HUJAN (PRECIPITATION) Karakteristik hujan Stasiun penakar hujan Analisis data hujan

3. HUJAN (PRECIPITATION) • Karakteristik hujan • Stasiun penakar hujan • Analisis data hujan • Uji konsistensi • Pengisian data hilang • Hujan DAS • Depth area duration (DAD) curve • Hujan rancangan • Intensity duration frequency (IDF) curve • Distribusi hujan

4. HUJAN (PRECIPITATION) • 1. Umum • Dari daur (siklus) hidrologi terlihat bahwa air yang berada di bumi baik langsung maupun tidak langsung berasal dari air hujan (precipitation). • Dengan demikian untuk meyelesaikan masalah dalam hidrologi, besaran dan sifat hujan penting untuk dipahami oleh hidrologis.

5. HUJAN (PRECIPITATION) • 1. Umum • Dari daur (siklus) hidrologi terlihat bahwa air yang berada di bumi baik langsung maupun tidak langsung berasal dari air hujan (precipitation). • Dengan demikian untuk meyelesaikan masalah dalam hidrologi, besaran dan sifat hujan penting untuk dipahami oleh hidrologis.

6. Sistem DAS Input Output

7. 2. Diskripsi Kuantitatif Hujan • Lama hujan: • lama hujan tipikal biasanya diukur dalam jam, • untuk DAS kecil mungkin dalam menit, sedang untuk DAS besar dapat dalam hari • untuk lama hujan 1, 2, 3, ..., 24 jam dapat digunakan dalam analisis hidrologi untuk perancangan.

8. Kedalaman hujan dan lama hujan: • bervariasi tergantung iklim, lokasi, waktu dll • intensitas hujan : • kedalaman hujan (d) per satuan waktu (t) biasanya dinyatakan dalam mm/jam

9. Contoh kedalaman hujan (Soemarto, 1987): Cherrapoongee (India) : 10 000 mm/tahun Lereng Gunung Slamet : 4 000 mm/tahun Malang, Jawa Timur : 3 000 mm/tahun Singapura : 2 300 mm/tahun Belanda : 750 mm/tahun Teheran (Iran) : 220 mm/tahun

10. 3. Variabilitas hujan • temporally • temporal rainfall distribution : variasi kedalaman hujan untuk kurun waktu kejadian hujan • contoh (discrete form) : hyetograph i waktu

11. spatially • spatial rainfall distribution: variasi kedalaman hujan pada ruang/lokasi yang berbeda. • Contoh terlihat pada peta isohyet d5 d4 d3 d2 d1

15. Karena kedalaman hujan bervariasi baik dalam ruang dan waktu, maka diperlukan data hujan dari beberapa stasiun penakar hujan untuk memperkirakan hujan kawasan/ hujan DAS • 4. Analisis hujan • Hujan DAS • aritmatik/ rerata aljabar • poligon Thiessen • isohyet

16. Metode Aritmatik • paling sederhana • akan memberikan hasil yang teliti bila: • stasiun hujan tersebar merata di DAS variasi kedalaman hujan antar stasiun • relatif kecil dengan N : jumlah stasiun Pi : kedalaman hujan di stasiun i

17. C B A • Metode Aritmatik

18. Metode Thiessen • relatif lebih teliti • kurang fleksibel • tidak memperhitungkan faktor topografi • objektif dengan N: jumlah stasiun Pi: kedalaman hujan di stasiun I i: bobot stasiun I =Ai / Atotal Ai: luas daerah pengaruh sta. I Atotal : luas total

19. C B A • Metode Thiessen

20. Metode Isohyet • fleksibel •  perlu kerapatan jaringan yang cukup untuk • membuat peta isohyet yang akurat • subjetif dengan: n : jumlah luasan Pi: kedalaman hujan di kontur i i: bobot stasiun I =Ai / Atotal Ai: luas daerah antara dua garis kontur kedalam hujan Atotal : luas total

21. d6 d5 C A5 A4 B A3 A A2 A1 d4 d3 d1 • Metode Isohyet d2

22. Kualitas Data • 1. Pengisian data hilang • Dalam praktek di lapangan sering dijumpai • rangkaian data yang tidak lengkap karena: • kerusakan alat • kelalaian petugas • Untuk mengatasi hal tersebut dapat diisi dengan • cara yang ada misal: • a. Normal Ratio Method • b. Reciprocal Square Distance Method

23. a. Normal Ratio Method dengan n : banyaknya stasiun hujan di sekitar stasiun X Px : kedalaman hujan yang diperkirakan di stasiun X, Pi : kedalaman hujan di stasiun i, Anx : hujan rerata (normal) tahunan di stasiun X, Ani : hujan rerata di stasiun i

24. b. Reciprocal Square Distance Method dengan n : banyaknya stasiun hujan dxi : jarak stasiun X ke stasiun i, Px : kedalaman hujan yang diperkirakan di stasiun X, Pi : kedalaman hujan di stasiun i,

25. 2. Ketidakpanggahan Data (inconsistency) • karena: • alat diganti dengan spesifikasi berbeda, • lokasi alat dipindahkan, • perubahan lingkungan yang mendadak. • Pengujian dapat dilakukan dengan double mass • analysis. Hujan kumulatif sta. uji Hujan rerata kumulatif sta. acuan

26. 5. Hujan Rancangan • Hujan rancangan (design rainfall) merupakan suatu pola hujan yang digunakan dalam rancangan hidrologi • Hujan rancangan digunakan sebagai masukan (input) model hidrologi untuk menentukan debit rancangan dengan menggunakan model hujan-aliran.

27. Hujan rancangan dapat dihitung berdasarkan data hujan dari stasiun penakar hujan atau karakteristik hujan DAS yang dihasilkan dari studi sebelumnya • Pemilihan pola hujan rancangan akan tergantung dari model hujan-aliran yang akan digunakan.

28. Hujan rancangan dapat berupa: • Hujan titik, misal pada metoda rational untuk rancangan sistem drainase dengan: QT : debit rancangan dengan kala ulang T tahun C : koefisien pengaliran i(tc,T) : intensitas hujan untuk waktu konsentrasi tc dan kala ulang T tahun A : luas DAS

29. Hyetograph, misal pada hujan-aliran untuk perancangan bangunan pelimpah suatu bendungan dengan metoda unit hidrograf Q i waktu waktu UH

30. Analisis hujan rancangan • hujan titik • dengan menggunakan rangkaian data hujan maksimum tahunan untuk durasi/ lama hujan tertentu di DAS • Berdasarkan seri data maksimum tersebut, hujan rancangan dengan kala ulang yang diinginkan dapat di tentukan dengan analisis frekuensi

31. hujan DAS • berdasarkan hasil analisis hujan titik (stasiun) dan dengan menggunakan kurva hubungan antara kedalaman hujan titk dengan luas DAS (depth area duration curve) % P 100 24-jam 50 3-jam 1-jam 30-menit Luas DAS (km2) 250 500

32. Kurva intensity-duration-frequency • (IDF curve) atau lengkung hujan • digunakan untuk menentukan hujan rancangan untuk perancangan saluran drainasi, yang meliputi intensitas , lama hujan dan frekuensi (kala ulang). • IDF dapat dibuat berdasarkan analisis frekuensi data hujan otomatik (durasi menit, jam) • Jika data otomatik tidak tersedia, IDF dapat diturunkan berdasarkan analisis frekuensi data harian dan dengan rumus pendekatan

34. Design hyetographs • Dapat diperoleh dengan menganalisis kejadian hujan otomatik, pola tipical hyetograph dapat ditentukan. Misal agihan Tadashi • Apabila data otomatik tidak tersedia, hyetograph dapat ditentukan berdasarkan data harian dan dengan rumus pendekatan misal Mononobe (Sosrodarsono dan Takeda, 1983) • Atau dengan grafik hubungan antra waktu dan kedalaman hujan

35. Rumus Haspers • Untuk hujan dengan durasi pendek (< 2 jam) dengan : q : intensitas hujan dalam mm/jam, RT : hujan harian rancangan dengan kala ulang T tahun, dalam mm, t : durasi hujan dalam menit.

36. Rumus Mononobe dengan: : intensitas hujan pada durasi t dengan kala ulang T tahun(mm/jam) : intensitas hujan harian maksimum pada T yang ditinjau mm/hari) t : durasi hujan (jam) n : konstanta

37. Frekuensi kejadian hujan DAS Code

38. Kurva distribusi hujan DAS Code, DIY

39. Kurva distribusi hujan DAS Cimanuk, Jawa Barat

40. Kurva distribusi hujan DAS Cimanuk, Jawa Barat (Arief, 2005)

41. Distribusi hujan • Dapat diperoleh berdasarkan data hujan otomatik, pola tipical distribusi hujan dapat ditentukan • Apabila data otomatik tidak tersedia, distribusi hujan dapat ditentukan dengan model distribusi hipotetik (Chow et al., 1988) seperti: uniform, segitiga, bell shape, ataupun alternating block method; sedang lama hujannya dapat didekati dengan waktu konsentrasi tc dengan rumus yang ada seperti:

42. Waktu konsentrasi tc(Pilgrim, 1987) • Rumus Kirpich • Rumus Bransby-Williams • Australian rainfall-runoff dengan A : luas DAS (km2) L : panjang sungai utama (km) S : landai sungai utama

43. Waktu konsentrasi tc(Pilgrim, 1987) • Rumus Kirpich • DAS Cimanuk (Kurniadi, 2005) tc=0.57 A0.41(jam) • Australian rainfall-runoff dengan A : luas DAS (km2) L : panjang sungai utama (km) S : landai sungai utama

44. Penentuan agihan alternating block method • Hitung waktu konsentrasi tc • Hitung intensitas hujannya (jam ke 1, 2,…, tc) • Hitung kedalamannya • Hitung penambahan kedalaman untuk tiap interval waktunya • Selanjutnya gambar ABM-nya dengan nilai maksimum (step 4) diletakkan di tengah, sedang nilai dibawahnya diletakkan selang-seling dari kanan kiri dari nilai maksimumnya. Nilai maksimum ke-2 di sebelah kanannya, maksimum ke-3 disebal kkirinya dst.

45. Distribusi hujan menurut Tadashi Tanimoto

46. 50 40 30 Intensitas hujan (mm/jam) 20 10 0 1 2 3 4 5 Waktu (jam ke-)

47. agihan hujan dengan alternating block method (ABM)

48. 6. Sumber Data • Data hujan dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti: • Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) • Dinas Pengairan, • Puslitbang Pengairan • Studi tentang keairan, • dll.