KATA PENGANTAR - Analisis Hidrograf Satuan Sintetik di DAS Wampu Kab. Langkat

  

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum.Wr.Wb.

  Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

  Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah “Analisis Hidrograf Satuan Sintetik di DAS Wampu Kab. Langkat”.

  Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

  1. Ibunda saya Painem. Spd dan Ayahanda saya Drs. Reflin Nasution tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat.

  2. Kedua adik saya tercinta, Asyifah Regina Finkan Nasution dan Pristia Juli Astuti Nasution yang selalu mendoakan dan mendukung saya.

  3. Bapak Ir. Syahrizal, MT dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Koordinator Teknik Sumber Daya Air Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  6. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  7. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  8. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc dan Bapak Ir. Alferido Malik, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

  9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  10. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Mas Bandi, Bang Edi dan Bang Amin).

  11. Pak Arisman Hidrologi, Kak Dewi, dan Bg Diva di BWSS II yang sudah sangat membantu seluruh data debit observasi di DAS Wampu.

  12. Pak Manat Panggabean di BMKG Sampali yang sudah membantu seluruh data Curah Hujan di Tugas Akhir ini.

  13. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, Berry, Alfrendi, M. Hafiz ,Riza , Fadil, Aris, Imam, Muazzi, Dedial, Khatab, Khaidir, Ahmad, Deni, Indra, Maulana, Fadlan, Arifin, Galih, Roemanto, Sam, Boy, Johan, Topan, Ibnu, Harry Ucup, Ozi, dan adik- adik angkatan 2011 serta teman-teman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

  14. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

  Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

  Medan, Desember 2014 Penulis,

  Rahmad Siddik Nst 08 0404 028

  

DAFTAR ISI

  2.1.2 Distribusi Frekuensi Curah Hujan ....................................................... 13

  3.2 Rancangan Penelitian .................................................................................. 32

  3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................................... 32

  BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 32

  2.2.3 Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I .................................................... 27

  2.2.2 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ................................................... 25

  2.2.1 Hidrograf Satuan Sintetik Snyder ....................................................... 21

  2.2 Hidrograf Satuan Sintetik ........................................................................... 21

  2.1.4 Uji Smirnov Kolmogorof .................................................................... 20

  2.1.3 Uji Distribusi Frekuensi Curah Hujan ................................................ 16

  2.1.1 Curah Hujan ........................................................................................ 10

  Halaman

  2.1 Hidrologi ..................................................................................................... 7

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 7

  1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 5

  1.5 Pembatasan Masalah ................................................................................... 4

  1.4 Manfaat ....................................................................................................... 4

  1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 3

  1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 3

  1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1

  BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

  ABSTRAK .............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii DAFTAR ISI........................................................................................................... v DAFTAR TABEL .................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. ix DAFTAR NOTASI................................................................................................. x

  3.3 Sistematika Penulisan ................................................................................. 35

  3.4 Pelaksanaan Penelitian ................................................................................ 36

  3.5 Variabel yang Diamati ................................................................................ 37

  BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ............................................. 38

  4.1 Analisa Hidrologi ........................................................................................ 38

  4.1.1 Curah Hujan Harian Maksimum ......................................................... 38

  4.1.2 Penentuan Pola Distribusi Hujan ........................................................ 41

  4.1.2.1 Parameter Statistik Sebaran Normal............................................ 42

  4.1.2.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal .............................. 44

  4.1.2.3 Analisis Curah Hujan Dengan Distribusi Log Pearson III .......... 46

  4.1.2.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel..................................... 48

  4.2 Analisa Hidrologi ........................................................................................ 50

  4.2.1 Analisa Frekuensi Curah Hujan .......................................................... 50

  4.2.2 Jenis Distribusi .................................................................................... 52

  4.2.3 Uji Sebaran Smirnov-Kolmogorov ..................................................... 53

  4.2.4 Koefisien Pengaliran ........................................................................... 56

  4.2.5 Perhitungan Intensitas Hujan Jam-jaman ............................................ 57

  4.3 Hidrograf Satuan Sintetik ........................................................................... 60

  4.3.1 Hidrograf Satuan Sintetik Snyder ....................................................... 60

  4.3.2 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ................................................... 70

  4.3.3 Hidrograf Satuan Sintetik Gamma-I ................................................... 81

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 93

  5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 93

  5.2 Saran ........................................................................................................... 94

  DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 95 LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss .................................................................. 13Tabel 2.2 Nilai K untuk Distribusi Log Normal ...................................................... 14Tabel 2.3 Nilai K untuk distribusi Log-Pearson III ................................................. 16Tabel 2.4 Standar Deviasi (Yn) untuk distribusi Gumbel........................................ 18Tabel 2.5 Reduksi Variat (Y ) sebagai fungsi periode ulang Gumbel ................... 19

  Tr

Tabel 2.6 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk distribusi Gumbel .......................... 19Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Teluk .............................. 39Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Perdamean ...................... 40Tabel 4.3 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Padang Brahrang ............ 40Tabel 4.4 Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan ............................................... 41Tabel 4.5 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal .................................................. 42Tabel 4.6 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal ...................... 43Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal .............................. 44Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal ............... 44Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Pearson III ........................ 46Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Pearson III ....... 47Tabel 4.11 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel .................................. 48Tabel 4.12 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel .................... 49Tabel 4.13 Analisa Frekuensi Curah Hujan ............................................................. 50Tabel 4.14 Uji parameter statistik untuk menentukan jenis sebaran ....................... 52Tabel 4.15 Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov .................................................. 54Tabel 4.16 Nilai D kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov-Kolmogorov ................. 55Tabel 4.17 Nilai Koefisien Run Off (C) .................................................................. 56Tabel 4.18 Analisa Perhitungan Intensitas dan Waktu Konsentrasi ........................ 58Tabel 4.19 Parameter Untuk Menghitung HSS Snyder ........................................... 60Tabel 4.20 Tabel Hasil Perhitungan HSS Snyder .................................................... 63Tabel 4.21 Zona Penggunaan Lahan DAS Wampu ................................................. 71Tabel 4.22 Nilai Koefisien Pengaliran di DAS Wampu .......................................... 72Tabel 4.23 Parameter Untuk Menghitung HSS Nakayasu....................................... 73Tabel 4.24 Hujan Efektif Daerah Pengaliran ........................................................... 73Tabel 4.25 Tabel Hasil Perhitungan HSS Nakayasu ............................................... 77Tabel 4.26 Parameter untung menghitung HSS Gamma I ....................................... 81Tabel 4.27 Tabel Hasil Perhitungan HSS Gamma I ................................................ 83Tabel 4.28 Perbandingan Metode Hidrograf ........................................................... 86

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 1.1 Peta DAS Wampu ................................................................................ 2Gambar 2.1 Siklus Hidrologi ................................................................................... 9Gambar 2.2 Poligon Thiessen pada DAS ................................................................ 11Gambar 2.3 Peta Isyohet .......................................................................................... 12Gambar 2.4 Model Hidrograf Nakayasu .................................................................. 26Gambar 2.5 Model Parameter Karakteristik DAS Metode Gamma I ...................... 28Gambar 3.1 Tahapan Rencana Pelaksanaan Tugas Akhir ....................................... 34Gambar 4.1 Peta Lokasi Stasiun Hujan pada DAS Wampu .................................... 38Gambar 4.2 Grafik Intensitas Curah Hujan ............................................................. 59Gambar 4.3 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Snyder ............................................. 69Gambar 4.4 Peta Daerah Aliran Sungai Wampu ..................................................... 70Gambar 4.5 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ........................................ 80Gambar 4.6 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I ......................................... 85Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Hidrograf Satuan................................................ 92

DAFTAR NOTASI

  X T = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dalam periode ulang T tahunan K T =Faktor frekuensi (nilai variabel reduksi Gauss) X =Nilai varian pengamatan Y

  T

  =Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan Y = Nilai rata-rata hitung variat S = Deviasi standar nilai variat X = Harga rata-rata sampel Y n =Reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data ke-n S

  n

  =Reduced standard deviation, yang tergantung pada jumlah sample/data ke-n Y Tr =Reduced variated I = Intensitas Hujan (mm/jam) R

  24 = Curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm)

  Q p = Debit puncak banjir (debit maksimum) (m

  3

  /detik) C = Koefisien aliran Permukaan A = Luas daerah Pengaliran (Km

  2 ).

  t c = Waktu Konsentrasi (jam) t o =Inlet time ke saluran terdekat (menit) n = Angka kekasaran manning L = panjang aliran utama L c = panjang aliran utama dari titik berat DAS ke pelepasan DAS (km) V = Kecepatan aliran didalam saluran (m/detik) R = Jari-jari hidraulis (m) S = Kemiringan Dasar Saluran n = Koefisien kekasaran Manning m = Koefisien kekasaran, harganya tergantung jenis bahan saluran T

  p

  = Tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai puncak banjir t

  g

  = waktu konsentrasi hujan T0,3

  = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit Ro = hujan satuan (mm) α

  = parameter hidrograf qp = puncak hidrograf satuan (m3/det/mm/km2) tp = waktu mulai titik berat hujan sampai debit puncak (mm) Tb = waktu dasar hidrograf (jam) TR = waktu naik hidrograf K = tampungan (jam)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Hidrograf Satuan Sintetis merupakan suatu metode yang digunakan untuk memperkirakan penggunaan konsep hidrograf satuan dalam suatu perencanaan pada daerah yang data observasi debitnya kurang atau tidak tersedia. Berdasarkan cara-cara untuk mendapatkan hidrograf satuan pengamatan, diperlukan serangkaian data antara lain data tinggi muka air (rekaman AWLR), data pengukuran debit, data hujan harian dan data hujan jam-jaman dari ARR.

  Sungai Wampu adalah salah satu sungai besar dengan panjang sekitar 127 km yang terdapat di Sumatra Utara. Sungai ini terletak di dua kabupaten dimana bagian hulu terletak di Kabupaten Karo dan lintasannya melalui Kabupaten Langkat dan bermuara di kawasan Suaka Margasatwa Karang Gading Langkat Timur Laut. Sungai inilah yang menjadi bahan untuk melakukan pengamatan karena pada sebagian kawasan tidak tersedia pengukuran- pengukuran langsung mengenai hidrograf banjirnya.

  Untuk membuat hidrograf banjir pada sungai-sungai yang tidak ada atau sedikit sekali dilakukan pengamatan (observasi) hidrograf banjirnya, maka perlu dicari karakteristik atau parameter daerah pengaliran tersebut terlebih dahulu. Karakteristik atau parameter tersebut antara lain waktu untuk mencapai puncak hidrograf, lebar dasar, luas, kemiringan, panjang alur terpanjang, koefisien limpasan dan sebagainya. Untuk sungai-sungai yang tidak mempunyai hidrograf banjir pengamatan biasanya digunakan hidrograf-hidrograf sintetis yang telah dikembangkan di negara-negara lain, yang parameter-parameternya harus disesuaikan terlebih dahulu dengan karakteristik daerah pengaliran yang ditinjau. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) yang telah dikembangkan oleh para pakar antara lain HSS Snyder, HSS Nakayasu, HSS SCS, HSS Gama I, HSS Limantara dan lain-lain. Berikut ini merupakan Gambar (1.1) Peta DAS Wampu.

Gambar 1.1 Peta DAS Wampu

1.2 Perumusan Masalah

  Secara umum perumusan masalah pada tugas akhir ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

  1. Perlunya analisa hujan jam-jaman untuk parameter pendukung Hidrograf Satuan Sintetik (HSS).

  2. Penggunaan metode Hidrograf Satuan Sintetik sebagai cara praktis dalam menentukan debit banjir DAS Wampu.

  3. DAS Wampu adalah Daerah Aliran Sungai di Sumatera Utara dimana dibagian hilir sungai terjadi peningkatan jumlah penduduk yang pesat yang menyebabkan terjadinya perubahan tata guna lahan sehingga berpotensi banjir.

1.3 Tujuan Penelitian

  Adapun tujuan dari tugas akhir saya ini adalah sebagai berikut: 1. Memperoleh model Hidrograf Satuan Sintetik yang paling sesuai dan mendekati data observasi pada DAS Wampu.

2. Mengetahui parameter-parameter yang menunjang akurasi Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) yang sesuai pada DAS Wampu.

1.4 Manfaat

  Manfaat penulisan Tugas Akhir Analisis Hidrograf Satuan Sintetik di DAS Wampu Kabupaten Langkat adalah: 1.

  Dapat membantu pemerintah terkait yang menangani permasalahan debit puncak banjir di DAS Wampu.

2. Mendapat pengalaman dan wawasan terhadap penulis sendiri tentang analisis debit puncak banjir pada Daerah Aliran Sungai.

  3. Hasil pada Tugas Akhir ini diharapkan bisa menjadi acuan praktis tanpa survey langsung ke lapangan dalam menentukan debit puncak banjir khususnya untuk Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

1.5 Pembatasan Masalah

  Agar pembahasan tugas akhir ini tidak terlalu meluas sehingga dapat mengaburkan masalah yang sebenarnya maka perlu dibuat pembatasan masalah. Adapun permasalahan yang akan dibahas antara lain: 1.

  Penggunaan data curah hujan 10 tahun terakhir untuk perhitungan debit banjir sungai Wampu berdasarkan analisis hidrologi.

  2. Penelitian berada di DAS Wampu Kabupaten Langkat Sumatera Utara.

  3. Curah hujan dianggap merata pada seluruh bagian wilayah DAS.

  4. Analisis distribusi hujan yang digunakan merupakan distribusi frekuensi.

  5. Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) yang digunakan untuk menganalisis DAS Wampu adalah:

• HSS Snyder • HSS Nakayasu • HSS Gama I 6.

  Analisis perbandingan penggunaan model hidrograf satuan sintetik yang diterapkan dengan data debit observasi di DAS Wampu (data debit puncak banjir dari BWSS II sebagai perbandingan yang sesuai).

1.6 Sistematika Penulisan

  Adapun tahapan sistematika penulisan tugas akhir ini :

Bab I Pendahuluan Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi tinjauan

  umum, latar belakang, ruang lingkup permasalahan, pembatasan masalah, tujuan, manfaat ,dan sistematika penulisan.

  Bab II Tinjauan Pustaka Bab ini menguraikan tentang teori yang berhubungan dengan penelitian agar dapat

  memberikan gambar model dan metode analisis yang akan digunakan dalam menganalisa masalah.

  Bab III Metodologi Penelitian dan Karakteristik Lokasi Penelitian Bab ini menguraikan tentang metode yang akan digunakan dan rencana kerja dari penelitian serta mendeskripsikan lokasi penelitian. Bab IV Analisis Pembahasan Bab ini merupakan analisa tentang permasalahan, evaluasi, dan perhitungan terhadap masalah yang ada di lokasi penelitian. Bab V Kesimpulan dan Saran Merupakan kesimpulan dari butir-butir kesimpulan hasil analisa dan pembahasan

  yang telah dilakukan. Kesimpulan juga disertai dengan rekomendasi saran yang ditujukan untuk penelitian selanjutnya atau untuk penerapan hasil penelitian di lapangan.