Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak dengan Metode Rasional pada DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun

ANALISIS CURAH HUJAN UNTUK PENDUGAAN DEBIT
PUNCAK DENGAN METODE RASIONAL PADA DAS
BAHBOLON KABUPATEN SIMALUNGUN

SKRIPSI

OLEH
RAMOS P. SITANGGANG

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2008

Universitas Sumatera Utara

ANALISIS CURAH HUJAN UNTUK PENDUGAAN DEBIT
PUNCAK DENGAN METODE RASIONAL PADA DAS
BAHBOLON KABUPATEN SIMALUNGUN

SKRIPSI

OLEH
RAMOS P. SITANGGANG
030308022
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan
Study Di Departemen Teknologi Pertanian
Universitas Sumatera Utara Medan

Disetujui Oleh :

( Ir. Edi Susanto, M.Si)
Ketua

(Ainun Rohanah STP, M.Si)
Anggota

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2008

2
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Rainfall Analysis for Peak Debit Estimation by Rational Method In Bah Bolon
River Basin District of Simalungun

Rainfall Analysis by Rational Method is a kind of Hidrologycal Analysis
which purposed to estimate the volume of rainfall or debit in various return
periods. Peak debit Estimation by this following way needs rainfall data during
22 years for being analized step by step, beginning from the Statistic Parameters,
Distribution of frequency, Test of Distribution, Rainfall design, until the quantity
of Intensity(I). By using The function of Landscape data and the characteristic of
the River Basin, we can determine the quantity of Run off Coeffisient (C). Both of
the parameters (I and C) are using for determining The Peak Debit of River
Basin. The Usefull of this experiments for society and environment are being the
important ideology for the construction of water flood controlling which able to
pretend the water flood destruction which often being happened by this several
times, especially in the Bah Bolon River Basin, District of Simalungun.

Key words : Rainfall Analysis, Peak debit, Rainfall Design, Intensity, Run off
Coeffisient.

ABSTRAK
Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak dengan Metode
Rasional pada DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun

Analisis curah hujan dengan Metode Rasional merupakan suatu analisa
hidrologi dengan cara statistika yang bertujuan untuk memprediksi besaran hujan
atau debit dengan masa ulang tertentu. Pendugaan debit puncak dengan cara ini
menggunakan data curah hujan harian selama 22 tahun untuk dianalisis secara
bertahap mulai dari Parameter statistik, Distribusi frekuensi, Uji distribusi, Hujan
rancangan sampai diperoleh nilai Intensitas (I). Sedangkan dari data Tata guna
Lahan dan karakteristik DAS akan diperoleh nilai Koefisien Limpasan (C). Kedua
besaran tersebut (I dan C) digunakan untuk menghitung Debit Puncak DAS
tersebut. Adapun kegunaan dari penelitian ini bagi masyarakat dan lingkungan
yaitu sebagai pedoman penting dalam pembuatan bangunan pengendali banjir
yang dapat menanggulangi terjadinya bencana banjir yang sering terjadi dewasa
ini, khususnya pada daerah DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun.
Kata kunci : Analisis Curah Hujan, Debit Puncak, Hujan Rancangan,

Intensitas, Koefisien Limpasan.

Universitas Sumatera Utara

RINGKASAN

Ramos Pandapotan Sitanggang, “Analisis Curah Hujan Untuk
Pendugaan Debit Puncak dengan Metode Rasional pada DAS Bah Bolon
Kabupaten Simalungun”. Dibawah bimbingan Ir. Edi Susanto, M.Si, sebagai
ketua komisi pembimbing dan Ainun Rohanah, STP, M.Si, sebagai anggota
komisi pembimbing.

Penelitian ini bertujuan untuk menduga besarnya debit puncak dengan
Metode Rasional pada DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun. Penelitian ini
menggunakan data curah hujan selama 22 tahun (1985-2006) dan data Tata guna
lahan DAS yang bersangkutan, sehingga akan diperoleh hasil akhir yaitu debit
puncak.

Adapun tahapan-tahapan dalam penelitian ini meliputi perhitungan
parameter-parameter statistik (rata-rata, standard deviasi, koefisien skewness,

koefisien kurtosis dan koefisien varians), penentuan distribusi hujan, uji distribusi,
hujaan rancangan, waktu konsentrasi, koefisien limpasan, intensitas hujan dan
debit puncak.

Hasil penelitian yang diperoleh dari perhitungan dengan metode rasional
antara lain :
1.

Besarnya koefisien limpasan (C) pada DAS Bah Bolon yaitu
0,356. hal ini menunjukkan bahwa DAS tersebut berada dalam
kondisi lahan yang baik

2.

Besarnya nilai debit puncak (QP) pada DAS Bah Bolon
diperoleh sebesar 404,01 m3/dtk dengan intensitas (I) sebesar
6,012 mm/jam pada daerah DAS seluas 679,5 km2.

Universitas Sumatera Utara

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberi rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini.
Dalam penyelesaian studi dan penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik berupa sumbangan
moral maupun material. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
-

Bapak Ir. Edi Susanto, M.Si, sebagai ketua komisi pembimbing dan Ibu
Ainun Rohanah, STP, M.Si, sebagai anggota komisi pembimbing yang
telah membimbing penulis dan mengarahkan serta memberi masukan bagi
penulis dalam penulisan skripsi ini.

-

Bapak Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si, selaku ketua Departemen Teknologi
Pertanian sekaligus sebagai ketua Program Studi Teknik Pertanian, serta

seluruh pengajar dan staf pegawai di Departemen Teknologi Pertanian dan
Program Studi

Teknik Pertanian, yang

telah memberikan ilmu

pengetahuan dan pelayanan selama penulis menempuh pendidikan di
lingkungan Fakultas Pertanian.
-

Ayahanda Sahat Parulian Sitanggang dan Ibunda T Br. Sihombing, yang
telah membesarkan mendidik dan memenuhi kebutuhan moral dam
material serta mendoakan penulis untuk meraih keberhasilan, khususnya
dalam menyelesaikan studi dan skrippsi ini.

Universitas Sumatera Utara

-

Nenek tercinta P. Br. Pardede, yang senantiasa ikut membantu penulis dan
mendoakan yang terbaik bagi keberhasilan penulis selama menjalani
perkuliahan hingga akhir studi.

-

Saudara-saudari tercinta (brothers and sisters) keluarga besar Sitanggang
atas segala bantuan moral maupun material selama perkuliahan.

-

Keluarga besar Sitanggang-Pardede (Ayah) dan Sihombing-Simamora atas
segala doa dan dukungan bagi penulis selama perkuliahan.

-

Yang terkasih Diana Lestari Situmorang Amd, yang senantiasa memberi
dukungan serta semangat dalam penulisan skripsi dan selama perkuliahan.
Semoga harapan dan doa kita dapat tercapai.

-

Sahabat, teman dan rekan selama menempuh perkuliahan (TEP’03) dan
selama menempuh pendidikan di SMU (angkatan’00) yang mengisi dan
mewarnai hari-hari penulis dalam menjalani pendidikan.

-

Semua pihak yang mengenal penulis yang tidak dapat disebutkan satu
persatu. Kiranya Tuhan tetap beserta kita dalam menjalani hari-hari kita,
Amin.

Penulis menyadari betapa besar arti bantuan yang telah diterima dan hanya
Tuhan Yang Maha Pemurah yang mampu membalas semua bantuan dan jasa
yang diberikan, semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, April 2008

Penulis

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP

Ramos Pandapotan Sitanggang, dilahirkan di Tarutung 25 Oktober 1984,
dari pasangan ayahanda Sahat Parulian Sitanggang dan Ibunda T. Br. Sihombing,
dan merupakan anak ke-3 dari 7 bersaudara, beragama Kristen Protestan dan
bertempat tinggal di Jl. Tembakau No. 13 Perumnas Simalimgkar, Medan
Pendidikan formal yang pernah ditempuh penulis yaitu :
1. Tahun 1991 menempuh pendidikan di SD Negeri 1 P. Siantar, lulus tahun
1997
2. Tahun 1997 menempuh pendidikan di SMP Negeri 3 P. Siantar, lulus
tahun 2000
3. Tahun 2000 menempuh pendidikan di SMA Negeri 1 P. Siantar, lulus
tahun 2003
4. Tahun 2003 menempuh pendidikan di Fakultas Pertanian Jurusan
Teknologi Pertanian Program Studi Tekni Pertanian melalui jalur Seleksi
Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).
Penulis telah melakukan Praktek Kerja Lapangan (PKL) dari tanggal 20 Juli
sampai 5 Agustus 2006 di PT. Perkebunan Nusantara IV, Unit kebun Sawit

Langkat, Kabupaten Langkat, dan pernah menjadi :
1. Pengurus Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA) tahun 20062007.
2. Pengurus Ikatan Mahasiswa Siantar-Simalungun tahun 2005-2006
3. Paskibraka tingkat Kota Madya tahun 2001

Universitas Sumatera Utara

4. Panitia Seminar “Practice and Test of English as a Foreign Langruage
(TOEFL)” di Tuktuk Samosir tahun 2002
5. Tenaga pengajar di salah satu lembaga pendidikan di kota Medan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK
RINGKASAN
UCAPAN TERIMA KASIH
RIWAYAT HIDUP
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.............................................................................
DAFTAR TABEL....................................................................................
DAFTAR GAMBAR................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN............................................................................

i
iii
iv
v

PENDAHULUAN
Latar Belakang...............................................................................
Tujuan Penelitian...........................................................................
Kegunaan Penelitian......................................................................

1
6
6

TINJAUAN PUSTAKA
Siklus Hidrologi..............................................................................
Daerah Aliran Sungai......................................................................
Penentuan Hujan Maximum
Analisis Frekuensi...........................................................................
Distribusi Normal............................................................................
Distribusi Gumbel...........................................................................
Distribusi Log Normal...................................................................
Distribusi Log Pearson Type III......................................................
Uji Kecocokan.................................................................................
Uji Chi-Square....................................................................
Uji Smirnov-Kolmogorov..................................................
Intensitas Curah Hujan...................................................................
Waktu Konsentrasi........................................................................
Koefisien Limpasan.........................................................................
Metode Rasional..............................................................................

11
14
16
17
18
20
20
21
22
24
24
27

METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian..........................................................
Bahan dan Alat...............................................................................
Metode penelitian...........................................................................
Pelaksanaan Penelitian...................................................................
Pengolahan Data.............................................................................

29
29
29
30
30

7
9

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Tata Guna Lahan DAS Bah Bolon
Analisis Curah Hujan
Data Curah Hujan Harian (mm)
Curah Hujan Harian Maksimum (mm)

Universitas Sumatera Utara

Uji Kecocokan Distribusi (Goodness of Fit)
Curah Hujan Rencana (XT)
Analisis Debit Puncak (Qp)
Intensitas (I)
Waktu Konsentrasi (Tc)
Koefisien Limpasan (C)
Debit Puncak (Qp)
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Hal.
1. Parameter Statistik Analisis Frekuensi……………………………

15

2. Koefisien Aliran untuk Metode Rasional.......................................

27

3. Koefisien Limpasan berdasarkan fungsi lahan menurut metode rasional. 27
4. Data curah Hujan Harian Maksimum denganProbabilitas
5. Parameter Statistk Data Curah Hujan
6. Hasil Uji Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov
7. Parameter Statistik Analisis Frekuensi Log Pearson Type III
8. Hujan Rancangan (XT) untuk berbagai kala ulang
9. Tabel Intensitas Hujan Jam-jaman untuk berbagai kala ulang
10. Perhitungan Koefisien Limpasan (C)
11. Debit Puncak (banjir) DAS Bah Bolon

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Hal.
1. Siklus Hidrologi
2. Berbagai macam bentuk DAS
3. Kurva Distribusi Frekuensi Normal
4. Grafik Distribusi Frekuensi DAS Bah Bolon
5. Kurva IDF (Intensity–Duration-Frequency)

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Hal
1. Diagram Alir Penelitian
2. Kerangka Pemikiran Penelitian
3. Nilai Faktor Frekuensi K untuk Mean Standard Deviation pada Reduce
Variate dan Variabel Reduksi Gauss
4. Nilai Faktor Frekuensi K untuk Distribusi Normal
5. Nilai Faktor Frekuensi K untuk Distribusi Log PearsonTipe III untuk
Skewness positif
6. Nilai Faktor Frekuensi K untuk Distribusi Log PearsonTipe III untuk
Skewness negatif
7. Nilai Kritis untuk Distribusi Chi kuadrat (uji satu sisi)
8.

Nilai kritis D0 untuk uji Smirnov-kolmogorov

9. Peta Pos Hujan DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Rainfall Analysis for Peak Debit Estimation by Rational Method In Bah Bolon
River Basin District of Simalungun

Rainfall Analysis by Rational Method is a kind of Hidrologycal Analysis
which purposed to estimate the volume of rainfall or debit in various return
periods. Peak debit Estimation by this following way needs rainfall data during
22 years for being analized step by step, beginning from the Statistic Parameters,
Distribution of frequency, Test of Distribution, Rainfall design, until the quantity
of Intensity(I). By using The function of Landscape data and the characteristic of
the River Basin, we can determine the quantity of Run off Coeffisient (C). Both of
the parameters (I and C) are using for determining The Peak Debit of River
Basin. The Usefull of this experiments for society and environment are being the
important ideology for the construction of water flood controlling which able to
pretend the water flood destruction which often being happened by this several
times, especially in the Bah Bolon River Basin, District of Simalungun.
Key words : Rainfall Analysis, Peak debit, Rainfall Design, Intensity, Run off
Coeffisient.

ABSTRAK
Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak dengan Metode
Rasional pada DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun

Analisis curah hujan dengan Metode Rasional merupakan suatu analisa
hidrologi dengan cara statistika yang bertujuan untuk memprediksi besaran hujan
atau debit dengan masa ulang tertentu. Pendugaan debit puncak dengan cara ini
menggunakan data curah hujan harian selama 22 tahun untuk dianalisis secara
bertahap mulai dari Parameter statistik, Distribusi frekuensi, Uji distribusi, Hujan
rancangan sampai diperoleh nilai Intensitas (I). Sedangkan dari data Tata guna
Lahan dan karakteristik DAS akan diperoleh nilai Koefisien Limpasan (C). Kedua
besaran tersebut (I dan C) digunakan untuk menghitung Debit Puncak DAS
tersebut. Adapun kegunaan dari penelitian ini bagi masyarakat dan lingkungan
yaitu sebagai pedoman penting dalam pembuatan bangunan pengendali banjir
yang dapat menanggulangi terjadinya bencana banjir yang sering terjadi dewasa
ini, khususnya pada daerah DAS Bah Bolon Kabupaten Simalungun.
Kata kunci : Analisis Curah Hujan, Debit Puncak, Hujan Rancangan,
Intensitas, Koefisien Limpasan.

Universitas Sumatera Utara

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Dewasa ini bencana alam merupakan salah satu permasalahan cukup
serius yang dihadapi negara kita. Penyebab utama terjadinya bencana alam
tersebut adalah karena perbuatan manusia itu sendiri. Salah satu bencana yang
sering dihadapi yaitu banjir. Bencana banjir menyebabkan tanah longsor,
kerusakan lahan, dan infrastruktur. Pada umumnya, banjir disebabkan oleh curah
hujan yang tinggi

dalam durasi yang lama sehingga menimbulkan aliran

permukaan karena daya infiltrasitanah yang kurang baik dan meluapnya air sungai
akibat debit sungai yang melampaui debit puncak sungai tersebut.
Penggunaan atau perubahan tata guna lahan juga merupakan penyebab
kerusakan lahan yang berakibat banjir. Banyak lahan yang sebelumnya
merupakan hutan lindung atau habitat berbagai macam vegetasi dirubah menjadi
kawasan perkebunan, perumahan dan perindustrian untuk kepentingan manusia.
Hal ini berdampak pada berkurangnya daya infiltrasi tanah karena penebangan
pepohonan (vegetasi). Dampak serius yang terjadi akibat perubahan tata guna
lahan tersebut adalah aliran tanah yang tidak terbendung dan berkurangnya air
yang meresap kedalam tanah. Tanah menjadi kritis, dan terjadi ketimpangan
distribusi air pada musim kemarau dan musim hujan.
Sungai merupakan pendistribusi air yang memegang peranan penting
dalam terjadinya banjir maupun kekeringan pada suatu daerah aliran sungai
(DAS). Sejumlah sungai di Sumatera Utara Dewasa ini berada dalam kondisi

Universitas Sumatera Utara

kritis dan cukup berpengaruh pada kehidupan masyarakat. Kualitas maupun
kuantitas yang menurun menimbulkan kekurangan air pada musim kemarau dan
menyebabkan banjir pada musim penghujan. Luas daerah pengaliran sungai yang
telah kritis di kota medan + 592.000 hektar, tersebar luas di satuan wilayah
sungai (SWS) Wampu-Besitang, SWS Belawan-Belumai-Ular, SWS BahBolon,
SWS Barumun Kualah, SWS Batang Gadis-Batang Toru. Sedangkan yang rawan
terhadap banjir mencapai 115.903 hektar, terdiri dari daerah perkotaan 7.996
hektar, daerah industri 4.549 hektar, dan daerah pertanian/pedesaan 103.903
hektar, serta sarana transportasi yang rawan banjir terdapat sepanjang 386,40 km
(Anonimus, 2006).
Banjir maupun kekeringan yang terjadi pada daerah aliran sungai (DAS)
memiliki fenomena yang tidak sederhana. Suatu DAS terdiri dari faktor penyusun
yaitu tanah vegetasi dan air sebagai objek dan pendayagunaan unsur-unsur
tersebut oleh manusia sebagai subjek. Diantara subjek dan objek tersebut terjadi
hubungan timbal balik yang menghasilkan kondisi hidrologis dari wilayah DAS
tersebut (Asdak, 1995).
Adapun penyebab utama suatu daerah aliran sungai sering terjadi banjir
adalah curah hujan yang tinggi dan saluran drainase yang buruk serta kondisi
tanah dengan daya infiltrasi yang kurang baik. Dalam upaya penanggulangan
banjir, kita perlu melakukan pendugaan debit maksimum (puncak) suatu sungai
dalam DAS tertentu. Pendugaan ini dijadikan sebagai dasar dalam pembuatan
bangunan pengendali banjir. Analisis frekuensi diperlukan dalam menghasilkan

Universitas Sumatera Utara

pendugan debit puncak suatu DAS tertentu dengan cara memperkirakan frekuensi
suatu kejadian pada masa lalu dan yang akan datang.
Menurut Sri harto (1993), analisis frekuensi dilakukan dengan seri data
dari rekaman curah hujan atau data debit. analisis ini dianggap yang paling baik
karena dilakukan terhadap data yang terukur langsung dan tidak melewati
pengalihragaman terlebih dahulu. Perhitungan debit rencana dengan metode
rasional untuk perancangan bangunan pengairan dan memerlukan data intensitas
hujan dalam durasi dan periode ulang tertentu dapat diperoleh dari kurva IDF
(Intensity Duration Frekuency).
Proses terjadinya banjir dimulai saat terjadinya curah hujan yang tinggi
pada suatu DAS yang tidak diimbangi dengan daya infiltrasi tanah dan saluran
drainase yang baik. Apabila hal ini berlangsung dalam durasi yang lama, akan
timbul aliran permukaan (run off) yang berangsur-angsur akan menimbulkan
banjir. Untuk mengantisipasi terjadinya banjir tersebut, hal yang perlu dilakukan
adalah memperbaiki saluran drainase, memperbanyak tanaman pelindung agar
dapat menahan laju curah hujan yang tinggi dan mengikat agregasi tanah sehingga
tahan terhadap pengikisan oleh aliran permukaan serta membuat bangunan
pengendali banjir di daerah yang rawan banjir. Langkah-langkah penanggulangan
tersebut perlu dilakukan untuk mencegah terjadinya banjir sehingga membantu
manusia dalam menangani permasalahan banjir tersebut.
Sungai Bah Bolon merupakan salah satu sungai yang berada di Kabupaten
Simalungun dan Kota Pematang Siantar yang memegang peranan penting dalam
kehidupan masyarakat, baik masyarakat petani maupun non petani. Sungai Bah

Universitas Sumatera Utara

Bolon, disamping sebagai penyalur air untuk kebutuhan irigasi pertanian dan
perkebunan juga sebagai penyedia air bersih dan sanitasi bagi masyarakat
khususnya yang tinggal di daerah tepi sungai. Apabila terjadi kelebihan debit air
yang melampaui debit puncak sungai tersebut maka akan terjadi banjir hingga
tanah longsor. Hal ini akan berdampak kerusakan lingkungan dan ekosistem
pinggiran sungai dan masyarakat akan kesulitan dalam memanfaatkan sumber
daya sungai tersebut untuk kebutuhannya. Oleh karena itu diperlukan langkahlangkah penanggulangan yang tepat seperti bangunan pengendali banjir dan
saluran drainase, pendugaan debit puncak dengan metode rasional dalam kala
ulang tertentu dapat dimanfaatkan sebagai dasar untuk perencanaan bangunan
pengendali banjir maupu saluran drainase tersebut. Hal inilah yang menjadi dasar
bagi penulis untuk melakukan penelitian.

Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan :
1. Untuk mengetahui pola distribusi frekuensi yang tepat pada DAS Bah
Bolon.
2. Untuk menghitung debit puncak aliran sungai pada DAS Bah Bolon
dengan menggunakan metode rasional.
Kegunaan Penelitian
Kegunaan penelitian ini adalah:
1. Sebagai bahan bagi penulis untuk menyusun skripsi yang merupakan
syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Teknik

Universitas Sumatera Utara

Pertanian Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara.
2. Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
3. Sebagai pedoman bagi para tenaga ahli dan masyarakat dalam
pembuatan bangunan pengendali banjir dan saluran drainase dalam
upaya penanggulangan banjir pada suatu daerah, khususnya daerah
aliran sungai (DAS) Bah Bolon Kabupaten Simalungun.

Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN LITERATUR

Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi merupakan proses pengeluaran air dan perubahannya
menjadi mengembun dan kembali menjadi air yang berlangsung terus nenerus
tiada hentinya. Daur hidrologi dimulai sejak adanya panas matahari yang
menimbulkan air akan menguap dari semua tanah, sungai, danau, telaga, waduk
laut, kolam, sawah dan permukaan air lainnya. Penguapan seperti ini disebut
evaporasi (evaporation) sedangkan penguapan juga terjadi pada tanaman dan
mahluk hidup lainnya yang disebut transpirasi (transpiration) (Soedibyo, 2003).
Sebagian air hujan yang jatuh kepermukaan bumi akan menjadi aliran
permukaan (surface run off). Aliran permukaaan sebagian akan meresap kedalam
tanah menjadi aliran bawah permukaan melalui proses infiltrasi (infiltration) dan
perkolasi (percolation) selebihnya terkumpul didalam jaringan alur sungai (river
flow). Apabila kondisi tanah memungkinkan sebagian air infiltrasi akan mengalir
kedalam sungai, atau genangan lainnya seperti waduk, danau, sebagai interflow.
Sebagian air didalam tanah dapat muncul lagi didalam alur sungai atau langsung
menuju kelaut (Soewarno, 2000).

19
Universitas Sumatera Utara

Proses mengenai siklus hidrologi dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 1. Siklus Hidrologi
Karena siklus hidrologi merupakan suatu sistem tertutup, maka air yang
masuk selalu sama dengan yang keluar. Hal ini dikenal dengan istilah neraca air
(Soemarto,1987).

Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah aliran sungai (DAS) merupakan daerah yang dibatasi oleh batasan
topografi berdasarkan aliran permukaan tanah dimana semua air akan mengalir
kedalam sungai tertentu. Suatu DAS dianggap sebagai wilayah atau titik tertentu
yang dipisahkan dari DAS-DAS lainnya oleh suatu pembagi seperti perbukitan,
pegunungan, yang dapat ditelusuri pada peta topografi (Linsley dan Franzini,
1991)
DAS disebut juga sebagai watershed atau catchment area. DAS ada yang
kecil dan ada juga yang sangat luas. DAS yang sangat luas bisa terdiri dari
beberapa sub DAS dan sub DAS dapat terdiri dari beberapa sub-sub DAS,
tergantung banyaknya anak sungai dari cabang sungai yang ada, yang merupakan
bagian dari suatu sistem sungai utama (Asdak, 1995).

Universitas Sumatera Utara

DAS merupakan ekosistem yang terdiri dari berbagai macam komponen
dan terjadi keseimbangan dinamik antara komponen yang merupakan masukan
(input) dan komponen yang merupakan keluaran (output), dimana keadaan atau
pengaruh yang berlaku pada salah satu bagian di dalamnya akan mempengaruhi
wilayah secara keseluruhan (Hartono, dkk, 2005).
Menurut Sosrodarsono dan Takeda (2003), berdasarkan perbedaan debit
banjir yang terjadi, bentuk DAS dapat dibedakan menjadi tiga bentuk, yaitu :
1. Bulu burung
Suatu daerah pengaliran yang mempunyai jalur daerah di kiri kanan sungai
utama dimana anak-anak sungai mengalir ke sungai utama. Daerah pengaliran
demikian mempunyai debit banjir yang kecil, oleh karena waktu tiba banjir dari
anak-anak sungai itu berbeda-beda. Sebaliknya banjirnya berlangsung agak lama.
2. Radial
Daerah pengaliran yang berbentuk kipas atau lingkaran dan dimana anakanak sungainya mengkonsentrasi ke suatu titik secara radial. Daerah pengaliran
semacam ini mempunyai banjir yang besar di dekat titik pertemuan anak-anak
sungai.
3. Pararel
Daerah pengaliran seperti ini mempunyai corak dimana dua jalur daerah
pengaliran yang bersatu di bagian hilir. Banjir itu terjadi di sebelah hilir titik
pertemuan sungai.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. Berbagai macam bentuk DAS.
Sungai mempunyai fungsi untuk mengumpulkan curah hujan dalam suatu
daerah tertentu dan mengalirkannya ke laut. Daerah pengaliran sebuah sungai
adalah daerah yang mengalirkan airnya ke sungai tersebut. Luas daerah pengaliran
diperkirakan dengan pengukuran daerah itu pada peta topografi. Luas daerah
pengaliran berpengaruh terhadap besarnya debit yang terjadi. Semakin besar
daerah pengaliran maka debit pengaliran akan semakin besar.
Adapun masalah pokok dalam pengelolaan DAS yaitu :


fluktuasi debit pada musim kemarau



kerusakan lahan di daerah tangkapan air



erosi dan sedimentasi



limbah yang bertambah pada sungai

Pengelolaan air pada musim kemarau ditunjukkan agar alokasi air dapat
optimal guna memenuhi kebutuhan masyarakat dan lingkungan baik kuantitas
maupun kualitas (Anonimus, 2005).

Universitas Sumatera Utara

Analisis Frekuensi
Menurut Sri Harto (1993), analisis frekuensi adalah suatu analisa data
hidrologi dengan menggunakan data statistika yang bertujuan untuk memprediksi
suatu besaran hujan atau debit dengan masa ulang tertentu. Frekuensi hujan adalah
besaran kemungkinana suatu besaran hujan disamai atau dilampaui. Sebaliknya
kala ulang (return period) diartikan sebagai waktu dimana hujan atau debit
dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui sekali dalam jangka
waktu tersebut. Dalam hal ini tidak berarti selama jangka waktu ulang tersebut
(misalnya T tahun) hanya sekali kejadian yang akan menyamai atau melampaui,
tetapi merupakan perkiraan bahwa hujan ataupun debit tersebut akan disamai atau
dilampaui K kali dalam jangka panjang L tahun, dimana K/L kira-kira sama
dengan 1/T .
Ada dua macam seri data yang dipergunakan dalam analisis frekuensi
yaitu:
1. Data maksimum tahunan: tiap tahun diambil hanya satu besaran
maksimum yang dianggap berpengaruh pada analisis selanjutnya. Series
data ini sering disebut seri data maksimum (maximum annual series).
2. Seri parsial: dengan menetapkan besaran tertentu sebagai batas bawah,
selanjutnya semua besaran data yang lebih besar dari batas bawah tersebut
diambil kemudian dianalisis dengan cara yang lazim
(Suripin, 2004).

Universitas Sumatera Utara

Dalam analisis frekuensi, hasil yang diperoleh tergantung pada kualitas
dan panjang data. Makin pendek data yang tersedia, makin besar penyimpangan
yang terjadi. Menurut Soemarto (1987), dalam ilmu statistik dikenal beberapa
macam distribusi dan empat jenis distribusi yang umum digunakan dalam bidang
hidrologi adalah :
1. Distribusi Normal
2. Distribusi Log Normal
3. Distribusi Log-Pearson Type III dan
4. Distribusi Gumbel
Dalam statistik dikenal beberapa parameter yang berkaitan dengan analisis
data yang meliputi :
Tabel 1. Parameter Statistik Analisis Frekuensi
No.

Parameter

1.

Rata-rata

2.

Simpangan baku

3.

Koefisien variasi

Sampel

1 n
∑ Xi
n i =1

X=

(

)

2
 1 n
s= 
Xi − X 
∑
 n − 1 i −1


Cv =

1/ 2

s
x

4.

Koefisien skewness

n

Cs =

5.

n ∑ (X i − X )

Koefisien Kurtosis

3

(n − 1)(n − 2)s 3
i =1

n 2 ∑ (X i − X )4
n

Ck =

i =1

(n −1)(n − 2)(n − 3)s 4

Sumber: Singh, 1992.

Universitas Sumatera Utara

Distribusi Normal
Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss.
Distribusi ini mempunyai probability density function sebagai berikut:
P' ( X ) =

 (x − µ) 2 
exp −
 ………………….........….. (1)
2σ 2 
σ 2π

1

dimana:
P(X)

= fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal).

X

= Variabel acak kontinu

µ

σ

= Rata-rata nilai X
= Simpangan baku dari X
Analisis kurva normal cukup menggunakan parameter statistik µ dan σ .

Bentuk kurvanya simetris terhadap X = µ , dan grafiknya selalu di atas sumbu

datar X serta mendekati sumbu datar X dan di mulai dari X = µ + 3 σ dan

X = µ - 3 σ , nilai mean = median = modus.

Luas 68,27%
Luas 96, 45 %
Luas 99,73 %
3σ

2σ

σ

x

σ

2σ

3σ

Gambar 3. Kurva distribusi frekuensi normal

Universitas Sumatera Utara

Dari gambar kurva diatas dapat diterangkan bahwa:
1)

Kira-kira 68,27 % terletak di daerah satu deviasi standart sekitar nilai

2)

Kira-kira 95,45 % terletak di daerah dua deviasi standart sekitar nilai

3)

Kira-kira 99,73 % terletak di daerah tiga deviasi standart sekitar nilai

rata-ratanya yaitu antara ( µ - σ ) dan ( µ + σ ).

rata-ratanya yaitu antara ( µ - 2 σ ) dan ( µ + 2 σ ).

rata-ratanya yaitu antara ( µ - 3 σ ) dan ( µ + 3 σ ).

Rumus yang umum digunakan untuk distribusi normal adalah:
XT = X + KT.s ………………………………………….. (2)
di mana:
XT = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan
X = Nilai rata-rata hitung sampel

s

= Deviasi standard nilai sampel

KT = Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau yang digunakan
periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang
digunakan untuk analisis peluang.
(Suripin, 2004).

()

Menurut Jayadi (2000), sifat khas lain yaitu nilai asimetris (koefisien
skewness) hampir sama dengan nol dan dengan Ck = 3, dan peluang nilai x :

(

)

(

)

P x − σ = 15,87%

()

P x = 50%
P x + σ = 84,14%

Universitas Sumatera Utara

Distribusi Gumbel
Menurut Chow (1964), rumus umum yang digunakan dalam metode
Gumbel adalah sebagai berikut:
X = X + s.K ............................................................................. (3)
Dengan : X = nilai rata-rata atau mean; s = standard deviasi
Faktor frekuensi K untuk nilai-nilai ekstrim Gumbel ditulis dengan rumus
berikut ini:
K=

YTr − Yn
Sn

........................................................................ (4)

dimana :
Yn

= reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data n

Sn

= reduced standard deviation yang juga tergantung pada jumlah sampel/
data n

Tr

= Fungsi waktu balik (tahun)

YTr

= reduced variate yang dapat dihitung dengan persamaan berikut:

YTr


T − 1
= -In − In r
 ………………………………….... (5)
Tr 


Ciri khas statistik distribusi Gumbel adalah nilai asimetris (koefisien
skewness) sama dengan 1,396 dan dengan kurtosis (Ck) = 5,4002.
(Wilson, 1972).

Universitas Sumatera Utara

Distribusi Log Normal
Jika variabel acak

Y = Log x terdistribusi secara normal, maka x

dikatakan mengikuti distribusi Log Normal. Ini dapat dinyatakan dengan model
matematik dengan persamaan :
YT

= Y + KTS ………………………………………………. (6)

dimana:
YT = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan
Y

= Nilai rata-rata hitung sampel

S

= Standard deviasi nilai sampel

KT = Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau yang digunakan
periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang
digunakan untuk analisis peluang.
(Singh, 1992)
Menurut Jayadi (2000), ciri khas statistik distribusi Log Normal adalah
nilai asimetris (koefisien skewness) sama dengan tiga kali nilai koefisien variasi
(Cv) atau bertanda positif.

Distribusi Log Pearson Type III
Parameter penting dalam Log Pearson Type III yaitu harga rata-rata,
simpangan baku dan koefisien kemencengan. Jika koefisien kemencengan sama
dengan nol maka distribusi kembali ke distribusi Log Normal (Suripin, 2004).

Universitas Sumatera Utara

Langkah-langkah penggunaan distribusi Log Pearson Type III adalah
sebagai berikut.
1. Ubah data ke dalam bentuk logaritmis, X = log X.
2. Hitung harga rata-rata:
Log X =

1 n
∑ log X i ............................................................... (7)
n i =1

3. Hitung harga simpangan baku:

(

)

2
 1 n
s= 
log X i − log X 
∑
 n − 1 i −1


1/ 2

................................................ (8)

4. Hitung koefisien kemencengan:

Cs =

(

n ∑ log X i − log X
n

(n − 1)(n − 2)s 3

i =1

)

3

........................................................ (9)

5. Hitung logaritma hujan dengan periode ulang T:
Log XT = log X + K.s ............................................................... (10)
(Linsley, dkk, 1975).
Menurut Jayadi (2000), ciri khas statistik distribusi Log Pearson Type III
adalah:
1. Jika tidak menunjukkan sifat-sifat seperti ketiga distribusi diatas
2. Garis teoritis probabilitasnya berupa garis lengkung.
Ada dua cara untuk mengetahui ketepatan distribusi probabilitas data
hidrologi yaitu data yang ada diplot pada kertas probabilitas yang sudah desain
khusus atau menggunakan skala plot yang melinierkan fungsi distribusi.

Universitas Sumatera Utara

Suatu garis lurus yang mempresentasikan sebaran data-data yang diplot
kemudian ditarik sedemikian

rupa berupa garis

linier. Ada 7 jenis metoda

pengeplotan data yaitu: metode California, Hazen, Beard, Weibull, Chegodayev,
Bloom, dan Tukey. Semua metode bertujuan untuk menghitung probabilitas data
tetapi metode yang paling efisien dan paling sering digunakan adalah metode
Weibull yang dilakukan secara empiris dengan persamaan yang umum :
Tr =

n +1
……………………………………………. (11)
m

dimana :
m = Nomor urut (peringkat) data setelah diurutkan dari besar ke kecil.
n = Banyaknya data atau jumlah kejadian.
(Soedibyo, 2003).
Menurut Sri Harto (2000); masing-masing distribusi mempunyai sifat
yang khas, sehingga data curah hujan harus diuji kecocokannya dengan sifat
statistik masing-masing distribusi tersebut. Pemilihan distribusi yang tidak benar
dapat menimbulkan kesalahan perkiraan yang cukup besar, baik over estimate
maupun under estimate.

Uji kecocokan
Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of
fittest test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang
yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi
tersebut. Pengujian parameter yang sering dipakai adalah Chi-Square dan
Smirnov Kolmogorov (Suripin, 2004).

Universitas Sumatera Utara

1. Uji Chi-Square
Pada dasarnya uji ini merupakan pengecekan terhadap penyimpangan
rerata data yang dianalisis berdasarkan distribusi terpilih. Penyimpangan tersebut
diukur dari perbedaan antara nilai probabilitas setiap variant X menurut hitungan
distribusi frekuensi teoritik (diharapkan) dan menurut hitungan dengan
pendekatan empiris. Teknik pengujiannya yaitu menguji apakah ada perbedaan
yang nyata antara data yang diamati dengan data berdasarkan hipotesis nol (H0)
(Danapriatna dan Setiawan, 2005).
Uji Chi-Square dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan
distribusi yang telah dipilih dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang
dianalisis. Parameter Xh2 merupakan variabel acak. Parameter X2 yang digunakan
dapat dihitung dengan rumus:

Xh 2 =
Dimana : Xh2

∑
n

i =1

(Oi − Ei )2
Ei

.................................................... (12)

= parameter Chi-Square terhitung

G

= jumlah sub kelompok

Oi

= jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok i

Ei

= jumlah nilai teoritis pada sub kelompok i

(Suripin, 2004).
Cara memberikan interpretasi terhadap Chi-Square adalah dengan
menentukan df atau db (derajat kebebasan). Uji ini digunakan untuk data yang
variabelnya tidak dipengaruhi oleh varibel lain dan diasumsikan bahwa sampel
dipilih secara acak (Hartono, 2004).

Universitas Sumatera Utara

2. Uji Smirnov-Kolmogorov
Dalam statistika, uji smirnov-kolmogorov dipakai untuk membedakan dua
buah sebaran data yaitu membedakan sebaran berdasarkan data hasil pengamatan
sebenarnya dan populasi atau sampel yang diandaikan atau diharapkan. Nilainilai parameter populasi yang dipakai untuk menghitung frekuensi yang
diharapkan atau frekuensi teoritik ditaksir berdasarkan nilai-nilai statistik sampel.
Uji statistik ini dapat dirumuskan:
Dn = max { F0(x)-SN(x)} ……………………………. (13)
Dimana F0(x) menyatakan sebaran frekuensi kumulatif yaitu sebaran frekuensi
teoritik berdasarkan H0. Untuk setiap harga x, F0(x) merupakan proporsi harapan
yang nilainya sama atau lebih kecil dari x. SN(x) adalah sebaran frekuensi
kumulatif dari suatu sampel sebesar N pengamatan. Uji ini menitikberatkan pada
perbedaan antara nilai selisih yang terbesar (Wikipedia, 2006).
Chakravart, dkk, (1967), menyatakan bahwa uji smirnov-kolmogorov
dipergunakan untuk mengambil keputusan jika sampel tidak diperoleh dari
distribusi spesifik. Tujuannya untuk menguji perbedaan distribusi kumulatif dari
variabel kontinyu, sehingga merupakan test of goodness of fit. Uji smirnovkolmogorov (KS-tes) mencoba untuk memutuskan jika dua data berbeda secara
signifikan.
Menurut

Danapriatna dan Setiawan (2005), Uji smirnov-kolmogorov

digunakan untuk pengujian sampai dimana sebaran data tersebut berdasarkan
hipotesis. Uji ini ditegaskan berdasarkan H0: data mengikuti distribusi yang
ditetapkan, Ha: data tidak mengikuti distribusi yang ditetapkan.

Universitas Sumatera Utara

Intensitas Curah Hujan
Perhitungan debit banjir dengan metode rasional memerlukan data
intensitas curah hujan. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang
terjadi pada kurun waktu dimana air tersebut terkonsentrasi (Loebis, 1992).
Intensitas curah hujan dinotasikan dengan huruf I dengan satuan mm/jam.
Durasi adalah lamanya suatu kejadiaan hujan. Intensitas hujan yang tinggi
pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak
sangat luas. Hujan yang meliputi daerah yang luas, jarang sekali dengan intensitas
yang tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi cukup panjang. Kombinasi
dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi yang panjang jarang terjadi, tetapi
apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan ditumpahkan dari langit
(Sudjarwadi, 1987).
Kurva frekuensi intensitas-lamanya adalah kurva yang menunjukan
persamaan dimana t sebagai absis dan I sebagai ordinat. Kurva ini digunakan
untuk perhitungan limpasan (run off) dengan rumus rasional dan untuk
perhitungan debit puncak dengan menggunakan intensitas curah hujan yang
sebanding dengan waktu pengaliran curah hujan dari titik paling atas ke titik yang
ditinjau di bagian hilir daerah pengaliran itu (Sosrodarsono dan Takeda, 2003).
Analisis hubungan dua parameter hujan yang penting berupa intensitas dan
durasi dapat dihubungkan secara statistik dengan suatu frekuensi kejadiannya.
Penyajian secara grafik hubungan ini adalah berupa kurva Intensity-DurationFrequency (IDF) (Loebis, 1992).

Universitas Sumatera Utara

Sri Harto (1993), menyebutkan bahwa analisis IDF memerlukan analisis
frekuensi dengan menggunakan seri data yang diperoleh dari rekaman hujan. Jika
tidak tersedia waktu untuk mengamati besarnya intensitas curah hujan atau
disebabkan oleh karena alatnya tidak ada, dapat ditempuh cara-cara empiris
dengan mempergunakan rumus-rumus eksperimental seperti rumus Talbot,
Mononobe, Sherman dan Ishgura.
Menurut Loebis (1992), intensitas hujan (mm/jam) dapat diturunkan dari
data curah hujan harian (mm) empiris menggunakan metode mononobe, intensitas
curah hujan (I) dalam rumus rasional dapat dihitung berdasarkan rumus :
R  24 
I = 24  
24  t 

dimana: R

2/3

……………………………… (14)

= Curah hujan rancangan setempat (mm)

t

= Lamanya curah hujan (jam)

I

= Intensitas curah hujan (mm/jam)

Besar intensitas curah hujan tidak sama di segala tempat, hal ini
dipengaruhi oleh topografi, durasi dan frekuensi di tempat atau lokasi yang
bersangkut an. Ketiga hal ini dijadikan pertimbangan dalam membuat lengkung
IDF (IDF curve = Intensity-Duration Frequency Curve). Lengkung IDF ini
digunakan dalam metode rasional untuk menentukan intensitas curah hujan ratarata dari waktu konsentrasi yang dipilih (Sosrodarsono dan Takeda, 2003).

Universitas Sumatera Utara

Waktu Konsentrasi
Menurut Suripin (2004), waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan
oleh air hujan yang jatuh untuk mengalir dari titik terjauh sampai ke tempat
keluaran DAS (titik kontrol) setelah tanah menjadi jenuh. Dalam hal ini
diasumsikan bahwa jika durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi, maka setiap
bagian DAS secara serentak telah menyumbangkan aliran terhadap titik kontrol.
Salah satu metode untuk memperkirakan waktu konsentrasi adalah rumus yang
dikembangkan oleh Kirpich (1940) yang dapat ditulis sebagai berikut :
tc= 3,97 xL0, 77 xS −0,385 ………………………………... (15)
dimana: tc = Waktu konsentrasi dalam jam,
L = Panjang sungai dalam Km,
S = Kemiringan sungai dalam m/m.

Koefisien Limpasan
Menurut (Eripin, 2005), koefisien limpasan adalah persentase jumlah air
yang dapat melimpas melalui permukaan tanah dari keseluruhan air hujan yang
jatuh pada suatu daerah. Semakin kedap suatu permukaan tanah, maka semakin
tinggi nilai koefisien pengalirannya. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai
koefisien limpasan adalah: kondisi tanah, laju infiltrasi, kemiringan lahan,
tanaman penutup tanah dan intensitas hujan.
Besarnya aliran permukaan dapat menjadi kecil, terlebih bila curah hujan
tidak melebihi kapasitas infiltrasi. Selama hujan yang terjadi adalah kecil atau
sedang, aliran permukaan hanya terjadi di daerah yang impermabel dan jenuh di
dalam suatu DAS atau langsung jatuh di atas permukaan air. Apabila curah hujan

Universitas Sumatera Utara

yang jatuh jumlahnya lebih besar dari jumlah air yang dibutuhkan untuk
evaporasi, intersepsi, infiltrasi, simpanan depresi dan cadangan depresi, maka
barulah bisa terjadi aliran permukaan. Apabila hujan yang terjadi kecil, maka
hampir semua curah hujan yang jatuh terintersepsi oleh vegetasi yang lebat
(Kodoatie dan Sugiyanto, 2002).
Koefisien aliran permukaan (C) merupakan pengaruh tata guna lahan
dalam aliran permukaan, yakni bilangan yang menampilkan perbandingan antara
besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran
permukaan itu merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi fisik
suatu DAS. Nilai C berkisar antara 0 – 1. Nilai C = 0 menunjukkan bahwa semua
air hujan terintersepsi dan terinfiltrasi ke dalam tanah, sebaliknya untuk nilai C =
1 menunjukkan bahwa air hujan mengalir sebagai aliran permukaan. Pada DAS
yang baik harga C mendekati nol dan semakin rusak suatu DAS maka harga C
semakin mendekati satu (Kodoatie dan Syarief, 2005).
Nilai koefisien limpasan berdasarkan fungsi lahan menurut metode rasional
disajikan pada Tabel 2. Pada tabel tersebut koefisien limpasan yang diberikan
adalah menurut tata guna lahan dalam suatu daerah tertentu.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2. Koefisien limpasan berdasarkan fungsi lahan menurut Metode Rasional
Tata guna lahan
Pusat bisnis dan perbelanjaan
Industri
Perumahan kepadatan sedang – tinggi

Sawah
Kolam
Kebun campuran

Karakteristik
Penuh
20 rumah /Ha
30 rumah /Ha
40 rumah /Ha
60 rumah /Ha
Daerah datar
-

Koefisien Limpasan
0,9
0,8
0,48
0,55
0,65
0,75
0,15
0,20
0,10

Sumber :Haryono, 1999.

Hassing (1995) berpendapat bahwa cara penentuan faktor C yang
mengintegrasikan

nilai

yang

merepresentasikan

beberapa

faktor

yang

mempengaruhi hubungan antara hujan dan aliran, yaitu topografi, permeabilitas
tanah, penutup lahan, dan tata guna lahan. Nilai koefisien C merupakan kombinasi
dari beberapa faktor yang dapat dihitung berdasarkan Tabel 3 dibawah ini.
Tabel 3. Koefisien Aliran untuk Metode Rasional
Koefisien aliran C=Ct+Cs+Cv
Topografi

Ct

Tanah

Cs

Vegetasi

Cv

Datar

0,03

Pasir dan gravel

0,04

Hutan

0,03

Bergelombang

0,08

Lempung berpasir

0,08

Pertanian

0,11

Perbukitan

0,16

Lempung dan lanau

0,16

Padang rumput

0,21

Pegunungan

0,26

Lapisan batu

0,26

Perkebunan

0,40

Sumber: Hassing, 1995.

Universitas Sumatera Utara

Jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien
aliran permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS yang
dapat dihitung dengan persamaan berikut :

∑C A
n

CDAS =

i =1
n

i

∑A
i =1

i

..................................................................... (16)

i

dimana : Ai = luas lahan dengan jenis penutup tanah i
Ci = koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah i
n = jumlah jenis penutup lahan.
(Suripin, 2004).

Metode Rasional
Metode rasional adalah metode yang digunakan untuk memperkirakan
debit puncak (peak discharge). Metode ini telah lama digunakan oleh para peneliti
hingga saat ini. Ide yang melatarbelakangi metode rasional adalah jika curah
hujan dengan intensitas I

terjadi secara terus-menerus, maka laju limpasan

langsung akan bertambah sampai mencapai waktu konsentrasi Tc. Waktu
konsentrasi Tc tercapai ketika seluruh bagian DAS telah memberikan konstribusi
aliran di outlet. Laju masukan pada sistem adalah hasil curah hujan dengan
intensitas I pada DAS dengan luas A. Nilai perbandingan antara laju masukan
dengan laju debit puncak (Qp) yang terjadi pada saat Tc dinyatakan sebagai run
off coefficient (C) dengan nilai 0≤C≤1 (Chow, 1988). Pendugaan debit puncak
dengan menggunakan metode rasional merupakan penyederhanaan besaranbesaran terhadap suatu proses penentuan aliran permukaan yang rumit akan tetapi
metode tersebut dianggap akurat untuk menduga aliran permukaan dalam rancang

Universitas Sumatera Utara

bangun yang relatif murah, sederhana dan memberikan hasil yang dapat diterima
(reasonable) (Gunawan, 1991).
Rumus ini banyak digunakan untuk sungai-sungai biasa dengan daerah
pengaliran yang luas dan juga untuk perencanaan drainase daerah pengaliran yang
relatif sempit dan merupakan rumus tertua yang dan paling populer diantara
rumus empiris lainnya. Bentuk umum rumus rasional ini adalah sebagai berikut :
Q = 0,2778.C.I.A .................................................................... (17)
dimana: Q

= Debit banjir maksimum (m3/dtk)

C

= Koefisien pengaliran/limpasan

I

= Intensitas curah hujan rata-rata (mm/jam)

A

= Daerah pengaliran (km2)

Rumus ini memiliki arti yakni, jika terjadi curah hujan selama 1 jam dengan
intensitas 1 mm/jam dalam daerah seluas 1 km2, maka debit banjir sebesar
0,2778 m3/dtk dan melimpas selama 1 jam (Sosrodarsono dan Takeda, 2003).
Menurut Wanielista (1990), beberapa asumsi dasar untuk menggunakan
metode rasional adalah :
1.

Curah hujan terjadi dengan intensitas yang tetap dalam jangka waktu
tertentu, setidaknya sama dengan waktu konsentrasi.

2.

Limpasan langsung mencapai maksimum ketika durasi hujan dengan
intensitas tetap, sama dengan waktu konsentrasi.

3.

Koefisien run off dianggap tetap selama durasi hujan

4.

Luas DAS tidak berubah selama durasi hujan.

Universitas Sumatera Utara

METODOLOGI PENELITIAN

Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di DAS Bah Bolon, Kabupaten Simalungun.
Penelitian ini dimulai pada bulan Januari sampai dengan Maret 2008.

Bahan dan Alat
Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah berupa data
yaitu :
1. Data curah hujan selama 22 tahun (1985 – 2006) yang diperoleh dari PT.
Perkebunan Nusantara IV Unit Kebun Marihat dan Bah Jambi.
2. Data Kondisi DAS Bah Bolon yang diperoleh dari lembaga terkait.

Alat
Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Perlengkapan kerja seperti alat tulis, kalkulator, komputer.
2. Grafik Skala logaritma

Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode deskriptif yaitu metode yang
mengembangkan data sekunder yang telah ada dengan cara sistematik untuk
memperoleh debit puncak Sungai Bah bolon .

27
Universitas Sumatera Utara

Pelaksanaan Penelitian
Tahapan pelaksanaan penelitian sebagai berikut :
1. Menentukan curah hujan harian maksimum untuk tiap-tiap tahun data pada
kedua stasiun hujan (Marihat dan Bah Jambi), serta menentukan waktu
kejadiannya masing-masing (tanggal-bulan tahun)
2. Mencari curah hujan pada stasiun hujan lain pada waktu kejadian yang
sama dan dilakukan pada kedua stasiun hujan satu sama lain sehingga
diperoleh 44 data curah hujan .
3. Dari 44 data yang diperoleh ditentukan curah hujan tertinggi dalam setiap
tahunnya pada kedua stasiun tersebut sehingga diperoleh data sebanyak
22 data sesuai dengan jumlah tahun kejadian.
4. Menentukan parameter statistik dari data yang telah diurutkan dari kecil ke
besar yaitu Mean X , Standard Deviation S, Coefisient of Variation Cv,
Coefisient of Skweness Cs, Coefisient of Kurtosis Ck.
5. Menentukan jenis distribusi yang sesuai berdasarkan parameter statistik
yang ada.
6. Melakukan pengujian Chi-square dan Smirnov Kolmogorov untuk
mengetahui apakah distribusi yang dipilih sudah tepat.
7. Menghitung besaran hujan rancangan berdasarkan jenis distribusi yang
terpilih untuk kala ulang tertentu.
8. Menentukan intensitas curah hujan harian dengan metode Mononobe
R  24 
dalam kala ulang tertentu dengan rumus I = 24  
24  t 

2/3

.

Universitas Sumatera Utara

9. Mengitung nliai koefisien limpasan (C) berdasarkan data fungsi lahan

∑C A
n

dengan rumus : CDAS =

i =1
n

i

∑A
i =1

i

i

10. Penggambaran lengkung identitas curah hujan harian dengan kala ulang
tertentu pada kurva IDF
11. Menghitung debit puncak dengan rumus : Qp = 0,2778.C.I.A
Pengolahan Data
1. Menghitung nilai-ni