1

BAB IIIHUJAN DAN

ANALISIS HUJAN

Novitasari,ST.,MT

TIU & TIKTIU : Hidrologi Terapan merupakan matakuliah untuk

memahami tentang aplikasi hidrogi terapan dan aplikasinya dalam rekayasa teknik sipil.

TIK : Mahasiswa mampu- Menjelaskan pengertian hujan & proses pembentukannya- mempersiapkan data hujan- pengujian data hujan dan data hujan yang hilang pada

hujan titik dan rerata daerah- kedalaman-durasi-intensitas hujan, cara menghitung

hujan reratameliputi :- Pengertian Umum

- Proses Pembentukan Hujan- Durasi dan Intensitas Hujan- Pengukuran Hujan- Pengujian Data Hujan

2

Hujan & Pengertiannya Hujan adalah air yang berasal dari awan hujan yang

berkondensasi yang jatuh kepermukaan tanah

Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses hidrologi, karena jumlah kedalaman hujan (rainfall depth) ini yang dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan (surface runoff), aliran antara (interflow, sub surface flow) maupun sebagai aliran air tanah (groundwater flow). Hujan juga disebut presipitasi

Dua syarat yang harus dipenuhi pada proses pembentukan hujan:1. tersedianya udara lembab.2. tersedianya sarana, keadaan yang dapat mengangkat udara tersebut ke atas, sehingga terjadi kondensasi.

Hujan Konvektif

Pada daerah tropis di musim kemarau terjadi hujan dengan intensitas tinggi, durasi singkat dan pada daerah

yang relatif sempit

3

Hujan Siklonik

Intensitas sedang, durasi lama dan pada daerah yang luas

Hujan Orografik

Adanya pegunungan yang menyebabkan terdapat dua daerah yang disebut daerah hujan dan daerah bayangan hujan

4

Durasi dan Intensitas Hujan

Durasi hujan adalah lamanya suatu kejadian hujan. Intensitas hujan (laju hujan) yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi yang pendek dan meliputi daerah yang tidak sangat luas. Hujan yang meliput daerah luas jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi yang cukup panjang.

Hubungan derajat hujan dengan intensitas hujan

Derajat Hujan Intensitas curah hujan (mm/mnt) Kondisi

Hujan sangat lemah < 0,02 Tanah agak basah atau dibasahi

sedikit

Hujan lemah 0,02 – 0,05Tanah menjadi basah semuanya,tapi sulit membuat puddel, bunyicurah hujan kurang terdengan.

Hujan Normal 0,05 – 0,25Tanah menjadi basah semua dandapat membuat puddel, curah hujancukup terdengar.

Hujan deras 0,25 – 1,00Air tergenang di seluruh permukaantanah dan bunyi keras hujanterdengar dari genangan.

Hujan sangat deras >1,00 Hujan seperti ditumpahkan, salurandan drainasi meluap.

5

Hubungan sifat hujan dengan intensitas curah hujan

Sifat hujan(keadaan curah hujan)

Intensitas curah hujan (mm)

Per jam Per 24 jam

Hujan sangat ringanHujan ringanHujan normalHujajn lebatHujan sangat lebat

< 11 – 5

5 – 1010 – 20

> 20

< 55 – 2020 – 50

50 – 100> 100

Ukuran, massa dan kecepatan jatuh butir hujan

Jenis Diameter Bola (mm)

Massa(mg)

KecepatanJatuh (m/dt)

Hujan Gerimis 0,15 0,0024 0,5

Hujan Halus 0,5 0,065 2,1

Hujan NormalLemahDeras

12

0,524,2

4,06,5

Hujan sangat deras 3 14 8,1

6

Pengukuran Hujan

Untuk melakukan pengukuran hujan tersebut diperlukan alat pengukur hujan (raingauge)

Dalam pemakaian terdapat dua jenis alat ukur hujan, yaitu :1. Penakar hujan biasa (manual raingauge)2. Penakar hujan otomatik (automatic raingauge)

Penakar Hujan Biasa (Manual Raingauge)

Penakar hujan biasa terdiri dari bejana dan corong seluas 200 cm2 yang dipasang setinggi 120 cm dari permukaan tanah. Pengukuran hujan jenis ini terdiri dari tiga bagian alat, yaitu : corong (orifice), bejana pengumpul dan batang ukur (deep stick).

Corong (orifice)

Batang ukur

Bejana Tampung

7

8

Penakar Hujan Otomatik (automatic raingauge)

Dalam suatu analisis hujan lanjutan, umumnya tidak hanya diperlukan data hujan kumulatif harian saja, akan tetapi juga diperlukan agihan hujan jam-jaman (hourly distribution) atau bahkan yang lebih pendek lagi

9

ketentuan dari WMO (World Meteorological Organization)

Penakar hujan ditempatkan pada lokasi sedemikian sehingga kecepatan angin di tempat tersebut sekecil mungkin dan terhindar dari pengaruh penangkapan air hujan oleh benda lain di sekitar alat penakar hujan

Penempatan setasiun hujan hendaknya berjarak minimum empat kali tinggi rintangan terdekat

Lokasi di suatu lereng yang miring ke satu arah tertentu hendaknya dihindarkan

Penempatan corong penangkap hujan diusahakan dapat menghindari pengaruh percikan curah hujan ke dalam dan disekitar alat penakar sebaiknya ditanami rumput atau berupa kerikil, bukan lantai beton atau sejenisnya.

Pengujian Data Hujan

Langkah-langkah yang diperlukan dalam analisis hujan adalah :

1. Kelengkapan data2. Kepanggahan data (consistency)3. Cara analisis

10

KELENGKAPAN DATA

membiarkan saja data yang hilang tersebut, karena dengan cara apapun data tersebut tidak akan dapat diketahui dengan tepat.

Bila dipertimbangkan bahwa data tersebut mutlak diperlukan maka sebelum perhitungan dilakukan terlebih dahulu melengkapi data curah hujan yang hilang tersebut dengan berbagai cara.

Kelengkapan Data Pada Hujan DAS (Catchment Rainfall)

Normal Ratio Method dan Reciprocal Method

11

A

B

Kranggan

MendutBorobudu

r

Dumet

D

C

G

F

E

Stasiun Pengukuran Hujan (Rainfall Station)Stasiun Pengukuran Tinggi Muka Air (AWLR Station)

Normal Ratio Method

dimana : PX = data hujan yang hilang (mm) NX = hujan tahunan normal pada stasiun X (pada stasiun yang

dicari) PA, PB, dan Pn = data hujan yang diketahui pada stasiun A, B,

dan C NA, NB, dan Nn = hujan tahunan normal pada stasiun A, B, dan

C N = jumlah stasiun hujan yang data hujannya tersedia

n

nX

B

BX

A

AX

NPN

NPN

NPN

nPx ......1

12

Reciprocal Method

dimana : PX = data hujan yang hilang (mm) DXA, DXB, DXC = Jarak antara stasiun hujan X (yang data hujannya

hilang) dengan stasiun hujan A, B, C

222

222

)(1

)(1

)(1

)(1

)(1

)(1

XCXBXA

CXC

BXB

AXA

DDD

PD

PD

PDPx

KEPANGGAHAN DATA

Satu seri data hujan untuk satu stasiun tertentu dimungkinkan sifatnya tidak panggah (inconsistent). Data semacam ini tidak bisa langsung dianalisis, karena sebenarnya data didalamnya berasal dari populasi data yang berbeda

13

Sebab ketidakpanggahan• Alat ukur yang diganti dengan spesifikasi yang

berbeda atau alat yang sama akan tetapi dipasang dengan patokan ukuran yang berbeda

• Alat ukur dipindahkan dari tempat semula akan tetapi secara administrasi nama stasiun tersebut tidak diubah, misalnya karena masih dalam satu desa yang sama

• Alat ukur sama, tempat tidak dipindahkan, akan tetapi lingkungan yang berubah, misalnya semula dipasang di tempat yang ideal (sesuai dengan syarat-syarat yang sudah dujelaskan pada bab terdahulu), kemudian berubah karena adanya bangunan atau pepohonan yang terlalu besar disekitarnya

Uji Kepanggahan

Uji kepanggahan (konsistensi) data digunakan untuk mengetahui kepanggahan terhadap suatu seri data yang diperoleh. Cara pengujian dapat dilakukan dengan menggunakan analisis kurva ganda (double mass analysis)

karena kekurangan jumlah stasiun sehingga dalam praktek hanya menggunakan minimum 3 stasiun acuan

14

double mass curve

Suatu seri data yang panggah, grafik akan membentuk garis lurus dengan landai (slope) tertentu.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40

Kumulatif Hujan Stasiun X

Kum

ulat

if Ra

ta-R

ata

Huja

n da

ri

Stas

iun

Seki

tar

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25

Kumulatif Hujan Stasiun X

Kum

ulat

if Hu

jan

Rata

-Rat

a da

ri

Stas

iun

Seki

tar

Suatu seri data yang tidak panggah, grafik yang terbentuk suatu garis yang berubah kelandaiannya pada suatu titik tertentu.

15

Faktor Koreksi

Data yang tidak panggah dapat dikoreksi dengan mangalikan faktor koreksi sebesar :

dengan : S1 = landai sesudah perubahan S2 = landai sebelum perubahan

2

1

SS

Contoh Uji KonsistensiTahun

Curah HujanX Depok Sawangan Darmaga

1985 3164 2882 3164 36031986 3989 2891 3989 42341987 2437 2093 2437 3488.91988 2368 2167 2368 3173.61989 2352 2360 2352 3998.61990 2189 2928 2189 4455.31991 1577 2348 1577 3145.11992 2487 2487 2487 4777.61993 1985 2074 1985 4279.71994 1592 2348 1592 4153.41995 2156 3163 2156 4514.71996 2290 2959 2290 4721.21997 1778 1558 1778 2848.91998 2640 2754 2640 4422.5

16

Langkah-langkah

1. Hitung Hujan Rerata dari sta Depok, Sawangan dan Darmaga

2. Hitung nilai kumulatif stasiun yang dicari (sta X)

3. Hitung nilai kumulatif dari sta Depok, Sawangan dan Darmaga

4. Gambar Grafik hubungan langkap (2) dan (3)5. Perbandingan kemiringan baru dan lama6. Data sebelum grafik patah dikoreksi dengan

faktor pada langkah (5)

Menentukan Kumulatif HujanRata-rata 3 stasiun(depok, sawangan dan

darmaga) Kumulatif Sta X

Kumulatif 3 Stasiun(depok, sawangan dan

darmaga)3216 3164 32163705 7153 69212673 9590 95942570 11958 121642904 14310 150673191 16499 182582357 18076 206153251 20563 238652780 22548 266452698 24140 293423278 26296 326203323 28586 359443272 33004 41278

17

Grafik Hubungan Hujan Kumulatif

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

3216 6921 9594 12164 15067 18258 20615 23865 26645 29342 32620 35944 38005 41278

ANALISIS HUJAN DAS

Beberapa cara yang bisa digunakan untuk menghitung hujan DAS adalah cara rerata aljabar, polygon thiessen dan isohyet

18

Rerata Aljabar/Rata-rata Aljabar

Salah satu cara sederhana uintuk menghitung ketebalan hujan rerata pada suatu DAS adalah cara-cara aljabar atau rerata hitung (arithmetic mean)

dimana :xC = Hujan DAS pada tahun/bulan tertentun = jumlah stasiun dalam DASxA xB xD xE xF xG = tinggi hujan pada stasiun A, B, D, E, F, dan Gpada tahun yang sama

nxxxxxxxx GFEDCBA

DAS

Polygon Thiessen (Thiessen Polygon Method)

Stasiun P i ΔA i = ΔA / A i. P i

1 2 3 4 5 = 2 x 4A PA AA A A .PA

B PB AB B B .PB

C PC AC C C .PC

D PD AD D D .PD

E PE AE E E .PE

F PF AF F F .PF

G PG AG G G .PG

A = ΔA .P

19

A

B

D

C

F

G

E

Stasiun Pengukuran Hujan (Rainfall Station)

AA

AC

AD

AB

AG

AF

AE

A

B

D

C

F

G

E

Cara Isohyet (Isohyet Method)

Stasiun P i ΔA i = ΔA / A i. P i

1 2 3 4 5 = 2 x 4I P1 A1 1 1.P1

II P2 A2 2 2 .P 2

III P3 A3 3 3 .P 3

IV P4 A4 4 4 .P4

V P5 A5 5 5 .P5

VI P6 A6 6 6 .P6

A = ΔA .P

20

Stasiun Pengukuran Hujan (Rainfall Station)

A

B

D

C

F

G

EA5.P5

A6.P6

A4.P4

A3.P3

A2.P2

A1.P1

P5 = (PE + PF ) / 2

Kesimpulan Analisis Hujan DAS

Cara I (Rerata Aljabar) : paling mudah dan sederhana tetapi hasilnya tidak teliti. hanya baik digunakan pada daerah yang relatif datar, serta jaringan pengukuran hujan teratur dan data dari masing-masing stasiun tidak jauh berbeda dari angka rata-ratanya.

Cara II (Polygon Thiesesen) : memberikan hasil yang lebih baik dengan memperhatikan daerah yang mempengaruhi dari masing-masing stasiun, tetapi kerugian/kelemahan cara ini adalah kurang fleksibel apabila terjadi perubahan jumlah stasiun.

Cara III (Isohyet) : cara yang terbaik, yang memungkinkan seseorang memasukkan ilmu dan pengalamannya dalam menggambarkan garis isohet, sehingga pengaruh distribusi hujan dapat dimasukkan.