3/19/2017
1
REKAYASA HIDROLOGIKuliah 2
PRESIPITASI (HUJAN)
Universitas Indo Global Mandiri
Pengertian
• Presipitasi adalah istilah umum untuk menyatakan uap
air yang mengkondensasi dan jatuh dari atmosfer ke
bumi dalam segala bentuknya dalam rangkaian siklus
hidrologi.
• Jika air yang jatuh berbentuk cair disebut hujan (rainfall)
dan jika berupa padat disebut salju (snow). Dalam hal
ini, hanya akan dibahas tentang hujan.
• Analisis dan desain hidrologi tidak hanya memerlukan
volume atau ketinggian hujan, tetapi juga distribusi hujan
terhadap tempat dan waktu. Distribusi hujan terhadap
waktu disebut hyetograph. Dengan kata lain, hyetograph
adalah grafik intensitas hujan atau ketinggian hujan
terhadap waktu.
3/19/2017
2
PROSES TERJADINYA HUJAN
Gambar 1. Proses terjadinya hujan
PROSES TERJADINYA HUJAN
Gambar 2. Cyclonic storms
Gambar 3. Orographic storms
Gambar 4. Convective storms
3/19/2017
3
Karakteristik Hujan
1. Durasi
Lama kejadian hujan (menitan, jam-jaman, harian) diperoleh
terutama dari hasil pencatatan alat pengukur hujan
otomatis. Dalam perencanaan drainase, durasi hujan sering
dikaitkan dengan waktu konsentrasi khususnya pada
drainase perkotaan diperlukan durasi yang relatif pendek,
mengingat akan toleransi terhadap lamanya genangan.
2. Intensitas
Jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau
volume hujan tiap satuan waktu. Besarnya intensitas hujan
berbeda-beda, tergantung dari lamanya curah hujan dan
frekuensi kejadiannya. Intensitas hujan diperoleh dengan
cara melakukan analisis data hujan baik secara statistik
maupun secara empiris.
Karakteristik Hujan
3. Lengkung intensitas
Grafik yang menyatakan hubungan antara intensitas hujan dengan
durasi hujan, hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk
lengkung intensitas hujan dengan kala ulang hujan tertentu.
4. Waktu konsentrasi
Waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling
jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di bagian
hilir suatu saluran.
Pada prinsipnya waktu konsentrasi dapat dibagi menjadi:
a. Inlet time (to), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk
mengalir di atas permukaan tanah menuju saluran drainase.
b. Conduit time (td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk
mengalir di sepanjang saluran sampai titik kontrol yang
ditentukan di bagian hilir.
Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus:
do c t tt
3/19/2017
4
Data Hujan
1. Pengukuran
Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam
analisis hidrologi pada perancangan debit untuk
menentukan dimensi saluran drainase.
Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam, dengan cara
ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan total yang
terjadi selama satu hari. Untuk berbagai kepentingan
perancangan drainase tertentu data hujan yang diperlukan
tidak hanya data hujan harian, tetapi juga distribusi jam-
jaman atau menitan. Hal ini akan membawa konsekuensi
dalam pemilihan data. Dianjurkan untuk menggunakan data
hujan hasil pengukuran dengan alat ukur otomatis.
Data Hujan
2. Alat ukur
Dalam praktik pengukuran hujanterdapat dua jenis alat ukur hujan, yaitu:
a. Alat ukur hujan biasa (manualraingauge)
Data yang diperoleh dari pengukurandengan menggunakan alat ini adalahberupa hasil pencatatan oleh petugaspada setiap periode tertentu. Alatpengukur hujan ini berupa suatu corongdan sebuah gelas ukur, yang masing-masing berfungsi untuk menampungjumlah air hujan dalam satu hari (hujanharian).
3/19/2017
5
Data Hujan
b. Alat ukur hujan otomatis
(automatic raingauge)
Data yang diperoleh dari hasil
pengukuran dengan
menggunakan alat ini, berupa
data pencatatan secara menerus
pada kertas pencatat yang
dipasang pada alat ukur.
Berdasarkan data ini dapat
dilakukan analisis untuk
memperoleh besaran intensitas
hujan.
Data Hujan
Alat ukur hujan (raingauge)
a. Alat ukur hujan manual b. Alat ukur hujan otomatis
3/19/2017
6
Data Hujan
3. Kondisi dan Sifat Data
Data hujan yang baik diperlukan dalam melakukan analisis
hidrologi, sedangkan untuk mendapatkan data yang
berkualitas biasanya tidak mudah. Data hujan hasil
pencatatan yang tersedia biasanya dalam kondisi yang tidak
menerus. Apabila terputusnya rangkaian data hanya
beberapa saat kemungkinan tidak menimbulkan masalah,
tetapi untuk kurun waktu yang lama tentu akan
menimbulkan masalah di dalam melakukan analisis.
Kualitas data yang tersedia akan ditentukan oleh alat ukur
dan manajemen pengelolaannya.
Variabilitas Hujan
Hujan ekstrim harian di Kabupaten Malang, Batu dan Kota Malang (2000 – 2010)
3/19/2017
7
Variabilitas Hujan
Curah hujan rata-rata tahunan skala global
Curah Hujan Rata-rata
• Curah hujan yang digunakan untuk analisis perancangan
pemanfaatan air dan pengendalian banjir adalah curah hujan
rata-rata di seluruh daerah yang ditinjau, bukan curah hujan
pada suatu titik tertentu.
• Curah hujan ini disebut curah hujan wilayah/daerah dan
dinyatakan dalam satuan mm.
• Curah hujan ini harus diperkirakan dari beberapa titik
pengamatan curah hujan. Cara-cara perhitungan curah hujan
daerah dari pengamatan curah hujan di beberapa titik adalah
sebagai berikut.
1. Rata-rata aljabar
2. Poligon Thiessen
3. Garis isohyet
4. Garis potongan antara (intersection line method)
5. Depth-elevation method
3/19/2017
8
Curah Hujan Rata-rata
1. Rata-rata aljabar
Cara ini adalah perhitungan curah hujan rata-rata secara aljabar.
Dimana:
Rr : curah hujan rata-rata (mm)
n : jumlah titik stasiun hujan
R1,R2,….,Rn : curah hujan di tiap stasiun hujan (mm)
Metode ini merupakan metode yang paling sederhana dan dapat
memberikan hasil yang memuaskan jika stasiun hujan tersebar
secara merata di seluruh area dan hasil pengukuran di setiap
stasiun hujan tidak jauh berbeda dengan nilai rata-rata.
nr RRRn
R ....1
21
Curah Hujan Rata-rata
2. Poligon Thiessen
Jika titik stasiun hujan di wilayah tidak merata, maka cara
perhitungan curah hujan rata-rata dilakukan dengan
memperhitungkan daerah pengaruh tiap titik stasiun hujan.
Dimana:
Rr : curah hujan rata-rata (mm)
A1, A2,…., An : luas daerah yang mewakili tiap titik stasiun hujan
R1, R2,…., Rn : curah hujan di tiap titik stasiun hujan (mm) dan n
adalah jumlah titik stasiun hujan
n
nnr
AAA
RARARAR
....
....
21
2211
3/19/2017
9
Curah Hujan Rata-rata
Langkah-langkah:
1. Cantumkan titik-titik stasiun hujan di dalam dan sekitar
daerah yang ditinjau pada peta topografi skala 1:50.000,
kemudian hubungkan tiap titik yang berdekatan dengan
sebuah garis lurus (dengan demikian akan terlukis jaringan
segitiga yang menutupi seluruh daerah.
2. Daerah yang bersangkutan itu dibagi dalam poligon-poligon
yang didapat dengan menggambar garis bagi tegak lurus
pada tiap sisi segitiga tsb di atas. Curah hujan dalam tiap
poligon ini dianggap diwakili oleh curah hujan dari titik
stasiun hujan dalam tiap poligon tsb. Luas tiap poligon
diukur dengan planimeter atau dengan cara lain.
Curah Hujan Rata-Rata
Contoh poligon Thiessen
3/19/2017
10
Contoh analisis menggunakan poligon Thiessen
Curah Hujan Rata-Rata
• Cara poligon Thiessen ini memberikan hasil yang lebih teliti
daripada cara rata-rata aljabar. Akan tetapi, penentuan titik-
titik stasiun hujan akan mempengaruhi ketelitian hasil yang
didapat.
• Kerugian lainnya adalah diperlukan penggambaran ulang
poligon apabila salah satu stasiun hujan tidak diperoleh data
atau data yang tidak valid.
Curah Hujan Rata-Rata
3/19/2017
11
3. Garis isohyet
Peta isohyet digambar pada peta topografi dengan perbedaan
(interval) 10 sampai 20 mm berdasarkan data curah hujan pada
titik-titik stasiun hujan di dalam dan di sekitar daerah yg ditinjau.
Luas bagian daerah antara dua garis isohyet yang berdekatan
diukur dengan planimeter. Demikian pula nilai rata-rata dari
garis-garis isohyet yg berdekatan yg termasuk bagian-bagian
daerah tsb dapat dihitung.
Curah Hujan Rata-Rata
Curah hujan rata-rata suatu daerah dapat dihitung
menggunakan metode garsi isohyet sbb.
Dimana:
Rr : curah hujan rata-rata
A1, A2, …., An: luas bagian-bagian antara garis-garis isohyet
R1, R2, …., Rn: curah hujan rata-rata pada bagian-bagian A1, A2,
…., An
n
nnr
AA
RARARAR
.....
.....
1
2211
Curah Hujan Rata-Rata
3/19/2017
12
Contoh garis isohyet
Curah Hujan Rata-Rata
Contoh analisis menggunakan garis isohyet
Curah Hujan Rata-Rata
3/19/2017
13
• Metode garis isohyet merupakan cara rasional yang terbaikjika garis-garis isohyet dapat digambar dengan teliti. Akantetapi jika titik-titik pengamatan itu banyak dan variasi curahhujan di daerah yang bersangkutan besar, maka padapembuatan peta isohyet ini akan terdapat kesalahann pribadi(individual error) oleh pembuat peta.
• Jika tiap pengamatan mencakup beberapa ratus km2 makapenggunaan peta topografi skala 1/20.000 sampai 1/50.000adalah kira-kira cukup.
• Peta isohyet harus mencantumkan antara lain sungai-sungaiutamanya dan garis-garis kontur yang cukup. Padapembuatan peta isohyet, maka topografi, arah angin dan lain-lain di daerah yang bersangkutan harus turutdipertimbangkan. Jadi, untuk membuat peta isohyet yang baikdiperlukan pengetahuan/keahlian yang cukup.
Curah Hujan Rata-Rata
Pemilihan Metode
Lepas dari kelebihan dan kelemahan ketiga metode di atas,
pemilihan metode mana yang cocok dipakai pada suatu DAS
dapat ditentukan dengan mempertimbangkan tiga faktor berikut:
1. Jaring-jaring stasiun hujan dalam DAS
2. Luas DAS
3. Topografi DAS
Curah Hujan Rata-Rata
3/19/2017
14
1. Jaring-jaring stasiun hujan
Kondisi Jaring-Jaring Stasiun Hujan Metode yg Cocok
Jumlah stasiun hujan cukup Metode isohyet, Thiessen atau
rata-rata aljabar dapat dipakai
Jumlah stasiun hujan terbatas Metode rata-rata aljabar atau
Thiessen
Stasiun hujan tunggal Metode hujan titik
Curah Hujan Rata-Rata
2. Luas DAS
Luas DAS Metode yg Cocok
DAS besar (> 5.000 km2) Metode isohyet
DAS sedang (500 s/d 5.000 km2) Metode Thiessen
DAS kecil (< 500 km2) Metode rata-rata aljabar
Curah Hujan Rata-Rata
3/19/2017
15
3. Topografi DAS
Topografi DAS Metode yg Cocok
Pegunungan Metode rata-rata aljabar
Dataran Metode Thiessen
Berbukit dan tidak beraturan Metode isohyet
Curah Hujan Rata-Rata
Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata
• Perhitungan data hujan maksimum harian rata-rata DAS
harus dilakukan secara benar, misalnya untuk analisis
frekuensi (akan dibahas lebih lanjut).
• Dalam praktik sering kita jumpai perhitungan yang kurang
pas, yaitu dengan cara mencari hujan maksimum harian
setiap pos hujan dalam satu tahun, kemudian dirata-ratakan
untuk mendapatkan hujan DAS. Cara ini tidak logis karena
rata-rata hujan dilakukan atas hujan dari masing-masing
stasiun hujan yang terjadi pada hari yang berlainan. Hasilnya
akan jauh menyimpang dari yang seharusnya.
3/19/2017
16
Cara yg seharusnya ditempuh untuk mendapatkan hujan
maksimum harian rata-rata DAS adalah sebagai berikut:
1. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu di salah
satu stasiun hujan.
2. Cari besarnya curah hujan pada tanggal-bulan-tahun yang
sama untuk stasiun hujan lainnya.
3. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yg terpilih (rata-rata
aljabar, poligon Thiessen, garis isohyet, dsb)
4. Tentukan hujan maksimum harian (seperti langkah 1) pada
tahun yang sama untuk stasiun hujan yg lain.
5. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk setiap tahun.
6. Dari hasil rata-rata yang diperoleh (sesuai dengan jumlah
stasiun hujan) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan
yang terpilih setiap tahun merupakan hujan maksimum harian
DAS untuk tahun yang bersangkutan.
Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata
Cara yg seharusnya ditempuh untuk mendapatkan hujan
maksimum harian rata-rata DAS adalah sebagai berikut:
1. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu di
salah satu stasiun hujan.
2. Cari besarnya curah hujan pada tanggal-bulan-tahun yang
sama untuk stasiun hujan lainnya.
3. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yg terpilih (rata-
rata aljabar, poligon Thiessen, garis isohyet, dsb)
4. Tentukan hujan maksimum harian (seperti langkah 1) pada
tahun yang sama untuk stasiun hujan yg lain.
5. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk setiap tahun.
Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata
3/19/2017
17
Contoh (diambil dari Suripin, 2006):
Sebagai contoh perhitungan curah hujan maksimum harian rata-
rata dipilih DAS Sungai Dolok. Stasiun hujan yang dipilih untuk
mewakili adalah:
1. Stasiun hujan no.25G : Kedung Pucung
2. Stasiun hujan no.44 : Mijen
3. Stasiun hujan no.99 : Banyu Meneng
Masing-masing stasiun hujan mempunyai koefisien Thiessen
0,45; 0,30; dan 0,25 (hanya untuk menggambarkan cara
perhitungan dan tidak diambil dari hasil pengukuran).
Curah Hujan Maksimum Harian Rata-Rata
PENYELESAIAN :
3/19/2017
18
PENYELESAIAN :
Intensitas Hujan
Secara kualitatif, intensitas curah hujan disebut juga derajat
curah hujan, seperti tabel berikut.
Derajat curah
hujan
Intensitas curah
hujan (mm/jam)
Kondisi
Hujan sangat lemah < 1,20 Tanah agak basah atau dibasahi sedikit
Hujan lemah 1,20 – 3,00 Tanah menjadi basah semuanya, tetapi
sulit membuat puddel (genangan air)
Hujan normal 3,00 – 18,00 Dapat dibuat puddel dan bunyi hujan
kedengaran
Hujan deras 18,00 – 60,00 Air tergenang di seluruh permukaan
tanah dan bunyi keras hujan terdengar
berasal dari genangan
Hujan sangat deras > 60,00 Hujan seperti ditumpahkan, sehingga
saluran dan drainase meluap
Tabel 1. Derajat curah hujan berdasarkan nilai intensitas hujan
3/19/2017
19
1. Rumus Talbot (1881)
Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dantetapan-tetapan a dan b ditentukan dengan harga-harga ygterukur.
Dimana:
I = intensitas hujan (mm/jam)
t = lamanya hujan (jam)
a dan b = konstanta yg tergantung pada lamanya hujan ygterjadi di DAS
[ ] = jumlah angka-angka dalam tiap suku
N = banyaknya data
bt
aI
IIIN
ItIItIa
2
22 .. IIIN
tINtIIb
2
2 ..
Intensitas Hujan
2. Rumus Sherman (1905)
Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yanglamanya lebih dari 2 jam.
Dimana:
I = intensitas hujan (mm/jam)
t = lamanya hujan (jam)
n = konstanta
[ ] = jumlah angka-angka dalam tiap suku
N = banyaknya data
nt
aI
tttN
tIttIa
logloglog
loglog.loglogloglog
2
2
tttN
ItNtIn
logloglog
log.logloglog2
Intensitas Hujan
3/19/2017
20
3. Rumus Ishiguro (1953)
Dimana:
I = intensitas hujan (mm/jam)
t = lamanya hujan (jam)
a dan b = konstanta
[ ] = jumlah angka-angka dalam tiap suku
N = banyaknya data
bt
aI
IIIN
ItIItIa
2
22 ..
IIIN
tINtIIb
2
2 ..
Intensitas Hujan
4. Rumus Mononobe
Rumus ini digunakan apabila data hujan jangka pendek tidak
tersedia, yang ada hanya data hujan harian. Rumus ini
dihasilkan di Jepang.
Dimana:
I = intensitas hujan (mm/jam)
t = lamanya hujan (jam)
R24 = curah hujan maksimum harian (mm)
3
2
24 24
24
t
RI
Intensitas Hujan
3/19/2017
21
5. Rumus Hasper (1951)
Bila durasi hujan < 2 jam
Bila durasi hujan 2 < t < 19 jam
Dimana:
R24 = curah hujan maksimum harian (mm)
I = intensitas hujan (m3/s/km2)
t = durasi hujan (menit)
Catatan:
24
2
24 26060
1200008,06006,0 R
tt
I
R
6006,024 tI
R
jammIkmsmI /x 36
000.10// 23
Intensitas Hujan
Rumus dan kurva intensitas hujan optimum yang mungkin setiap tahunnya
Intensitas Hujan
3/19/2017
22
SELESAI