmu.blogspot.com/2013/07/pengertian-hujan-dan-jenis-hujan.html

http://contohpengertian.com/proses-terjadinya-hujan.html

http://www.galeripustaka.com/2013/03/pengertian-dan-faktor-infiltrasi.html

http://raharjabayu.wordpress.com/2011/06/13/pembangunan-stasiun-pengamatan-

hidrologi-dan-pemasangan-peralatan/

http://catetankuliah.blogspot.com/2009/06/alat-alat-klimatologi.html

http://catetankuliah.blogspot.com/2009/06/alat-alat-klimatologi.html