MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN WAY GALIH (LAMPUNG SELATAN)
ABSTRACT
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN WAY GALIH
(LAMPUNG SELATAN)
By
LENON PALANTINO
The purpose of this research was conducted to understand the depth of daily
rainfall and create a synthetic model of daily rainfall. The data used daily rainfall data
with data length in the 12 year of 1994 year to 2005 year in 3 station which is Negara
Ratu stations, Kandis Karang Anyar stasions and Way Galih stations (South
Lampung).
This study uses secondary daily rainfall data in the region of south Lampung ,this
study was composed rainfall data into a spectrum of time series of rainfall using the
program FFT (Fast Fourier Transform), Least squares and Fourier. Periodicity of
daily rainfall data were presented by using 512 rainfall data that is periodic.
Based on these results we can conclude that synthetic daily rainfall time series
can be obtained exactly significant approach measurable rainfall. With the value of
the average correlation coefficient (R) periodic models of three stations are 0.9762
Negara Ratu stations, 0,9752 Kandis Karang Anyar stasions and 0.9664 Way Galih
station.
Keyword: daily rainfall, autoregresif model, periodic component
ABSTRAK
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN WAY GALIH
(LAMPUNG SELATAN)
Oleh
LENON PALANTINO
Tujuan penelitian ini dilakukan untuk mempelajari kedalaman curah hujan harian
dan membuat model sintetik curah hujan harian. Data yang digunakan adalah data
curah hujan harian dengan panjang data 12 tahun yaitu dari tahun1994 sampai tahun
2005 di 3 stasiun yaitu Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis Karang Anyar dan
Stasiun Way Galih (Lampung Selatan).
Penelitian ini menggunakan data sekunder curah hujan harian di Wilayah
Lampung Selatan, Penelitian ini menggubah data hujan seri waktu menjadi spektrum
curah hujan menggunakan program FFT (Fast Fourier Transfrom), Kuadrat terkecil
dan Fourier. Keperiodikan dari data curah hujan harian dipersentasikan dengan
menggunakan 512 hari data curah hujan yang bersifat periodik.
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan curah hujan harian sintetik seri
waktu dapat diperoleh cukup signifikan mendekati curah hujan terukur. Dengan nilai
koefisien korelasi rata-rata (R) model periodik dari 3 stasiun adalah 0,9762 stasiun
Negara Ratu, 0,9752 stasiun Kandis Karang Anyar dan 0,9664 stasiun Way Galih.
Kata kunci: curah hujan harian, autoregresif model, komponen periodik
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN
WAY GALIH (LAMPUNG SELATAN)
Oleh
LENON PALANTINO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN
WAY GALIH (LAMPUNG SELATAN)
(Skripsi)
Oleh
LENON PALANTINO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Siklus Hidrologi ..............................................................................
5
2. Lokasi Stasiun Curah Hujan ...........................................................
8
3. Stasiun Curah Hujan Negara Ratu ..................................................
9
4. Stasiun Curah Hujan Kandis Karang Anyar ...................................
10
5. Stasiun Curah Hujan Way Galih .....................................................
11
6. Tampilan Program FFT ...................................................................
24
7. Tampilan Program Fourier ..............................................................
24
8. Tampilan Program Auto Regresif ....................................................
24
9. Flow Chart Perhitungan Curah Hujan .............................................
25
10. Curah hujan seri waktu selama 12 tahun dari stasiun Negara Ratu
(tahun 1994 – tahun 2005) .............................................................
27
11. Curah hujan seri waktu selama 12 tahun dari stasiun Kandis Karang
Anyar (tahun 1994 – tahun 2005) ..................................................
27
12. Curah hujan seri waktu selama 12 tahun dari stasiun Way Galih
(tahun 1994 – tahun 2005)..............................................................
28
13. Spektrum curah hujan seri waktu 256 hari (1994) dari Stasiun
Negara Ratu ....................................................................................
28
14. Spektrum curah hujan seri waktu 256 hari (1994) dari Stasiun
Kandis Karang Anyar ....................................................................
29
15. Spektrum curah hujan seri waktu 256 hari (1994) dari Stasiun Way
Galih ...............................................................................................
29
16. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 512 Hari dari Stasiun Negara Ratu ....................................
31
v
17. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 512 Hari dari Stasiun Kandis Karang Anyar .....................
31
18. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 512 Hari dari Stasiun Way Galih .......................................
32
19. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 64 Hari dari Stasiun Negara Ratu ......................................
33
20. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 64 Hari dari Stasiun Kandis Karang Anyar .......................
33
21. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 64 Hari dari Stasiun Way Galih .........................................
34
22. Simulasi model periodik dari Stasiun Negara Ratu tahun (19942005), dengan panjang data 512 hari .............................................
36
23. Simulasi model periodik dari Stasiun Kandis Karang Anyar tahun
(1994-2005), dengan panjang data 512 hari ..................................
36
24. Simulasi model periodik dari Stasiun Way Galih (1994-2005),
dengan panjang data 512 hari ........................................................
37
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL............................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iv
I.
II.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakaang
1
B. Indentifikasi Masalah
2
C. Perumusan Masalah
2
D. Maksud dan Tujuan Penelitian
2
E. Batasan Masalah
3
F. Manfaat Penelitian
3
TINJAUAN PUSTAKA
A. Hujan
4
1. Pengertian Curah Hujan
4
2. Proses Terjadinya Hujan
4
B. Curah Hujan
7
1. Pengertian Curah Hujan
7
2. Lokasi Stasiun Curah Hujan di Lampung Selatan
8
3. Alat Pengukuran Curah Hujan
9
4. Jaringan Pengukuran Hujan
13
C. Penerapan Statistik Dalam Hidrologi
14
D. Metode Spektral
15
E. Metode Fourier
16
F. Metode Kuadrat Terkecil (Least Squares)
17
G. Koefisien Korelasi
18
ii
III.
IV.
METODE PENELITIAN
A. Pendahuluan
20
B. Tempat dan Waktu
21
C. Bahan
21
D. Alat
22
E. Analisa Data
22
F. Menganalisis Hasil dan Menarik Kesimpulan
24
G. Flow Chart
25
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Hujan Harian ......................................................................... 27
B. Spektrum Curah Hujan Harian ...................................................... 28
C. Model Periodik Curah Hujan Harian ............................................. 30
1. Pada Tahun 1994 sampai Tahun 1995 Panjang Data 512 Hari .. 31
2. Pada Tahun 1994 sampai Tahun 1995 Panjang Data 64 Hari .... 33
D. Koefisien Korelasi Model Periodik Curah Hujan ........................... 35
E. Tinggi Maksimum Dan Rerata Antara Data Dan Model Periodik
Curah Hujan .................................................................................... 38
V.
PENUTUP
A. Kesimpulan ...................................................................................
40
B. Saran .............................................................................................
41
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................
LAMPIRAN......................................................................................................
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Koefesien Korelasi Dari Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis
Karang Anyar Dan Stasiun Way Galih panjang data 512 hari
(Tahun 1994-Tahun 2005) ........................................................................
35
2. Perbandingan Tinggi Curah Hujan Maximum dan Rerata Dari
Stasiun Negara Ratu, Kandis Karang Anyar dan Way Galih ...................
38
Moto
“ Keep humble and positive thinking “
Belajar dari Imam Ali Ghazali, bahwasannya :
Yang singkat itu waktu,
Yang menipu itu dunia,
Yang dekat itu kematian,
Yang besar itu hawa nafsu,
Yang berat itu amanah,
Yang mudah itu berbuat dosa,
Yang susah itu sabar,
Yang sering lupa itu bersyukur,
Yang membakar amal itu mengupat,
Yang mendorong ke neraka itu lidah,
Yang berharga itu iman,
Yang menentramkan hati itu teman sejati,
Dan yang ditunggu Allah S. W. T. itu taubat.
“ Life is like riding a bicycle.
To keep your balance, you must keep moving.”
-
Albert Einstein -
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pendopo Talang Ubi Kabupaten Penukal
Abab Lematang Ilir pada tanggal 04 Oktober 1988, anak
keempat dari enam bersaudara pasangan Bapak Alpani dan Ibu
Sukma Wati.
Penulis menempuh pendidikan di Sekolah Dasar (SD) Negeri
1 Talang Ubi Kabupaten Penukal Abab Lematang Ilir diselesaikan pada tahun 2000,
pendidikan di Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) YKPP Pendopo Talang Ubi
Kabupaten Penukal Abab Lematang Ilir diselesaikan pada tahun 2003, pendidikan di
Sekolah Menengah Atas (SMA) YKPP Pendopo Talang Ubi Kabupaten Penukal
Abab Lematang Ilir diselesaikan pada tahun 2006.
Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Sipil Universitas Lampung. Pada tahun 2013 penulis pernah melaksanakan
Kerja Praktik (KP) pada Proyek Pemeliharaan Dan Pelebaran Jalan Simpang
Kalianda – Bakauheni, Lampung Selatan yang dilaksanakan oleh PT. Manggung
Polah Raya.
SANWACANA
Assallamualaikum Wr. Wb.
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT, yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya serta memberikan kekuatan lahir dan batin kepada
Penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Model Periodik Data
Curah Hujan Harian Dari Beberapa Stasiun Hujan Di Wilayah Lampung Selatan
( Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih ).
Melalui kesempatan ini, Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga
kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada
Penulis dalam proses perkuliahan maupun dalam penyusunan skripsi ini. Ucapan
terimakasih yang tak terhingga Penulis sampaikan kepada :
1.
Bapak
Prof. Drs. Suharno, M.sc., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
2.
Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Lampung. Serta selaku pembimbing Akademik yang telah
banyak membantu dalam proses perkuliahan maupun dalam menyelesaikan
skripsi ini.
3.
Bapak Ir. Ahmad Zakaria, M.T., Ph,D. selaku dosen pembimbing utama
penulis yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing,
berdiskusi, berbagi ilmu dengan penulis, memberikan pengarahan dan saran
kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
4.
Bapak Subuh Tugiono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Kedua Penulis yang
telah bersedia meluangkan waktu, membimbing dan berbagi ilmu dengan
Penulis, memberikan pengarahan dan saran kepada Penulis, sehingga
Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
5.
Bapak Dr. Ahmad Herison, S.T., M.T. Selaku Penguji utama, yang telah
bersedia meluangkan waktu untuk hadir diruang sidang, menguji dan
memberikan masukan serta saran dan kritiknya kepada Penulis, sehingga
Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
6.
Bapak dan Ibu Dosen di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung yang tidak bisa disebutkan satu-persatu, terima kasih
atas bimbingan dan pengajarannya selama Penulis menjadi mahasiswa
Fakultas Teknik Universitas Lampung.
7.
Mas Yanto, Mas Sajiran, Mas Roni, Mba Ida dan seluruh karyawan Fakultas
Teknik Universitas Lampung yang telah banyak membantu dalam proses
akademis dan kemahasiswaan.
8.
Ayah dan Ibu, Ayunda (Lidia Andriani, Ledi Diana Tari & Lusiana Fitriani)
Adinda (Luara Nova Astria & Lia Intan Permatasari) yang telah banyak
memberikan bantuan kepada penulis baik bantuan moril maupun materil,
nasehat serta wawasan pengetahuan dan bimbingan dalam menyelesaikan
Skripsi ini.
9.
Kepada kedua kakak iparku yang telah banyak memberikan bantuan kepada
penulis baik bantuan moril maupun materil, nasehat serta wawasan
pengetahuan dan bimbingan dalam menyelesaikan Skripsi ini.
10.
Bapak Asidin, S.T yang telah memberikan dukungan, nasehat serta do’a
sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
11.
Lismai Saroh atas segala dukungan serta semangat yang telah luar biasa
diberikan.
12.
Seluruh rekan seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2007 Non Reguler:
Adenan, M.Hafiz, Sarwin, Oche, Fauzan, Rengga, Deni, Chairul,
Madiansyah,
Reza,
Bayu,
atas
segala
dukungan,
bantuan
dan
kebersamaannya.
13.
Teman-teman seperjuangan Teknik Sipil 2004, 2005, 2006, dan 2008 yang
namanya tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.
Terimakaasih atas
kebersamaannya selama ini, semoga hubungan pertemanan ini tetap terjaga.
14.
Almamater tercinta Universitas Lampung.
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan perlindungan dan kebaikan bagi kita
semua. Akhir kata, Penulis sangat menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan, namun Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
diri Penulis secara pribadi maupun mereka yang telah menyediakan waktu dan
sempat untuk membacanya.
Wassalamualaikum Wr.Wb.
Bandar Lampung, 10 Desember 2015
Penulis
LENON PALANTINO
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Curah Hujan merupakan suatu parameter penting untuk memperkirakan
ketersediaan air bagi tanaman dan dapat digunakan untuk menentukan suatu
besaran hidrologi yang digunakan, selain itu curah hujan juga dapat digunakan
sebagai dasar perhitungan dalam merencanakan berbagai bangunan air,
misalnya bangunan-bangunan pengendali banjir.
Faktor penyebab terjadinya hujan antara lain adalah faktor klimatologi, suhu
udara, arah angin, dan kelembaban udara. Adapun perulangan kejadian hujan
merupakan fenomena alam yang menjadi kajian baik oleh para ahli hidrologi
maupun oleh para ahli dalam bidang terkait seperti yang dilakukan oleh
Rizalihadi (2002), Bhakar (2006), Zakaria (2008), Angga (2010), Rio (2010),
dan Rasimin (2013).
Variabel tinggi curah hujan sangat bervariasi, baik terhadap posisi atau lokasi
maupun terhadap waktu. Perilaku seri data curah hujan dapat disimulasikan
dengan mempelajari perilaku acak dari data curah hujan.
Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini telah
memberi pengaruh positif bagi dunia pendidikan. Sebagai contohnya, saat ini
berbagai aplikasi ilmu Teknik Sipil dapat dikerjakan dengan cepat dengan
2
adanya komputer dalam bentuk program dan didapatkan hasil yang lebih cepat
dan akurat.
B. Identifikasi Masalah
Informasi tinggi curah hujan sangat diperlukan bagi pihak perencana terutama
untuk perencanaan bangunan air. Untuk mendapatkan data hujan dapat juga
dilakukan dengan membuat curah hujan buatan (sintetik), curah hujan sintetik
kini dapat dibuat dengan membuat simulasi model Periodik curah hujan harian.
C. Perumusan Masalah
Dari uraiaan di atas timbul pertanyaan: bagaimana model Periodik dari 3 (tiga)
Stasiun data curah hujan harian dari Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis
Karang Anyar dan Stasiun Way Galih?
D. Maksud dan Tujuan Penelitian
Untuk mensimulasikan model sintetik curah hujan harian dari Stasiun curah
hujan yang berada di wilayah Lampung Selatan.
Sedangkan Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menghitung Spektrum curah hujan harian dari 3 (tiga) Stasiun curah hujan
yang berada di wilayah Lampung Selatan (Stasiun Negara Ratu,Stasiun
Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih) dengan menggunakan
metode FFT.
3
2. Membuat beberapa model Periodik curah hujan harian Stasiun Negara
Ratu,Stasiun Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih dengan
menggunakan persamaan Fourier.
E. Batasan Masalah
Didalam penelitian ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
Ruang lingkup penelitian pada pemilihan data curah hujan yaitu menggunakan
Stasiun curah hujan yang terdapat di Lampung Selatan (Stasiun Negara
Ratu,Stasiun Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih). Menggunakan
program komputer dengan FFT, Fourier.
F. Manfaat Penelitian
Penulisan Skripsi ini diharapkan bermanfaat bagi :
a. Sebagai bahan referensi bagi siapa saja yang membacanya khususnya bagi
mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama.
b. Membandingkan hasil yang didapat berupa model Periodik dengan data
curah hujan yang terukur dari 3 (tiga) curah hujan harian di wilayah
Lampung Selatan (Stasiun Negara Ratu,Stasiun Kandis Karang Anyar dan
Stasiun Way Galih).
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Hujan
1. Pengertian Hujan
Hujan adalah jatuhnya hydrometeor yang berupa partikel-partikel air dengan
diameter 0,5 mm atau lebih. Jika jatuhnya air sampai ke tanah maka disebut
hujan, namun apabila air tersebut jatuhnya tidak mencapai tanah karena
menguap lagi maka jatuhan air tersebut disebut virga. Hujan juga dapat
didefinisikan dengan uap yang mengkondensasi dan jatuh ke tanah dalam
rangkaian proses hidrologi.
2. Proses Terjadinya Hujan
Proses terjadinya dan turunnya hujan dapat dijelaskan sebagai berikut :
Mula-mula sinar matahari menyinari bumi, energi sinar matahari ini
mengakibatkan terjadinya evaporasi atau penguapan di lautan, samudra,
sungai, danau, dan sumber-sumber air lainnya.
Uap-uap air yang naik ini pada ketinggian tertentu akan mengalami
kondensasi. Peristiwa kondensasi ini diakibatkan oleh suhu sekitar uap air
lebih rendah daripada titik embun uap air.
Uap-uap air ini kemudian akan membentuk awan. Kemudian, angin (yang
terjadi karena perbedaan tekanan udara) akan membawa butir-butir air ini.
5
Butir-butir air ini menggabungkan diri (proses ini dinamakan koalensi)
dan semakin membesar akibat turbelensi udara, butir-butir air ini akan
tertarik oleh gaya gravitasi bumi sehingga akan jatuh ke permukaan bumi.
Saat jatuh ke permukaan bumi, butir-butir air akan melewati lapisan yang
lebih hangat di bawahnya sehingga butir-butir air sebagian kecil menguap
lagi ke atas dan sebagian lainnya jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan.
Untuk lebih memahami proses terjadinya hujan, dapat dilihat pada gambar
berikut ini :
Sumber : http/www.Google.com/gambar/siklushidrologi/
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi
Siklus Hidrologi adalah siklus atau daur air dalam berbagai bentuk, meliputi
proses evaporasi dari lautan dan badan-badan berair didaratan (misalnya :
sungai, danau, vegetasi dan tanah lembab) ke udara sebagai reservoir uap
air, proses kondensasi kedalam bentuk awan atau bentuk-bentuk
pengembunan lain (embun, frost, kabut), kemudian kembali lagi kedaratan
dan lautan dalam bentuk presipitasi
(hujan).
6
Komponen siklus hidrologi dari gambar 2.1 :
1. Transpirasi (penguapan dari tumbuhan)
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.
2. Evaporasi (penguapan dari tanah, sungai/danau dan laut)
evaporasi merupakan penguapan yang bersumber dari badan air atau
perairan, misalnya penguapan air laut, air sungai, air danau, dan air
kolam.
3. Mendung/awan
Mendung/awan merupakan kumpulan titik-titik air atau kristal es yang
melayang-layang di atmosfer.
4. Hujan/presipitasi
presipitasi sering juga disebut sebagai hujan. presitipasi merupakan
proses jatuhnya butiran-butiran air dari awan ke permukaan bumi.
5. 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.
6. Perkolasi
Perkolasi merupakan aliran air di dalam tanah setelah terjadinya proses
infiltrasi. air mengalir menuju tempat yang rendah dan bermuara di laut.
7
7. Aliran air tanah/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.
B. Curah Hujan
1. Pengertian Curah Hujan
Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat
yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir (Handoko,
1995). Satuan curah hujan selalu dinyatakan dalam satuan millimeter atau
inchi namun untuk di Indonesia satuan curah hujan yang digunakan adalah
dalam satuan millimeter (mm).
Curah hujan dalam 1 (satu) milimeter
memiliki arti dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar
tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter.
Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu
tertentu. Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi
ini sangat berbahaya karena berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan
efek negatif terhadap tanaman.
8
2. Lokasi Stasiun Curah Hujan Negara Ratu, Kandis Karang Anyar dan Way
Galih di Wilayah Lampung Selatan.
Sumber : http/www.Google.com/gambar/petalampungselatan/.
Gambar 2.2 Lokasi Stasiun Curah Hujan
9
3. Alat Pengukur Curah Hujan
Gambar 2.3 Stasiun Curah Hujan Negara Ratu
10
Gambar 2.4 Stasiun Curah Hujan Kandis Karang Anyar
11
Gambar 2.5 Stasiun Curah Hujan Way Galih
Presipitasi/hujan adalah suatu endapan dalam bentuk padat/cair hasil dari
proses kondensasi uap air di udara yang jatuh kepermukaan bumi. Satuan ukur
untuk presipitasi adalah Inch, millimeters (volume/area), atau kg/m2
12
(mass/area) untuk persipitasi bentuk cair.
1 mm hujan artinya adalah
ketinggian air hujan dalam radius 1 m2, dan dimana apabila air hujan tersebut
tidak mengalir, meresap atau menguap.
Pengukuran curah hujan harian
sedapat mungkin dibaca/dilaporkan dalam skala ukur 0.2 mm (apabila
memungkinkan menggunakan resolusi 0.1 mm).
Alat Pengukur Curah Hujan berdasarkan prinsip kerja alat terbagi menjadi 3
jenis, yaitu:
1. Pengukur curah hujan biasa (observariaum), curah hujan yang jatuh diukur
tiap hari dalam kurun waktu 24 jam yang pada umumnya dilaksanakan
setiap pukul 00.00 GMT.
2. Pengukur curah hujan otomatis, pengukuran curah hujan yang dilakukan
selama 24 jam dengan merekam jejak hujan menggunakan pias yang
terpasang dalam jam alat otomatis tersebut dan dilakukan penggantian pias
setiap harinya pada pukul 00.00 GMT.
3. Pengukuran curah hujan digital dimana curah hujan langsung terkirim ke
monitor komputer berupa data sinyal yang telah diubah kedalam bentuk
satuan curah hujan.
Jumlah hujan yang terjadi dalam satu DAS (Daerah aliran sungai) merupakan
besaran yang sangat penting dalam sistem DAS tersebut, karena hujan
merupakan masukan utama ke dalam satu DAS. Oleh sebab itu pengukuran
harus dilakukan secara cermat. Jumlah hujan yang dimaksud tersebut adalah
seluruh hujan yang terjadi dalam DAS yang bersangkutan karena hujan ini
yang akan menjadi aliran di sungai.
Dengan demikian, ini berarti bahwa
seluruh hujan yang terjadi setiap saat harus dapat diukur. Konsekuensi dari
13
kebutuhan ini adalah bahwa di dalam DAS tersebut harus tersedia alat ukur
yang mampu menangkap seluruh air hujan yang jatuh.
Untuk memperoleh hasil pengukuran yang baik, beberapa syarat harus
dipenuhi untuk pemasangan alat ukur hujan tersebut yaitu antara lain :
1. Tidak dipasang ditempat yang terlalu terbuka (over exposed), seperti
dipuncak bangunan dan dipuncak bukit.
2. Tidak dipasang di tempat yang terlalu tertutup (under exposed), seperti
diantara dua bangunan gedung yang tinggi.
3. Paling dekat berjarak 4 x tinggi bangunan/rintangan yang terdekat.
4. Mudah memperoleh tenaga pengamat.
4. Jaringan Pengukuran Hujan
Untuk memperoleh perkiraan besaran hujan yang baik dalam suatu DAS, maka
diperlukan sejumlah stasiun hujan. Semakin banyak jumlah stasiun hujan yang
didapat, akan semakin menghasilkan perkiraan terhadap hujan sebenarnya yang
terjadi di dalam suatu DAS. Namun, penempatan stasiun dalam jumlah yang
sangat banyak akan memerlukan dana yang besar. Mengingat pula bahwa
variabilitas hujan yang sangat besar, tidak hanya jumlah stasiun hujan tersebut
yang mempunyai peran yang besar. Dengan demikian, di dalam merencanakan
jaringan stasiun hujan (rainfall networks), terdapat dua hal penting yang harus
diperhatikan, yaitu :
1. Jumlah stasiun hujan dinyatakan dalam km2/stasiun (network density).
2. Pola penempatan stasiun didalam suatu DAS.
14
C. Penerapan Statistik Dalam Hidrologi
Proses hidrologi merupakan gambaran fenomena hidrologi yang mengalami
perubahan terus menerus, terutama terhadap waktu. Jika perubahan variabel
selama proses diikuti dengan hukum kepastian, maka proses tersebut tidak
tergantung kepada peluang (change), ini dinamakan dengan proses
deterministik.
Aliran air tanah merupakan contoh proses deterministik,
karena laju aliran sebanding dengan gradien hidrolik. Disamping tidak
tergantung pada peluang, proses deterministik juga merupakan proses yang
tidak berubah karena waktu (time variant).
Tetapi jika perubahan variabel merupakan faktor peluang, maka prosesnya
dinamakan dengan stokastik atau probabilistik. Pada umumnya proses
stokastik adalah proses yang tergantung pada waktu, sedangkan proses
probabilistik adalah proses yang tidak tergantung dengan waktu. Contoh
proses probabilistik adalah lengkung durasi aliran, kebanyakan proses
hidrologi termasuk kedalam proses stokastik. Sebenarnya proses hidrologi
terdiri atas komponen-komponen deterministik dan stokastik. Besarnya kadar
masing-masing komponen tersebut menentukan apakah proses tersebut dapat
diselesaikan secara deterministik atau stokastik. Karena proses non-stasioner
secara matematik sangat sulit, maka proses-proses hidrologi diselesaikan
secara stasioner.
Atas dasar klasifikasi tersebut, maka ilmu hidrologi dapat dibagi menjadi
hidrologi parametrik dan hidrologi stokastik.
Hidrologi parametrik
didefinisikan sebagai pengembangan dan analisis hubungan antara parameter-
15
parameter fisik yang dimasukkan ke dalam kejadian hidrologi, dan
penggunaan hubungan itu untuk menghasilkan atau membuat sintesa
kejadian-kejadian hidrologi. Studi dan penelitian hidrologi parametrik dapat
melibatkan penggunaan model-model fisik, analog dan digital. Hidrologi
stokastik didefinisikan sebagai manipulasi karakteristik statistik dari variabelvariabel hidrologi untuk menyelesaikan persoalan-persoalan hidrologi atas
dasar stokastik dari variabel-variabel tersebut. Salah satu penerapan yang
penting adalah penataan kembali urutan waktu kejadian-kejadian hidrologi
yang historik dan usaha untuk menghasilkan urutan non historik yang
representatif.
D. Metode Spektral
Metode spektral merupakan metode transformasi yang dipresentasikan
sebagai Fourier Transform sebagai berikut (Zakaria (2003), Zakaria (2008)):
2. .i.m.n
t n N / 2
p(tn ).e M
P( f m )
2 n N / 2
Dimana : P (tn) = Data hujan dalam domain waktu (time series).
P(fm) = Data hujan dalam domain frekuensi (frequency
domain).
tn
= Seri waktu yang menunjukkan jumlah data sampai ke N
fm
= Seri frekuensi (frequency domain).
M
= Jumlah frekuensi
(1)
16
m
= Variabel untuk menunjukan waktu
n
= Variabel untuk menentukan frekuensi
Berdasarkan pada frekuensi curah hujan yang dihasilkan, amplitudo sebagai
fungsi dari frekuensi curah hujan dapat dihasilkan. Amplitudo maksimum
dapat ditentukan dari amplitudo amplitudo yang dihasilkan sebagai amplitudo
yang signifikan. Frekuensi curah hujan dari amplitudo yang signifikan di
gunakan untuk mensimulasikan curah hujan sintetik atau buatan yang di
asumsikan sebagai frekuensi curah hujan yang signifikan. Frekuensi curah
hujan signifikan yang dihasilkan dalam studi ini merupakan frekuensi sudut
dan digunakan untuk menentukan komponen periodik curah hujan harian.
E. Metode Fourier
Hujan (t) dapat dimodelkan sebagai suatu akumulasi dari sejumlah
gelombang dengan frekuensi, amplitudo dan phase tertentu, yang
diformulasikan sebagai berikut (Zakaria, 1998),
r k
r k
r 1
r 1
ˆ (t ) S Ar sin(r.t ) Br cos(r.t )
o
(2)
Persamaan (2) dapat disusun menjadi persamaan berikut,
ˆ (t )
r k
r k 1
Ar sin(r .t ) Br cos(r .t )
r 1
r 1
(3)
17
Dimana :
(t ) = tinggi curah hujan fungsi waktu (t)
̂ (t ) = model tinggi curah hujan fungsi waktu (t)
So
= tinggi curah hujan rerata fourier (m)
r
= frekuensi sudut (rad)
t
= waktu (jam)
A r , Br = koefesien komponen fourier
k
= jumlah komponen curah hujan
r
= 1, 2, 3, 4, 5, … , k
F. Metode Kuadrat Terkecil (Least Squares)
Dengan menggunakan metode least squares, dari persamaan (4) dapat
dihitung koefisien A, B dan frekuensi sudutnya (Zakaria,1998) dengan solusi
sebagai berikut :
Jumlah kuadrat error =
J (t ) ˆ (t )}2 = minimum
(4)
J hanya akan minimum bila memenuhi persamaan berikut,
J
J
0 dengan r = 1,2,3,4,5,….,k
Ar Br
(5)
Dari penyelesaian dengan menggunakan metode least squares diatas didapat :
a.
Curah hujan harian rerata,
So A
k 1
(6)
18
b.
Amplitudo tiap komponen harmonik,
C r Ar2 Br2
c.
(7)
Fase dari komponen harmonik,
B
Pr arctan r
Ar
(8)
Selanjutnya komponen-komponen tersebut dimasukkan ke persamaan berikut,
r k
ˆ (t ) S o Cr .Cos(t .t Pr )
r 1
(9)
Persamaan (9) adalah model periodik dari curah hujan harian dimana yang
Periodik didapat berdasarakan data curah hujan harian dari stasuin curah hujan
Negara Ratu, Kandis Karang Anyar dan Way Galih di Wilayah Lampung
Selatan.
G. Koefisien Korelasi
Untuk menghitung hubungan atau korelasi antara model dan data dapat di
persentasikan sebagai mana persamaan berikut :
(10)
∑
)
̅)
(11)
19
∑
)
̂ ))
Dimana 0 < R < 1
X(t) = Data hasil pencatatan curah hujan seri waktu
̂(t) = Model sintetik seri waktu curah hujan
̅
= Rerata data curah hujan sepanjang seri waktu
(12)
III. METODE PENELITIAN
A. Pendahuluan
Metode penelitian yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut. Pertama tama dilakukan pengolahan data sekunder yang berupa data
curah hujan harian dalam bentuk digital (tabel excel) dari beberapa stasiun
curah hujan yang ada di Lampung Selatan. Data tersebut sebelum diolah
diurutkan terlebih dahulu menjadi data dalam bentuk time series, dari data
terlama sampai dengan data yang paling baru. Data inilah yang selanjutnya
diolah atau dilakukan analisis. Pertama, data dari setiap tahun (512 hari) diolah
dengan menggunakan Metode FFT untuk menghasilkan spektrum curah hujan.
Kemudian data hasil yang berupa spektrum curah hujan dipergunakan untuk
membuat model periodik curah hujan harian. Selisih antara curah hujan yang
terukur dengan model periodik curah hujan dipergunakan untuk menghitung
curah hujan. Setelah model periodik dihasilkan, model ini dibandingkan
dengan data curah hujan terukur. Koefisien korelasi antara model dan data
curah hujan terukur dihitung sebagai ukuran kedekatan antara data dan model
curah hujan harian.
Bekerja dalam hidrologi berarti bekerja dengan data.
Data yang dapat
dikumpulkan dari seluruh jaringan pengukuran merupakan rekaman dari
kejadian alam yang digunakan untuk menginterpretasikan perilaku sistem
21
DAS. Dengan demikian ketelitian interpretasi yang diperoleh sebagian besar
ditentukan oleh ketelitian data yang dapat dikumpulkan. Data hidrologi harus
memenuhi standar, dapat dipercaya, dan mempunyai ketelitian yang memadai.
B. Tempat dan Waktu
Dalam pengolahan data curah hujan ini, penulis melakukan penelitian di
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung. Sedangkan untuk
waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Mei 2015 .
C. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu berupa data harian curah hujan
yang didapat dari 3 (tiga) Stasiun curah hujan. Data ini berupa data sekunder
atau bukan data hasil dari pengukuran langsung (data primer). Pada dasarnya
didalam
penerapan
metode
ini,
jumlah
Stasiun
curah
hujan
akan
mempengaruhi keakuratan hasil penelitian. Namun, dikarenakan keterbatasan
alat pengukur curah hujan yang terdapat di Negara Ratu, Kandis Karang Anyar
dan Way Galih dan hambatan didalam pengumpulan data sekunder, maka
didalam penelitian ini hanya menggunakan 3 Stasiun curah hujan.
Data sekunder atau bukan data pengukuran langsung (data primer) yang
dimaksud didalam penelitian ini adalah berupa data yang diambil dari Stasiun
yang bertempat di wilayah Lampung Selatan. Wilayah tersebut terdiri dari
3(tiga) Stasiun curah hujan yaitu Stasiun Negara Ratu, Kandis Karang Anyar
dan Way Galih. Panjang waktu data curah hujan dari setiap Stasiun adalah 12
tahun (tahun 1994 sampai tahun 2005).
22
D. Alat
Di dalam penelitian ini, alat yang digunakan untuk mensimulasikan data curah
hujan yaitu berupa Program komputer yang dikenal dengan nama FFT,
FOURIER. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Zakaria (1998),
Rizalihadi (2002), Bhakar (2006), Zakaria (2008). Metode ini telah digunakan
untuk menentukan model yang realistis untuk menghitung dan menguraikan
data hujan seri waktu berbagai komponen Frekuensi, Amplitudo, dan Phase
hujan yang bervariasi. Mencari Frekuensi perulangan kejadian hujan dari data
curah hujan harian dengan menggunakan Metode Spektral, Metode Fourier,
Metode Kuadrat Terkecil (Least Sguares Method), sehingga dapat diperoleh
model periodik curah hujan.
E. Analisa Data
Dalam pemodelan curah hujan harian digunakan data curah hujan harian
terukur untuk setiap tahun yaitu sebanyak 12 data dengan panjang data 512
hari yang dimulai dari 1 Januari untuk setiap tahunnya.
Algoritma yang
dipergunakan untuk menghitung spektrum dengan panjang data 512 hari ini
adalah menggunakan algoritma dari subroutine yang dikembangkan oleh
(Cooley dan Tukey, (1965)), sehingga jumlah data yang dipergunakan harus
mengikuti fungsi 2n atau mengikuti deret 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, dan
seterusnya. Sehingga untuk menghitung data tahunan, dipergunakan panjang
data 512 hari.
23
Dalam menganalisa data curah hujan harian ini digunakan Metode Spektrum
Transformasi Fourier, metode ini dipergunakan untuk menguraikan periode
dominan dari data curah hujan harian pada 3 (tiga) stasiun yang berada di
wilayah Lampung Selatan.
Pada penelitian ini periode yang digunakan, yaitu periode dominan 12 tahun
dengan batasan yaitu periode 512 hari, yang kemudian digunakan untuk
mensimulasikan data curah hujan tahunan.
Periode tersebut kemudian
dijalankan menggunakan Program Fourier sehingga akan didapatkan koefisien
antara data terukur dan hasil simulasi (model).
24
F. Menganalisis Hasil Dan Menarik Kesimpulan
Gambar 3.1. Tampilan Program FFT
Gambar 3.2. Tampilan Program Fourier
Gambar 3.3. Tampilan Program Auto Regresif
25
G. Flow Chart
Mulai
Data curah hujan harian dari stasiun Negara Ratu,
stasiun Kandis Karang Anyar dan Way Galih
Program Ftrans
Fourier.inp
Spectrum.out
Spectrum.eps
Program Fourier
Foriuer.out
SignalR.out
SignalS.eps
Korelasi dan perbandingan antara data
terukur dan hasil simulasi (model)
Kesimpulan
Selasai
Gambar 3.4. Flow Chart Perhitungan model curah Hujan.
Signals.out
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian dan hasil pembahasan pada penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa :
1. Dengan menggunakan metode FFT model curah hujan harian
sintetik yang dihasilkan menjadi cukup akurat dengan koefesien
korelasi rata-rata model periodik dari stasiun Negara Ratu, stasiun
Kandis Karang Anyar dan Way Galih dengan panjang data 512 hari
adalah 0,9762 mm, 0,9752 mm dan 0,9664 mm. Dari ketiga stasiun
didapat rerata koefisien korelasi model periodik curah hujan adalah
0,9726 mm.
2. Power Spectral Density (PSD) maksimum dari amplitudo kuadrat.
Nilai ini di dapat dari spectrum curah hujan harian seri waktu 256
hari. Untuk stasiun Negara Ratu sebesar 22,066 mm2, stasiun Kandis
Karang Anyar sebesar 31,345 mm2 dan stasiun Way Galih sebesar
18,492 mm2.
41
B. Saran
1.
Penggunaan program FFT dan Fourier tergantung dengan data hujan
harian seri waktu, oleh sebab itu kualitas data hujan yang digunakan
juga harus baik dan lengkap agar mendapatkan gambaran hujan
harian sintetik yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Angga, M.W.P., 2010, Analisis periode dominan data curah hujan harian
di Kota Bandar Lampung, Skripsi (S.T), Universitas Lampung. Bandar
Lampung.
Bhakar, S.R., 2006, Stochstic modeling of monthly rainfall at kota region, ARPN
Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol.1, No.3, pp. 36—44.
Cooley, James W. Tukey, Jhon W. 1965. An Alogrithm For Machine Calculation
Of Complex Fourier Series. Mathematics Of Computation.PP. 199—215.
Handoko, 1995, Klimatologi Dasar, PT Dunia Pustaka Jaya, Jakarta.
Rizalihadi, M., 2002, The generation of synthetic sequences of monthly rainfall
using autoregressive model, Jurnal Teknik Sipil Universitas Syah Kuala,
Vol. 1 (2), pp. 64—68.
Rio, 2010, Analisi Periode Dominan Curah Hujan Rerata Di Kabupaten
Tanggamus, Skripsi (S.T), Univeristas Lampung, Bandar Lampung.
Rasimin, 2013, pemodelan periodik dan stokastik dikota bandar lampung, Skripsi
(S.T), Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Universitas Lampung, 2013, Format Penulisan Karya Ilmiah Universitas
Lampung, Universitas Lampung, Bandar Lampung.
Zakaria, A., 1998, Preliminary study of tidal prediction using Least Squares
Method, Thesis (Master), Bandung Institute of Technology, Bandung,
Indonesia.
Zakaria, A., 2003, Numerical modelling of wave propagation using higher order
finite-difference formulas, Thesis (Ph.D.), Curtin University of Technology,
Perth, W.A., Australia.
Zakaria, A., 2008, The generation of synthetic sequences of monthly cumulative
rainfall using FFT and least squares method, Prosiding Seminar Hasil
Penelitian & Pengabdian kepada masyarakat Universitas Lampung,
pp. 1—5.
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN WAY GALIH
(LAMPUNG SELATAN)
By
LENON PALANTINO
The purpose of this research was conducted to understand the depth of daily
rainfall and create a synthetic model of daily rainfall. The data used daily rainfall data
with data length in the 12 year of 1994 year to 2005 year in 3 station which is Negara
Ratu stations, Kandis Karang Anyar stasions and Way Galih stations (South
Lampung).
This study uses secondary daily rainfall data in the region of south Lampung ,this
study was composed rainfall data into a spectrum of time series of rainfall using the
program FFT (Fast Fourier Transform), Least squares and Fourier. Periodicity of
daily rainfall data were presented by using 512 rainfall data that is periodic.
Based on these results we can conclude that synthetic daily rainfall time series
can be obtained exactly significant approach measurable rainfall. With the value of
the average correlation coefficient (R) periodic models of three stations are 0.9762
Negara Ratu stations, 0,9752 Kandis Karang Anyar stasions and 0.9664 Way Galih
station.
Keyword: daily rainfall, autoregresif model, periodic component
ABSTRAK
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN WAY GALIH
(LAMPUNG SELATAN)
Oleh
LENON PALANTINO
Tujuan penelitian ini dilakukan untuk mempelajari kedalaman curah hujan harian
dan membuat model sintetik curah hujan harian. Data yang digunakan adalah data
curah hujan harian dengan panjang data 12 tahun yaitu dari tahun1994 sampai tahun
2005 di 3 stasiun yaitu Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis Karang Anyar dan
Stasiun Way Galih (Lampung Selatan).
Penelitian ini menggunakan data sekunder curah hujan harian di Wilayah
Lampung Selatan, Penelitian ini menggubah data hujan seri waktu menjadi spektrum
curah hujan menggunakan program FFT (Fast Fourier Transfrom), Kuadrat terkecil
dan Fourier. Keperiodikan dari data curah hujan harian dipersentasikan dengan
menggunakan 512 hari data curah hujan yang bersifat periodik.
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan curah hujan harian sintetik seri
waktu dapat diperoleh cukup signifikan mendekati curah hujan terukur. Dengan nilai
koefisien korelasi rata-rata (R) model periodik dari 3 stasiun adalah 0,9762 stasiun
Negara Ratu, 0,9752 stasiun Kandis Karang Anyar dan 0,9664 stasiun Way Galih.
Kata kunci: curah hujan harian, autoregresif model, komponen periodik
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN
WAY GALIH (LAMPUNG SELATAN)
Oleh
LENON PALANTINO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
MODEL PERIODIK DATA CURAH HUJAN STASIUN
NEGARA RATU, KANDIS KARANG ANYAR DAN
WAY GALIH (LAMPUNG SELATAN)
(Skripsi)
Oleh
LENON PALANTINO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Siklus Hidrologi ..............................................................................
5
2. Lokasi Stasiun Curah Hujan ...........................................................
8
3. Stasiun Curah Hujan Negara Ratu ..................................................
9
4. Stasiun Curah Hujan Kandis Karang Anyar ...................................
10
5. Stasiun Curah Hujan Way Galih .....................................................
11
6. Tampilan Program FFT ...................................................................
24
7. Tampilan Program Fourier ..............................................................
24
8. Tampilan Program Auto Regresif ....................................................
24
9. Flow Chart Perhitungan Curah Hujan .............................................
25
10. Curah hujan seri waktu selama 12 tahun dari stasiun Negara Ratu
(tahun 1994 – tahun 2005) .............................................................
27
11. Curah hujan seri waktu selama 12 tahun dari stasiun Kandis Karang
Anyar (tahun 1994 – tahun 2005) ..................................................
27
12. Curah hujan seri waktu selama 12 tahun dari stasiun Way Galih
(tahun 1994 – tahun 2005)..............................................................
28
13. Spektrum curah hujan seri waktu 256 hari (1994) dari Stasiun
Negara Ratu ....................................................................................
28
14. Spektrum curah hujan seri waktu 256 hari (1994) dari Stasiun
Kandis Karang Anyar ....................................................................
29
15. Spektrum curah hujan seri waktu 256 hari (1994) dari Stasiun Way
Galih ...............................................................................................
29
16. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 512 Hari dari Stasiun Negara Ratu ....................................
31
v
17. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 512 Hari dari Stasiun Kandis Karang Anyar .....................
31
18. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 512 Hari dari Stasiun Way Galih .......................................
32
19. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 64 Hari dari Stasiun Negara Ratu ......................................
33
20. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 64 Hari dari Stasiun Kandis Karang Anyar .......................
33
21. Model Periodik Data Curah Hujan Harian Tahun 1994-1995 Seri
Waktu 64 Hari dari Stasiun Way Galih .........................................
34
22. Simulasi model periodik dari Stasiun Negara Ratu tahun (19942005), dengan panjang data 512 hari .............................................
36
23. Simulasi model periodik dari Stasiun Kandis Karang Anyar tahun
(1994-2005), dengan panjang data 512 hari ..................................
36
24. Simulasi model periodik dari Stasiun Way Galih (1994-2005),
dengan panjang data 512 hari ........................................................
37
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL............................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iv
I.
II.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakaang
1
B. Indentifikasi Masalah
2
C. Perumusan Masalah
2
D. Maksud dan Tujuan Penelitian
2
E. Batasan Masalah
3
F. Manfaat Penelitian
3
TINJAUAN PUSTAKA
A. Hujan
4
1. Pengertian Curah Hujan
4
2. Proses Terjadinya Hujan
4
B. Curah Hujan
7
1. Pengertian Curah Hujan
7
2. Lokasi Stasiun Curah Hujan di Lampung Selatan
8
3. Alat Pengukuran Curah Hujan
9
4. Jaringan Pengukuran Hujan
13
C. Penerapan Statistik Dalam Hidrologi
14
D. Metode Spektral
15
E. Metode Fourier
16
F. Metode Kuadrat Terkecil (Least Squares)
17
G. Koefisien Korelasi
18
ii
III.
IV.
METODE PENELITIAN
A. Pendahuluan
20
B. Tempat dan Waktu
21
C. Bahan
21
D. Alat
22
E. Analisa Data
22
F. Menganalisis Hasil dan Menarik Kesimpulan
24
G. Flow Chart
25
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Hujan Harian ......................................................................... 27
B. Spektrum Curah Hujan Harian ...................................................... 28
C. Model Periodik Curah Hujan Harian ............................................. 30
1. Pada Tahun 1994 sampai Tahun 1995 Panjang Data 512 Hari .. 31
2. Pada Tahun 1994 sampai Tahun 1995 Panjang Data 64 Hari .... 33
D. Koefisien Korelasi Model Periodik Curah Hujan ........................... 35
E. Tinggi Maksimum Dan Rerata Antara Data Dan Model Periodik
Curah Hujan .................................................................................... 38
V.
PENUTUP
A. Kesimpulan ...................................................................................
40
B. Saran .............................................................................................
41
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................
LAMPIRAN......................................................................................................
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Koefesien Korelasi Dari Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis
Karang Anyar Dan Stasiun Way Galih panjang data 512 hari
(Tahun 1994-Tahun 2005) ........................................................................
35
2. Perbandingan Tinggi Curah Hujan Maximum dan Rerata Dari
Stasiun Negara Ratu, Kandis Karang Anyar dan Way Galih ...................
38
Moto
“ Keep humble and positive thinking “
Belajar dari Imam Ali Ghazali, bahwasannya :
Yang singkat itu waktu,
Yang menipu itu dunia,
Yang dekat itu kematian,
Yang besar itu hawa nafsu,
Yang berat itu amanah,
Yang mudah itu berbuat dosa,
Yang susah itu sabar,
Yang sering lupa itu bersyukur,
Yang membakar amal itu mengupat,
Yang mendorong ke neraka itu lidah,
Yang berharga itu iman,
Yang menentramkan hati itu teman sejati,
Dan yang ditunggu Allah S. W. T. itu taubat.
“ Life is like riding a bicycle.
To keep your balance, you must keep moving.”
-
Albert Einstein -
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pendopo Talang Ubi Kabupaten Penukal
Abab Lematang Ilir pada tanggal 04 Oktober 1988, anak
keempat dari enam bersaudara pasangan Bapak Alpani dan Ibu
Sukma Wati.
Penulis menempuh pendidikan di Sekolah Dasar (SD) Negeri
1 Talang Ubi Kabupaten Penukal Abab Lematang Ilir diselesaikan pada tahun 2000,
pendidikan di Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) YKPP Pendopo Talang Ubi
Kabupaten Penukal Abab Lematang Ilir diselesaikan pada tahun 2003, pendidikan di
Sekolah Menengah Atas (SMA) YKPP Pendopo Talang Ubi Kabupaten Penukal
Abab Lematang Ilir diselesaikan pada tahun 2006.
Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Sipil Universitas Lampung. Pada tahun 2013 penulis pernah melaksanakan
Kerja Praktik (KP) pada Proyek Pemeliharaan Dan Pelebaran Jalan Simpang
Kalianda – Bakauheni, Lampung Selatan yang dilaksanakan oleh PT. Manggung
Polah Raya.
SANWACANA
Assallamualaikum Wr. Wb.
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT, yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya serta memberikan kekuatan lahir dan batin kepada
Penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Model Periodik Data
Curah Hujan Harian Dari Beberapa Stasiun Hujan Di Wilayah Lampung Selatan
( Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih ).
Melalui kesempatan ini, Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga
kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada
Penulis dalam proses perkuliahan maupun dalam penyusunan skripsi ini. Ucapan
terimakasih yang tak terhingga Penulis sampaikan kepada :
1.
Bapak
Prof. Drs. Suharno, M.sc., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
2.
Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Lampung. Serta selaku pembimbing Akademik yang telah
banyak membantu dalam proses perkuliahan maupun dalam menyelesaikan
skripsi ini.
3.
Bapak Ir. Ahmad Zakaria, M.T., Ph,D. selaku dosen pembimbing utama
penulis yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing,
berdiskusi, berbagi ilmu dengan penulis, memberikan pengarahan dan saran
kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
4.
Bapak Subuh Tugiono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Kedua Penulis yang
telah bersedia meluangkan waktu, membimbing dan berbagi ilmu dengan
Penulis, memberikan pengarahan dan saran kepada Penulis, sehingga
Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
5.
Bapak Dr. Ahmad Herison, S.T., M.T. Selaku Penguji utama, yang telah
bersedia meluangkan waktu untuk hadir diruang sidang, menguji dan
memberikan masukan serta saran dan kritiknya kepada Penulis, sehingga
Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
6.
Bapak dan Ibu Dosen di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung yang tidak bisa disebutkan satu-persatu, terima kasih
atas bimbingan dan pengajarannya selama Penulis menjadi mahasiswa
Fakultas Teknik Universitas Lampung.
7.
Mas Yanto, Mas Sajiran, Mas Roni, Mba Ida dan seluruh karyawan Fakultas
Teknik Universitas Lampung yang telah banyak membantu dalam proses
akademis dan kemahasiswaan.
8.
Ayah dan Ibu, Ayunda (Lidia Andriani, Ledi Diana Tari & Lusiana Fitriani)
Adinda (Luara Nova Astria & Lia Intan Permatasari) yang telah banyak
memberikan bantuan kepada penulis baik bantuan moril maupun materil,
nasehat serta wawasan pengetahuan dan bimbingan dalam menyelesaikan
Skripsi ini.
9.
Kepada kedua kakak iparku yang telah banyak memberikan bantuan kepada
penulis baik bantuan moril maupun materil, nasehat serta wawasan
pengetahuan dan bimbingan dalam menyelesaikan Skripsi ini.
10.
Bapak Asidin, S.T yang telah memberikan dukungan, nasehat serta do’a
sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
11.
Lismai Saroh atas segala dukungan serta semangat yang telah luar biasa
diberikan.
12.
Seluruh rekan seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2007 Non Reguler:
Adenan, M.Hafiz, Sarwin, Oche, Fauzan, Rengga, Deni, Chairul,
Madiansyah,
Reza,
Bayu,
atas
segala
dukungan,
bantuan
dan
kebersamaannya.
13.
Teman-teman seperjuangan Teknik Sipil 2004, 2005, 2006, dan 2008 yang
namanya tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.
Terimakaasih atas
kebersamaannya selama ini, semoga hubungan pertemanan ini tetap terjaga.
14.
Almamater tercinta Universitas Lampung.
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan perlindungan dan kebaikan bagi kita
semua. Akhir kata, Penulis sangat menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan, namun Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
diri Penulis secara pribadi maupun mereka yang telah menyediakan waktu dan
sempat untuk membacanya.
Wassalamualaikum Wr.Wb.
Bandar Lampung, 10 Desember 2015
Penulis
LENON PALANTINO
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Curah Hujan merupakan suatu parameter penting untuk memperkirakan
ketersediaan air bagi tanaman dan dapat digunakan untuk menentukan suatu
besaran hidrologi yang digunakan, selain itu curah hujan juga dapat digunakan
sebagai dasar perhitungan dalam merencanakan berbagai bangunan air,
misalnya bangunan-bangunan pengendali banjir.
Faktor penyebab terjadinya hujan antara lain adalah faktor klimatologi, suhu
udara, arah angin, dan kelembaban udara. Adapun perulangan kejadian hujan
merupakan fenomena alam yang menjadi kajian baik oleh para ahli hidrologi
maupun oleh para ahli dalam bidang terkait seperti yang dilakukan oleh
Rizalihadi (2002), Bhakar (2006), Zakaria (2008), Angga (2010), Rio (2010),
dan Rasimin (2013).
Variabel tinggi curah hujan sangat bervariasi, baik terhadap posisi atau lokasi
maupun terhadap waktu. Perilaku seri data curah hujan dapat disimulasikan
dengan mempelajari perilaku acak dari data curah hujan.
Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini telah
memberi pengaruh positif bagi dunia pendidikan. Sebagai contohnya, saat ini
berbagai aplikasi ilmu Teknik Sipil dapat dikerjakan dengan cepat dengan
2
adanya komputer dalam bentuk program dan didapatkan hasil yang lebih cepat
dan akurat.
B. Identifikasi Masalah
Informasi tinggi curah hujan sangat diperlukan bagi pihak perencana terutama
untuk perencanaan bangunan air. Untuk mendapatkan data hujan dapat juga
dilakukan dengan membuat curah hujan buatan (sintetik), curah hujan sintetik
kini dapat dibuat dengan membuat simulasi model Periodik curah hujan harian.
C. Perumusan Masalah
Dari uraiaan di atas timbul pertanyaan: bagaimana model Periodik dari 3 (tiga)
Stasiun data curah hujan harian dari Stasiun Negara Ratu, Stasiun Kandis
Karang Anyar dan Stasiun Way Galih?
D. Maksud dan Tujuan Penelitian
Untuk mensimulasikan model sintetik curah hujan harian dari Stasiun curah
hujan yang berada di wilayah Lampung Selatan.
Sedangkan Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menghitung Spektrum curah hujan harian dari 3 (tiga) Stasiun curah hujan
yang berada di wilayah Lampung Selatan (Stasiun Negara Ratu,Stasiun
Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih) dengan menggunakan
metode FFT.
3
2. Membuat beberapa model Periodik curah hujan harian Stasiun Negara
Ratu,Stasiun Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih dengan
menggunakan persamaan Fourier.
E. Batasan Masalah
Didalam penelitian ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
Ruang lingkup penelitian pada pemilihan data curah hujan yaitu menggunakan
Stasiun curah hujan yang terdapat di Lampung Selatan (Stasiun Negara
Ratu,Stasiun Kandis Karang Anyar dan Stasiun Way Galih). Menggunakan
program komputer dengan FFT, Fourier.
F. Manfaat Penelitian
Penulisan Skripsi ini diharapkan bermanfaat bagi :
a. Sebagai bahan referensi bagi siapa saja yang membacanya khususnya bagi
mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama.
b. Membandingkan hasil yang didapat berupa model Periodik dengan data
curah hujan yang terukur dari 3 (tiga) curah hujan harian di wilayah
Lampung Selatan (Stasiun Negara Ratu,Stasiun Kandis Karang Anyar dan
Stasiun Way Galih).
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Hujan
1. Pengertian Hujan
Hujan adalah jatuhnya hydrometeor yang berupa partikel-partikel air dengan
diameter 0,5 mm atau lebih. Jika jatuhnya air sampai ke tanah maka disebut
hujan, namun apabila air tersebut jatuhnya tidak mencapai tanah karena
menguap lagi maka jatuhan air tersebut disebut virga. Hujan juga dapat
didefinisikan dengan uap yang mengkondensasi dan jatuh ke tanah dalam
rangkaian proses hidrologi.
2. Proses Terjadinya Hujan
Proses terjadinya dan turunnya hujan dapat dijelaskan sebagai berikut :
Mula-mula sinar matahari menyinari bumi, energi sinar matahari ini
mengakibatkan terjadinya evaporasi atau penguapan di lautan, samudra,
sungai, danau, dan sumber-sumber air lainnya.
Uap-uap air yang naik ini pada ketinggian tertentu akan mengalami
kondensasi. Peristiwa kondensasi ini diakibatkan oleh suhu sekitar uap air
lebih rendah daripada titik embun uap air.
Uap-uap air ini kemudian akan membentuk awan. Kemudian, angin (yang
terjadi karena perbedaan tekanan udara) akan membawa butir-butir air ini.
5
Butir-butir air ini menggabungkan diri (proses ini dinamakan koalensi)
dan semakin membesar akibat turbelensi udara, butir-butir air ini akan
tertarik oleh gaya gravitasi bumi sehingga akan jatuh ke permukaan bumi.
Saat jatuh ke permukaan bumi, butir-butir air akan melewati lapisan yang
lebih hangat di bawahnya sehingga butir-butir air sebagian kecil menguap
lagi ke atas dan sebagian lainnya jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan.
Untuk lebih memahami proses terjadinya hujan, dapat dilihat pada gambar
berikut ini :
Sumber : http/www.Google.com/gambar/siklushidrologi/
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi
Siklus Hidrologi adalah siklus atau daur air dalam berbagai bentuk, meliputi
proses evaporasi dari lautan dan badan-badan berair didaratan (misalnya :
sungai, danau, vegetasi dan tanah lembab) ke udara sebagai reservoir uap
air, proses kondensasi kedalam bentuk awan atau bentuk-bentuk
pengembunan lain (embun, frost, kabut), kemudian kembali lagi kedaratan
dan lautan dalam bentuk presipitasi
(hujan).
6
Komponen siklus hidrologi dari gambar 2.1 :
1. Transpirasi (penguapan dari tumbuhan)
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.
2. Evaporasi (penguapan dari tanah, sungai/danau dan laut)
evaporasi merupakan penguapan yang bersumber dari badan air atau
perairan, misalnya penguapan air laut, air sungai, air danau, dan air
kolam.
3. Mendung/awan
Mendung/awan merupakan kumpulan titik-titik air atau kristal es yang
melayang-layang di atmosfer.
4. Hujan/presipitasi
presipitasi sering juga disebut sebagai hujan. presitipasi merupakan
proses jatuhnya butiran-butiran air dari awan ke permukaan bumi.
5. 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.
6. Perkolasi
Perkolasi merupakan aliran air di dalam tanah setelah terjadinya proses
infiltrasi. air mengalir menuju tempat yang rendah dan bermuara di laut.
7
7. Aliran air tanah/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.
B. Curah Hujan
1. Pengertian Curah Hujan
Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat
yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir (Handoko,
1995). Satuan curah hujan selalu dinyatakan dalam satuan millimeter atau
inchi namun untuk di Indonesia satuan curah hujan yang digunakan adalah
dalam satuan millimeter (mm).
Curah hujan dalam 1 (satu) milimeter
memiliki arti dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar
tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter.
Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu
tertentu. Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi
ini sangat berbahaya karena berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan
efek negatif terhadap tanaman.
8
2. Lokasi Stasiun Curah Hujan Negara Ratu, Kandis Karang Anyar dan Way
Galih di Wilayah Lampung Selatan.
Sumber : http/www.Google.com/gambar/petalampungselatan/.
Gambar 2.2 Lokasi Stasiun Curah Hujan
9
3. Alat Pengukur Curah Hujan
Gambar 2.3 Stasiun Curah Hujan Negara Ratu
10
Gambar 2.4 Stasiun Curah Hujan Kandis Karang Anyar
11
Gambar 2.5 Stasiun Curah Hujan Way Galih
Presipitasi/hujan adalah suatu endapan dalam bentuk padat/cair hasil dari
proses kondensasi uap air di udara yang jatuh kepermukaan bumi. Satuan ukur
untuk presipitasi adalah Inch, millimeters (volume/area), atau kg/m2
12
(mass/area) untuk persipitasi bentuk cair.
1 mm hujan artinya adalah
ketinggian air hujan dalam radius 1 m2, dan dimana apabila air hujan tersebut
tidak mengalir, meresap atau menguap.
Pengukuran curah hujan harian
sedapat mungkin dibaca/dilaporkan dalam skala ukur 0.2 mm (apabila
memungkinkan menggunakan resolusi 0.1 mm).
Alat Pengukur Curah Hujan berdasarkan prinsip kerja alat terbagi menjadi 3
jenis, yaitu:
1. Pengukur curah hujan biasa (observariaum), curah hujan yang jatuh diukur
tiap hari dalam kurun waktu 24 jam yang pada umumnya dilaksanakan
setiap pukul 00.00 GMT.
2. Pengukur curah hujan otomatis, pengukuran curah hujan yang dilakukan
selama 24 jam dengan merekam jejak hujan menggunakan pias yang
terpasang dalam jam alat otomatis tersebut dan dilakukan penggantian pias
setiap harinya pada pukul 00.00 GMT.
3. Pengukuran curah hujan digital dimana curah hujan langsung terkirim ke
monitor komputer berupa data sinyal yang telah diubah kedalam bentuk
satuan curah hujan.
Jumlah hujan yang terjadi dalam satu DAS (Daerah aliran sungai) merupakan
besaran yang sangat penting dalam sistem DAS tersebut, karena hujan
merupakan masukan utama ke dalam satu DAS. Oleh sebab itu pengukuran
harus dilakukan secara cermat. Jumlah hujan yang dimaksud tersebut adalah
seluruh hujan yang terjadi dalam DAS yang bersangkutan karena hujan ini
yang akan menjadi aliran di sungai.
Dengan demikian, ini berarti bahwa
seluruh hujan yang terjadi setiap saat harus dapat diukur. Konsekuensi dari
13
kebutuhan ini adalah bahwa di dalam DAS tersebut harus tersedia alat ukur
yang mampu menangkap seluruh air hujan yang jatuh.
Untuk memperoleh hasil pengukuran yang baik, beberapa syarat harus
dipenuhi untuk pemasangan alat ukur hujan tersebut yaitu antara lain :
1. Tidak dipasang ditempat yang terlalu terbuka (over exposed), seperti
dipuncak bangunan dan dipuncak bukit.
2. Tidak dipasang di tempat yang terlalu tertutup (under exposed), seperti
diantara dua bangunan gedung yang tinggi.
3. Paling dekat berjarak 4 x tinggi bangunan/rintangan yang terdekat.
4. Mudah memperoleh tenaga pengamat.
4. Jaringan Pengukuran Hujan
Untuk memperoleh perkiraan besaran hujan yang baik dalam suatu DAS, maka
diperlukan sejumlah stasiun hujan. Semakin banyak jumlah stasiun hujan yang
didapat, akan semakin menghasilkan perkiraan terhadap hujan sebenarnya yang
terjadi di dalam suatu DAS. Namun, penempatan stasiun dalam jumlah yang
sangat banyak akan memerlukan dana yang besar. Mengingat pula bahwa
variabilitas hujan yang sangat besar, tidak hanya jumlah stasiun hujan tersebut
yang mempunyai peran yang besar. Dengan demikian, di dalam merencanakan
jaringan stasiun hujan (rainfall networks), terdapat dua hal penting yang harus
diperhatikan, yaitu :
1. Jumlah stasiun hujan dinyatakan dalam km2/stasiun (network density).
2. Pola penempatan stasiun didalam suatu DAS.
14
C. Penerapan Statistik Dalam Hidrologi
Proses hidrologi merupakan gambaran fenomena hidrologi yang mengalami
perubahan terus menerus, terutama terhadap waktu. Jika perubahan variabel
selama proses diikuti dengan hukum kepastian, maka proses tersebut tidak
tergantung kepada peluang (change), ini dinamakan dengan proses
deterministik.
Aliran air tanah merupakan contoh proses deterministik,
karena laju aliran sebanding dengan gradien hidrolik. Disamping tidak
tergantung pada peluang, proses deterministik juga merupakan proses yang
tidak berubah karena waktu (time variant).
Tetapi jika perubahan variabel merupakan faktor peluang, maka prosesnya
dinamakan dengan stokastik atau probabilistik. Pada umumnya proses
stokastik adalah proses yang tergantung pada waktu, sedangkan proses
probabilistik adalah proses yang tidak tergantung dengan waktu. Contoh
proses probabilistik adalah lengkung durasi aliran, kebanyakan proses
hidrologi termasuk kedalam proses stokastik. Sebenarnya proses hidrologi
terdiri atas komponen-komponen deterministik dan stokastik. Besarnya kadar
masing-masing komponen tersebut menentukan apakah proses tersebut dapat
diselesaikan secara deterministik atau stokastik. Karena proses non-stasioner
secara matematik sangat sulit, maka proses-proses hidrologi diselesaikan
secara stasioner.
Atas dasar klasifikasi tersebut, maka ilmu hidrologi dapat dibagi menjadi
hidrologi parametrik dan hidrologi stokastik.
Hidrologi parametrik
didefinisikan sebagai pengembangan dan analisis hubungan antara parameter-
15
parameter fisik yang dimasukkan ke dalam kejadian hidrologi, dan
penggunaan hubungan itu untuk menghasilkan atau membuat sintesa
kejadian-kejadian hidrologi. Studi dan penelitian hidrologi parametrik dapat
melibatkan penggunaan model-model fisik, analog dan digital. Hidrologi
stokastik didefinisikan sebagai manipulasi karakteristik statistik dari variabelvariabel hidrologi untuk menyelesaikan persoalan-persoalan hidrologi atas
dasar stokastik dari variabel-variabel tersebut. Salah satu penerapan yang
penting adalah penataan kembali urutan waktu kejadian-kejadian hidrologi
yang historik dan usaha untuk menghasilkan urutan non historik yang
representatif.
D. Metode Spektral
Metode spektral merupakan metode transformasi yang dipresentasikan
sebagai Fourier Transform sebagai berikut (Zakaria (2003), Zakaria (2008)):
2. .i.m.n
t n N / 2
p(tn ).e M
P( f m )
2 n N / 2
Dimana : P (tn) = Data hujan dalam domain waktu (time series).
P(fm) = Data hujan dalam domain frekuensi (frequency
domain).
tn
= Seri waktu yang menunjukkan jumlah data sampai ke N
fm
= Seri frekuensi (frequency domain).
M
= Jumlah frekuensi
(1)
16
m
= Variabel untuk menunjukan waktu
n
= Variabel untuk menentukan frekuensi
Berdasarkan pada frekuensi curah hujan yang dihasilkan, amplitudo sebagai
fungsi dari frekuensi curah hujan dapat dihasilkan. Amplitudo maksimum
dapat ditentukan dari amplitudo amplitudo yang dihasilkan sebagai amplitudo
yang signifikan. Frekuensi curah hujan dari amplitudo yang signifikan di
gunakan untuk mensimulasikan curah hujan sintetik atau buatan yang di
asumsikan sebagai frekuensi curah hujan yang signifikan. Frekuensi curah
hujan signifikan yang dihasilkan dalam studi ini merupakan frekuensi sudut
dan digunakan untuk menentukan komponen periodik curah hujan harian.
E. Metode Fourier
Hujan (t) dapat dimodelkan sebagai suatu akumulasi dari sejumlah
gelombang dengan frekuensi, amplitudo dan phase tertentu, yang
diformulasikan sebagai berikut (Zakaria, 1998),
r k
r k
r 1
r 1
ˆ (t ) S Ar sin(r.t ) Br cos(r.t )
o
(2)
Persamaan (2) dapat disusun menjadi persamaan berikut,
ˆ (t )
r k
r k 1
Ar sin(r .t ) Br cos(r .t )
r 1
r 1
(3)
17
Dimana :
(t ) = tinggi curah hujan fungsi waktu (t)
̂ (t ) = model tinggi curah hujan fungsi waktu (t)
So
= tinggi curah hujan rerata fourier (m)
r
= frekuensi sudut (rad)
t
= waktu (jam)
A r , Br = koefesien komponen fourier
k
= jumlah komponen curah hujan
r
= 1, 2, 3, 4, 5, … , k
F. Metode Kuadrat Terkecil (Least Squares)
Dengan menggunakan metode least squares, dari persamaan (4) dapat
dihitung koefisien A, B dan frekuensi sudutnya (Zakaria,1998) dengan solusi
sebagai berikut :
Jumlah kuadrat error =
J (t ) ˆ (t )}2 = minimum
(4)
J hanya akan minimum bila memenuhi persamaan berikut,
J
J
0 dengan r = 1,2,3,4,5,….,k
Ar Br
(5)
Dari penyelesaian dengan menggunakan metode least squares diatas didapat :
a.
Curah hujan harian rerata,
So A
k 1
(6)
18
b.
Amplitudo tiap komponen harmonik,
C r Ar2 Br2
c.
(7)
Fase dari komponen harmonik,
B
Pr arctan r
Ar
(8)
Selanjutnya komponen-komponen tersebut dimasukkan ke persamaan berikut,
r k
ˆ (t ) S o Cr .Cos(t .t Pr )
r 1
(9)
Persamaan (9) adalah model periodik dari curah hujan harian dimana yang
Periodik didapat berdasarakan data curah hujan harian dari stasuin curah hujan
Negara Ratu, Kandis Karang Anyar dan Way Galih di Wilayah Lampung
Selatan.
G. Koefisien Korelasi
Untuk menghitung hubungan atau korelasi antara model dan data dapat di
persentasikan sebagai mana persamaan berikut :
(10)
∑
)
̅)
(11)
19
∑
)
̂ ))
Dimana 0 < R < 1
X(t) = Data hasil pencatatan curah hujan seri waktu
̂(t) = Model sintetik seri waktu curah hujan
̅
= Rerata data curah hujan sepanjang seri waktu
(12)
III. METODE PENELITIAN
A. Pendahuluan
Metode penelitian yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut. Pertama tama dilakukan pengolahan data sekunder yang berupa data
curah hujan harian dalam bentuk digital (tabel excel) dari beberapa stasiun
curah hujan yang ada di Lampung Selatan. Data tersebut sebelum diolah
diurutkan terlebih dahulu menjadi data dalam bentuk time series, dari data
terlama sampai dengan data yang paling baru. Data inilah yang selanjutnya
diolah atau dilakukan analisis. Pertama, data dari setiap tahun (512 hari) diolah
dengan menggunakan Metode FFT untuk menghasilkan spektrum curah hujan.
Kemudian data hasil yang berupa spektrum curah hujan dipergunakan untuk
membuat model periodik curah hujan harian. Selisih antara curah hujan yang
terukur dengan model periodik curah hujan dipergunakan untuk menghitung
curah hujan. Setelah model periodik dihasilkan, model ini dibandingkan
dengan data curah hujan terukur. Koefisien korelasi antara model dan data
curah hujan terukur dihitung sebagai ukuran kedekatan antara data dan model
curah hujan harian.
Bekerja dalam hidrologi berarti bekerja dengan data.
Data yang dapat
dikumpulkan dari seluruh jaringan pengukuran merupakan rekaman dari
kejadian alam yang digunakan untuk menginterpretasikan perilaku sistem
21
DAS. Dengan demikian ketelitian interpretasi yang diperoleh sebagian besar
ditentukan oleh ketelitian data yang dapat dikumpulkan. Data hidrologi harus
memenuhi standar, dapat dipercaya, dan mempunyai ketelitian yang memadai.
B. Tempat dan Waktu
Dalam pengolahan data curah hujan ini, penulis melakukan penelitian di
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung. Sedangkan untuk
waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Mei 2015 .
C. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu berupa data harian curah hujan
yang didapat dari 3 (tiga) Stasiun curah hujan. Data ini berupa data sekunder
atau bukan data hasil dari pengukuran langsung (data primer). Pada dasarnya
didalam
penerapan
metode
ini,
jumlah
Stasiun
curah
hujan
akan
mempengaruhi keakuratan hasil penelitian. Namun, dikarenakan keterbatasan
alat pengukur curah hujan yang terdapat di Negara Ratu, Kandis Karang Anyar
dan Way Galih dan hambatan didalam pengumpulan data sekunder, maka
didalam penelitian ini hanya menggunakan 3 Stasiun curah hujan.
Data sekunder atau bukan data pengukuran langsung (data primer) yang
dimaksud didalam penelitian ini adalah berupa data yang diambil dari Stasiun
yang bertempat di wilayah Lampung Selatan. Wilayah tersebut terdiri dari
3(tiga) Stasiun curah hujan yaitu Stasiun Negara Ratu, Kandis Karang Anyar
dan Way Galih. Panjang waktu data curah hujan dari setiap Stasiun adalah 12
tahun (tahun 1994 sampai tahun 2005).
22
D. Alat
Di dalam penelitian ini, alat yang digunakan untuk mensimulasikan data curah
hujan yaitu berupa Program komputer yang dikenal dengan nama FFT,
FOURIER. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Zakaria (1998),
Rizalihadi (2002), Bhakar (2006), Zakaria (2008). Metode ini telah digunakan
untuk menentukan model yang realistis untuk menghitung dan menguraikan
data hujan seri waktu berbagai komponen Frekuensi, Amplitudo, dan Phase
hujan yang bervariasi. Mencari Frekuensi perulangan kejadian hujan dari data
curah hujan harian dengan menggunakan Metode Spektral, Metode Fourier,
Metode Kuadrat Terkecil (Least Sguares Method), sehingga dapat diperoleh
model periodik curah hujan.
E. Analisa Data
Dalam pemodelan curah hujan harian digunakan data curah hujan harian
terukur untuk setiap tahun yaitu sebanyak 12 data dengan panjang data 512
hari yang dimulai dari 1 Januari untuk setiap tahunnya.
Algoritma yang
dipergunakan untuk menghitung spektrum dengan panjang data 512 hari ini
adalah menggunakan algoritma dari subroutine yang dikembangkan oleh
(Cooley dan Tukey, (1965)), sehingga jumlah data yang dipergunakan harus
mengikuti fungsi 2n atau mengikuti deret 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, dan
seterusnya. Sehingga untuk menghitung data tahunan, dipergunakan panjang
data 512 hari.
23
Dalam menganalisa data curah hujan harian ini digunakan Metode Spektrum
Transformasi Fourier, metode ini dipergunakan untuk menguraikan periode
dominan dari data curah hujan harian pada 3 (tiga) stasiun yang berada di
wilayah Lampung Selatan.
Pada penelitian ini periode yang digunakan, yaitu periode dominan 12 tahun
dengan batasan yaitu periode 512 hari, yang kemudian digunakan untuk
mensimulasikan data curah hujan tahunan.
Periode tersebut kemudian
dijalankan menggunakan Program Fourier sehingga akan didapatkan koefisien
antara data terukur dan hasil simulasi (model).
24
F. Menganalisis Hasil Dan Menarik Kesimpulan
Gambar 3.1. Tampilan Program FFT
Gambar 3.2. Tampilan Program Fourier
Gambar 3.3. Tampilan Program Auto Regresif
25
G. Flow Chart
Mulai
Data curah hujan harian dari stasiun Negara Ratu,
stasiun Kandis Karang Anyar dan Way Galih
Program Ftrans
Fourier.inp
Spectrum.out
Spectrum.eps
Program Fourier
Foriuer.out
SignalR.out
SignalS.eps
Korelasi dan perbandingan antara data
terukur dan hasil simulasi (model)
Kesimpulan
Selasai
Gambar 3.4. Flow Chart Perhitungan model curah Hujan.
Signals.out
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian dan hasil pembahasan pada penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa :
1. Dengan menggunakan metode FFT model curah hujan harian
sintetik yang dihasilkan menjadi cukup akurat dengan koefesien
korelasi rata-rata model periodik dari stasiun Negara Ratu, stasiun
Kandis Karang Anyar dan Way Galih dengan panjang data 512 hari
adalah 0,9762 mm, 0,9752 mm dan 0,9664 mm. Dari ketiga stasiun
didapat rerata koefisien korelasi model periodik curah hujan adalah
0,9726 mm.
2. Power Spectral Density (PSD) maksimum dari amplitudo kuadrat.
Nilai ini di dapat dari spectrum curah hujan harian seri waktu 256
hari. Untuk stasiun Negara Ratu sebesar 22,066 mm2, stasiun Kandis
Karang Anyar sebesar 31,345 mm2 dan stasiun Way Galih sebesar
18,492 mm2.
41
B. Saran
1.
Penggunaan program FFT dan Fourier tergantung dengan data hujan
harian seri waktu, oleh sebab itu kualitas data hujan yang digunakan
juga harus baik dan lengkap agar mendapatkan gambaran hujan
harian sintetik yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Angga, M.W.P., 2010, Analisis periode dominan data curah hujan harian
di Kota Bandar Lampung, Skripsi (S.T), Universitas Lampung. Bandar
Lampung.
Bhakar, S.R., 2006, Stochstic modeling of monthly rainfall at kota region, ARPN
Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol.1, No.3, pp. 36—44.
Cooley, James W. Tukey, Jhon W. 1965. An Alogrithm For Machine Calculation
Of Complex Fourier Series. Mathematics Of Computation.PP. 199—215.
Handoko, 1995, Klimatologi Dasar, PT Dunia Pustaka Jaya, Jakarta.
Rizalihadi, M., 2002, The generation of synthetic sequences of monthly rainfall
using autoregressive model, Jurnal Teknik Sipil Universitas Syah Kuala,
Vol. 1 (2), pp. 64—68.
Rio, 2010, Analisi Periode Dominan Curah Hujan Rerata Di Kabupaten
Tanggamus, Skripsi (S.T), Univeristas Lampung, Bandar Lampung.
Rasimin, 2013, pemodelan periodik dan stokastik dikota bandar lampung, Skripsi
(S.T), Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Universitas Lampung, 2013, Format Penulisan Karya Ilmiah Universitas
Lampung, Universitas Lampung, Bandar Lampung.
Zakaria, A., 1998, Preliminary study of tidal prediction using Least Squares
Method, Thesis (Master), Bandung Institute of Technology, Bandung,
Indonesia.
Zakaria, A., 2003, Numerical modelling of wave propagation using higher order
finite-difference formulas, Thesis (Ph.D.), Curtin University of Technology,
Perth, W.A., Australia.
Zakaria, A., 2008, The generation of synthetic sequences of monthly cumulative
rainfall using FFT and least squares method, Prosiding Seminar Hasil
Penelitian & Pengabdian kepada masyarakat Universitas Lampung,
pp. 1—5.