Pedoman Studi Kelayakan Hirdologi Buku 2A

DIREKTORAT JENDERAL LISTRIK DAN PEMANFAATAN ENERGIDEPARTEMEN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

Integrated Microhydro Development and Application ProgramIMIDAP

2009

BUKU 2 A

PEDOMAN

STUDI KELAYAKAN HIDROLOGI

IMIDAP-P-022-2010


Integrated Microhydro Development and Application ProgramIMIDAP

2009

BUKU 2A

PEDOMAN STUDI KELAYAKAN

HIDROLOGI

IMIDAP-P-022-2010

Cetakan : 1 2 3 4 5

TIM PENYUSUN

BUKU 2A

STUDI KELAYAKAN HIDROLOGIPEDOMAN

Adhy Kurniawan Universitas Gadjah Mada

Agus Irfan Gunawan PT. Wiratman and Associates

Agus Maryono Universitas Gadjah Mada

Arfie Ikhsan P3T KEBT – Departemen ESDM

Armi Susandi Institut Teknologi Bandung

Arie Sudaryanto Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

Benny FD P3T KEBT – Departemen ESDM

Chandra Adriawan IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM

Chayun Boediyono Yayasan Bina Lingkungan Hidup

Christian Mamesah P4TK BMTI – TEDC, Depdiknas

Dadan Kusdiana Direktorat Jenderal LPE, Departemen ESDM

Djoko Winarno Masyarakat Energi Terbarukan Indonesia

Eddy Permadi CV. Cihanjuang Inti Teknik

Faisal Rahadian Asosiasi Hidro Bandung

Ifnu Setyadi PT. Pro Rekayasa

Nota Effiandi Politeknik Negeri Padang

Machfud UNDP – Environment Unit

Marhento Wintolo P3T KEBT – Departemen ESDM

Mochammad Ainul Yaqin IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM

Mukmin Atmoprawiro Institut Teknologi Bandung

Kusetiadi Rahardjo PT. Heksa Prakarsa Teknik

Ronggo Kuncahyo IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM

Sentanu Asosiasi Hidro Bandung

Suhendrik Hanwar Politeknik Negeri Padang

Undang Sofyansori PT. Tata Guna Patria

Yanto Wibowo Puslitbang Air – Departemen PU

Zendra Permana Zen IMIDAP – DJLPE, Departemen ESDM

Zulkarnaen Pusdiklat KEBT – Departemen ESDM

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

iii

KATA PENGANTAR

Buku pedoman ini dimaksudkan untuk memberikan panduan kepada

pemerintah provinsi dan atau kabupaten/kota dalam menyusun dan

menilai studi kelayakan yang dibuat inisiator dalam upaya memenuhi

kaidah dan asas kelayakan dari berbagai aspek. Selanjutnya studi

kelayakan tersebut diajukan untuk mendapat alokasi pembiayaan baik

anggaran pendapatan dan belanja negara (APBN) maupun anggaran

pendapatan dan belanja daerah (APBD) tingkat provinsi dan atau

kabupaten/kota.

Selain pemerintah provinsi dan kabupaten/kota, buku pedoman ini dapat

menjadi acuan bagi investor atau pihak yang berkepentingan dengan

pengembangan energi listrik tenaga mikrohidro.

Pedoman teknis ini bersifat dinamis sehingga secara periodik dapat

ditinjau kembali dan disesuaikan dengan kemajuan teknologi yang ada.

Pemerintah atau badan lainnya yang ditunjuk Pemerintah diharapkan

selalu dapat meninjau kembali pedoman teknis ini, pemberlakuannya

serta perubahan yang diperlukan.

Selain itu pedoman teknis ini bersifat tidak mengikat, diperlukan peran

aktif dari pemilik , perencana dan pabrikan serta pelaksana. Peran

paling penting adalah pada pemilik dimana peran pengawasan

langsung berada.

Sifat paling penting dari pedoman teknis ini adalah tidak membatasi

perkembangan mikrohidro dan menjadi eksklusif namun sebaliknya

pedoman teknis ini tidak memberikan kelonggaran yang berlebihan

sehingga meninggalkan kualitas yang diperlukan untuk keberlanjutan

project

project

v

suatu pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH).

Terima kasih diucapkan kepada seluruh pihak atas kerjasamanya dalam

penyusunan buku pedoman ini dan tim penyusun menyampaikan

permohonan maaf apabila terdapat hal yang kurang. Masukan dan saran

untuk penyempurnaan buku pedoman ini masih diharapkan dari seluruh

pihak.

vi

BUKU 2A


HIDROLOGI

DAFTAR ISI

Tim Penyusun

Pemilihan Lokasi PLTMH

Prediksi dan Perhitungan

Potensi Aliran

Bab 4 Penyusunan Laporan

Studi Kelayakan Hidrologi

Daftar Pustaka

Lampiran

................................................................... iii

Lingkup Kegiatan Studi ............

Kriteria Kelayakan ............

Pengertian Hidrologi ........…........................ 5

Skema Sistem PLTMH

Faktor Curah Hujan dalam

Pemilihan Lokasi PLTMH

2.4. Pemilihan Potensi Aliran

Berdasarkan Debit Air ................................. 9

Analisis Debit Andalan

Pengukuran Debit

Secara Langsung

3.3. Pengukuran Debit

Secara Langsung …..................................... 28

……...................... 48

................................................................. 50

.......................................................................... 53

Kata Pengantar

Daftar Isi

Daftar Gambar

Daftar Tabel

Daftar Lampiran

Bab 1 Pendahuluan

Bab 2

Bab 3

................................................................ v

.......................................................................... vii

................................................................ ix

..................................................................... xi

.............................................................. xii

……………….............................. 1

1.1. Umum ………............................................. 1

1.2. Maksud dan Tujuan .................................... 2

1.3. ................... 2

1.4. …........…........... 3

.............................. 5

2.1.

2.2. .....…........................ 7

2.3.

............................ 7

……............................................ 10

3.1. ………...................... 11

3.2.

…..................................... 25

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 : Rangkaian Buku Pedoman Studi Kelayakan PLTMH

Gambar 2 : Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro

Gambar 3 :

Gambar 4 :

Tahap Pelaksanaan Analisis Hidrologi

Poligon Thiessen Daerah Tangkapan Air

Gambar 5 : Contoh Daerah Tangkapan Air

Gambar 6 : Diagram Alir Analisis Metode Mock

Gambar 7 : Diagram Alir Analisis Metode NRECA

Gambar 8 : Diagram Alir Analisis Model Tangki

Gambar 9 : Contoh Grafik Debit

Gambar 10 : Contoh

Gambar 11 : Contoh Alat Ukur Kecepatan

Gambar 12 : Kedalaman Pengukuran

Gambar 13 : Penampang Pengukuran Vertikal

Gambar 14 : Contoh Pembagian Segmen Pengukuran Debit

Gambar 15 : Diagram Alir Pemilihan Metode Analisis Banjir

Gambar 16 : Contoh Peta

Gambar 17 : Parameter Daerah Tangkapan Air dalam Metode Gama I

Gambar 18 : Hidrograf Satuan Metode Gama I

Gambar 19 : Hidrograf Satuan Metode Nakayasu

Gambar 20 : Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro

Flow Duration Curve

Propeller

Isohyet

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1 : Jenis Penutup Lahan menurut US (1980)

Tabel 2 :

Tabel 3 :

Forest Service

Nilai Kn dalam Pengujian

Hubungan Intensitas Curah hujan dan Durasi Hujan

Outlier

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 : Contoh Data Klimatologi

Lampiran 2 : Koefisien Temperatur Analisis Penman

Lampiran 3 : Koefisien Kelembaban Relatif Analisis Penman

Lampiran 4 : Koefisien Angin Analisis Penman

Lampiran 5 : Koefisien Penyinaran Matahari

Lampiran 6 : Koefisien Koordinat Analisis Penman

Lampiran 7 : Contoh Hasil Analisis Evapotranspirasi Metode Penman

Lampiran 8 : Contoh Hasil Analisis Debit Bulanan Metode Mock

Lampiran 9 : Contoh Hasil Analisis Debit Bulanan Metode Mock

Lampiran 10 : Contoh Hasil Debit Andalan 80% Kering

Lampiran 11 : Contoh Formulir Pencatatan Hasil Pengukuran Debit

Lampiran 12 : Contoh 1 Pencatatan Hasil Pengukuran Debit

Lampiran 13 : Contoh 2 Pencatatan Hasil Pengukuran Debit

Lampiran 14 : Contoh Pemeriksaan Data

Lampiran 15 : Contoh 1 Proses Analisis Frekuensi

Lampiran 16 : Contoh 2 Proses Analisis Frekuensi

Lampiran 17 : Contoh Hasil Analisis Debit Banjir Metode Gama I

Lampiran 18 : Contoh Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Metode Gama I

Lampiran 19 : Contoh Hasil Analisis Debit Banjir Metode Nakayasu

Lampiran 20 : Contoh Grafik Satuan Sintetik Metode Nakayasu

Lampiran 21 : Contoh Hasil Analisis Debit Banjir Metode Snyder

Aleksejev

Lampiran 22 : Contoh Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Metode Snyder

Alkesejev

Outler

xiii

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Umum

Pedoman studi kelayakan ini merupakan rangkaian terpadu lingkup

kegiatan dan pemberian kriteria penilaian kualitatif dan kuantitatif suatu

lokasi potensi pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) mulai dari

tahap awal, studi potensi, pemilihan spesifikasi teknis komponen peralatan

yang sesuai hingga penyusunan laporan studi kelayakan.

Pedoman studi kelayakan ini terdiri dari beberapa buku, sebagaimana

ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Rangkaian Buku Pedoman Studi Kelayakan PLTMH

1

1.2. Maksud dan Tujuan

1.3. Lingkup Kegiatan Studi

Studi kelayakan ini dimaksudkan untuk memastikan dan meyakinkan

kepada berbagai pihak, bahwa tinjauan hidrologi dalam pembangunan

mikrohidro yang akan dilaksanakan mampu beroperasi secara

berkelanjutan dan sesuai dengan estimasi daya yang diharapkan.

Tujuan studi kelayakan ini untuk mendapatkan beberapa parameter yang

akan digunakan dalam perencanaan pembangunan mikrohidro, antara

lain :

a. Debit andalan yang akan menjadi dasar perencanaan bangunan

dan penentuan jenis turbin.

b. Debit banjir sebagai dasar rencana bangunan utama dan

parameter keamanan seluruh bangunan pembangkit listrik tenaga

mikrohidro.

c. Studi tentang konservasi daerah tangkapan air

yang berpengaruh terhadap stabilitas debit andalan.

d. Analisis keseimbangan air dalam penggunaan air

di luar pembangkit mikrohidro.

Data dan informasi yang diperlukan dalam studi kelayakan hidrologi

mencakup survai teknis kondisi aliran meliputi topografi daerah dan

analisis daerah tangkapan air yang mendapatkan

limpahan aliran, curah hujan dalam kurun waktu tertentu, dalam

mendukung rencana pembangunan PLTMH sehingga menghasilkan daya

terbangkit sesuai rencana tersebut.

Survai data teknis ini perlu dilakukan untuk mendapatkan informasi

(catchment area)

(water balance)

(catchment area)

2

BUKU 2A


HIDROLOGI

terutama tentang kondisi-kondisi alam yang terjadi di sekitar lokasi potensi

PLTMH, sebagaimana pengukuran detail pada data hidrologi dalam area

aliran di sekitar wilayah alternatif pilihan untuk pembangunan PLTMH

sehingga perhitungan yang dilakukan memberikan daya dukung dalam

operasi mesin PLTMH.

Studi hidrologi meliputi pengumpulan informasi tentang

a. Debit aliran di sungai dan atau saluran dimana lokasi PLTMH

direncanakan akan dibangun.

b. Pengukuran dan survai data aliran secara langsung dengan

penentuan , debit, sifat , kondisi aliran dan pengambilan

contoh sedimen.

c. Hasil pencatatan data curah hujan dan sebaran curah hujan di

sekitar daerah tangkapan air.

d. Analisis debit banjir, debit minimum dan penempatan posisi atau

elevasi bangunan utama, saluran dan bangunan lainnya serta

rumah pembangkit yang aman terhadap debit banjir.

Kriteria kelayakan adalah standar minimum yang dimiliki secara alamiah

pada suatu lokasi potensi PLTMH, dimana lokasi potensi memiliki kondisi

alami hidrologi sebagai berikut.

a. Terdapat aliran air di sungai dan atau saluran. Aliran di

sungai atau saluran tersebut mempunyai debit yang mencukupi

debit desain turbin.

b. Ketersediaan aliran air sungai dan atau saluran sepanjang tahun

baik musim hujan maupun kering, maksimal 3-4 bulan kering

head

(on stream)

1.4. Kriteria Kelayakan

BUKU 2A


HIDROLOGI

3

dalam 1 tahun dan bulan-bulan lainnya dalam keadaan basah.

Bulan kering yang dimaksud di sini adalah musim kemarau yang

sama sekali atau sangat sedikit turun hujan. Bulan basah adalah

musim penghujan yang banyak turun hujan atau terdapat hujan

lebat pada bulan tersebut.

4

BUKU 2A


HIDROLOGI

BAB 2

PEMILIHAN LOKASI PLTMH

2.1. Pengertian Hidrologi

Hidrologi merupakan ilmu yang berkaitan dengan sifat, fenomena, dan

distribusi air di muka bumi khususnya distribusi air di daratan. Tidak

terkecuali dalam program pembangunan mikrohidro yang akan

dilaksanakan di berbagai wilayah, aliran air merupakan bagian yang

penting dalam kehidupan, terutama lingkungan sekitar yaitu masyarakat

yang berhubungan langsung dengan aliran air.

Kondisi hidrologi, dalam hal ini meliputi potensi debit dan curah hujan

dimana termasuk di dalamnya tentang perubahan iklim, menjadi

parameter rujukan yang diperlukan untuk pengembangan mikrohidro.

Kondisi ini secara alami sangat mempengaruhi skema pembangunan

sistem PLTMH, dengan demikian pemilihan lokasi PLTMH dan

memastikan kelayakan pembangunan PLTMH yang telah direncanakan.

Faktor utama yang menjadi persoalan adalah semakin meningkatnya

pembukaan lahan baru untuk tegalan dan kebutuhan lain di sekitar areal

pembangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) terutama di

daerah atau areal konservasi dan areal kawasan penyangga atau

yang semakin intensif setiap tahunnya. Hal ini akan menjadi acuan

untuk penghitungan ketersediaan air hingga dalam kurun waktu tertentu

ke masa depan.

Hal yang perlu diperhatikan bahwa kondisi hidrologi yang kurang layak,

berakibat kurangnya debit aliran akan mempengaruhi efisiensi dan daya

yang dihasilkan. Termasuk dalam hal ini kondisi hidrologi yang beresiko

forest

cover

5

tinggi seperti curah hujan yang berfluktuasi terlalu tinggi dan ekstrim serta

potensi perubahan iklim akan menjadi hambatan serta berdampak pada

peningkatan biaya dalam persiapan maupun pengolahan PLTMH yang

direncanakan.

Lokasi pembangkit dengan aliran yang konsisten sebagai modal utama

untuk menempatkan komponen dalam rangkaian pembangunan PLTMH

menjadi sangat penting, untuk itu diperlukan survai untuk mendapatkan

data yang mendukung kondisi aliran yang akan dipilih sebagai lokasi

pembangkit yang dibangun. Lokasi dipilih untuk PLTMH adalah pada

sungai atau saluran yang berkarakteristik sebagai berikut.

a. Terjamin ketersediaan airnya.

b. Aliran relatif stabil atau variasi perbedaan debit cukup kecil.

c. Banjir terbesar yang pernah terjadi tidak berpotensi merusak

bangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) dengan

semua komponennya.

d. Pengaruh aliran terhadap pengikisan sungai atau saluran dapat

diminimalisir secara teknis.

e. Lokasi saluran pembuang dan saluran pembuang

tidak menimbulkan dampak merugikan.

Bab ini akan membantu menjelaskan pemilihan lokasi berdasarkan

pengukuran potensi hidrologi di sekitar daerah tangkapan air, sehingga

didapatkan daya dukung potensi pembangunan PLTMH yang paling

optimal, berkualitas dengan biaya pembangunan dan pengelolaan yang

paling efisien.

(tail race)

(spillway)

6

BUKU 2A


HIDROLOGI

2.2. Skema Sistem PLTMH

2.3. Faktor Curah Hujan dalam Pemilihan Lokasi PLTMH

Lokasi yang berpotensi menjadi alternatif pembangunan pembangkit

energi listrik mikrohidro dapat dipetakan sebagai suatu skema sistem yang

terdiri dari beberapa komponen pendukung kondisi hidrologi, selain faktor

perubahan iklim sebagai bagian yang mempengaruhi kondisi aliran dalam

jangka panjang, curah hujan sebagai daya dukung aliran, termasuk

komponen utamanya adalah debit dan . Sebagai paramater

penentuan kelayakan hidrologi aliran.

Curah hujan merupakan faktor utama yang akan menentukan kondisi

daerah aliran yang akan digunakan sebagai lokasi pembangkit

mikrohidro. Data tentang sebaran curah hujan di sekitar atau di daerah

tangkapan air akan memberikan informasi aliran sungai dan atau saluran

head

Gambar 2. Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro

BUKU 2A


HIDROLOGI

7

secara signifikan untuk memprediksi jumlah air yang cukup untuk

memudahkan perencanaan pembangkit mikrohidro.

Beberapa prediksi dan perhitungan yang menjadi pertimbangan dalam

memilih lokasi yang memiliki aliran untuk mendukung perencanaan

pembangkit PLTMH, antara lain

a. Pengumpulan data curah hujan.

Pemilihan lokasi PLTMH sangat mempertimbangkan daerah

tangkapan air. Lokasi aliran yang dipilih mempunyai simpanan air

cukup, hal ini bisa diperhitungkan dan diprediksikan berdasarkan

simpanan air di daerah hulu tangkapan air berdasarkan curah

hujan yang terjadi di daerah tangkapan air.

b. Penghitungan berdasarkan curah hujan rata-rata.

Beberapa daerah tangkapan air yang dipilih tidak memiliki data

yang cukup untuk dijadikan rujukan dalam menentukan

ketersediaan air. Kondisi ini menggunakan data hujan rata-rata

untuk memprediksikan ketersediaan air.

c. Penghitungan berdasarkan estimasi area sebaran hujan.

Daerah tangkapan air yang mempunyai data lengkap akan

menjadi lebih mendukung jika data yang didapatkan diestimasikan

berdasarkan data curah hujan serta sebaran data hujan yang

terjadi di sekitar daerah tangkapan air.

d. Memanfaatkan fasilitas informasi hidrologi.

Pemanfaatan ini dapat dipertimbangkan untuk efisiensi biaya

pelaksanaan survai, meski untuk pengamatan dilakukan untuk

mendapatkan data ini dibutuhkan pemahaman yang lebih baik

untuk mendapatkan daerah aliran yang mempunyai kondisi yang

8

BUKU 2A


HIDROLOGI

BAB 3

PREDIKSI DAN PERHITUNGAN POTENSI ALIRAN

Pemilihan yang dilakukan berdasarkan data hidrologi yang didapatkan di

lapangan dan prediksi berdasarkan analisis perhitungan, sehingga

pemilihan yang akan dilaksanakan bisa menjadi alternatif terbaik dari

pemilihan beberapa lokasi. Kendala dan hambatan pembangunan

PLTMH bisa dikurangi dengan pengukuran dan predikasi kajian hidrologi

maka diperlukan satu kondisi detail untuk membuat satu kajian, prediksi

dan pengukuran untuk melihat aspek hidrologi.

Adapun prosedur prediksi dan perhitungan untuk pemilihan potensi aliran

dilakukan dengan prosedur sebagaimana Gambar 3.

Mulai

Pengumpulan

Data

Data Klimatologi

Data Debit/Hidrometri

Peta Topografi/

Rupabumi

Kompilasi Data

Analisis

Flow Duration

Curve

Data Debit/

Hidrometri

Lengkap

Penggambaran

Daerah

Tangkapan Air

Ya Tidak

Analisis

Debit Andalan

Kalibrasi

Cek

Rekomendasi Teknis

Penyusunan Desain

Selesai

Ya

Tidak

Gambar 3. Tahap Pelaksanaan Analisis Hidrologi

9

3.1. Analisis Debit Andalan

Penghitungan debit andalan dapat dilakukan berdasarkan data debit hasil

pencatatan pos duga muka air dan atau penghitungan data curah hujan.

Apabila tersedia data debit secara lengkap baik dalam satuan waktu harian

maupun satuan waktu bulanan yang tercatat selama setidaknya 10 tahun,

maka dapat langsung dilakukan analisis dengan pada

uraian paling akhir dari sub bab ini.

Apabila analisis menggunakan tidak dapat dilakukan

karena data yang tidak ada, tidak lengkap atau banyak data yang hilang,

maka analisis debit menggunakan cara penghitungan berikut ini yang

dilakukan dengan beberapa parameter. Hasil analisis tersebut dapat

melengkapi data debit yang tidak lengkap atau hilang.

a. Perhitungan Data Curah Hujan

Data curah hujan diukur dengan alat pengukur hujan ,

baik yang manual ataupun yang otomatis

. Hasil pengukuran yang diperoleh dari setiap alat

pengukur hujan adalah data hujan lokal , sedangkan

untuk keperluan analisis diperlukan data hujan daerah tangkapan

air .

Stasiun pencatatan hujan dipilih dengan persyaratan sebagai

berikut.

- Pilih 1 lokasi stasiun pencatat hujan yang terdekat dengan

lokasi dengan jarak < 10 km.

- Apabila tidak ada stasiun pencatat hujan dengan jarak < 10

km, maka dicari stasiun hujan lain dengan jarak 10–20 km,

minimal 2 stasiun pencatat hujan.

flow duration curve

flow duration flow

(raingauge)

(automatic raingauge

recorder)

(point rainfall)

(catchment rainfall)

10

BUKU 2A


HIDROLOGI

- Apabila tidak ada stasiun pencatat hujan dengan jarak 10–20

km, maka dicari stasiun hujan lain dengan jarak < 50 km,

minimal 3 stasiun pencatat hujan.

Apabila terdapat daerah tangkapan air yang tidak sesuai dengan

kriteria di atas, maka setidaknya terdapat 1 stasiun pencatat hujan

terdekat sebagai acuan dalam perhitungan data curah hujan.

Apabila juga tidak dapat memenuhi kriteria tersebut, maka dapat

mengacu pada daerah tangkapan air terdekat yang memiliki data

debit, data hujan atau hasil analisis debit lengkap. Metode acuan

menggunakan cara perbandingan luas daerah tangkapan air.

Data hujan daerah tangkapan air yang paling nyata dihitung

dengan menggunakan metode poligon Thiessen. Cara ini

memperhitungkan luas daerah yang diwakili stasiun yang

berpengaruh sebagai faktor koreksi dalam menghitung hujan rata-

rata. Poligon didapatkan dengan cara sebagai berikut.

- Semua stasiun yang terdapat di dalam atau di luar daerah

tangkapan air dihubungkan dengan garis, sehingga terbentuk

jaringan segitiga segitiga. Hendaknya dihindari terbentuknya

segitiga dengan sudut sangat tumpul.

- Setiap segitiga ditarik garis sumbunya, dan semua garis sumbu

tersebut membentuk poligon.

- Luas daerah yang hujannya dianggap diwakili salah satu

stasiun yang bersangkutan adalah daerah yang dibatasi garis

poligon tersebut atau dengan batas daerah tangkapan air.

- Luas relatif daerah ini dengan luas daerah tangkapan air

merupakan faktor koreksinya.

11

BUKU 2A


HIDROLOGI

Hasil akhir dicontohkan pada Gambar 4 dan penerapan lapangan

pada daerah tangkapan air sebagaimana dicontohkan pada

Gambar 5.

Hal yang perlu diperhatikan bahwa metode poligon ini dilakukan

hanya untuk daerah tangkapan air dengan stasiun pencatat hujan

minimal 3 stasiun yang tersebar di sekeliling daerah tangkapan air

tersebut. Apabila jumlah stasiun kurang dari 3 dan atau tidak

Gambar 4. Poligon Thiessen Daerah Tangkapan Air

12

BUKU 2A


HIDROLOGI

tersebar di sekeliling daerah tangkapan air, maka metode ini sukar

dilakukan atau dapat dilakukan dengan hasil yang kurang

menggambarkan kenyataan.

Metode poligon ini cocok untuk menentukan tinggi hujan rata–rata

apabila pos pencatat hujan tidak terlalu banyak, data dari setiap

pos hujan tersebut lengkap dan atau hujan yang terjadi tidak

merata.

P =

dengan

P = tinggi hujan rata–rata (mm)

P ... PX = tinggi hujan pada tiap pos (mm)

A ... AX = luas yang dibatasi garis poligon (km )

b. Metode Perhitungan Debit Andalan

A

A

2

Gambar 5. Contoh Daerah Tangkapan Air

total

XXBBAA

A

PA...PAPA +++

13

BUKU 2A


HIDROLOGI

Perhitungan debit andalan dengan cara empiris untuk desain

bangunan air di Indonesia umumnya menggunakan beberapa

metode, yaitu metode , dan . Analisis

debit dari ketiga metode tersebut direkomendasikan berdasarkan

tingkat empiris, ketepatan hasil dan kemudahan perhitungan.

Berdasarkan pengalaman lapangan, metode Mock merupakan

metode yang direkomendasikan untuk mendukung desain.

Metode NRECA digunakan di Indonesia untuk daerah semi kering

seperti di wilayah Nusa Tenggara Timur dan tidak sesuai untuk

daerah dengan vegetasi dan iklim basah seperti di wilayah Aceh

Tengah atau Jawa Barat. Berdasarkan hal itu, maka metode ini

direkomendasikan untuk perbandingan hasil dan atau

penggunaannya untuk wilayah tertentu. Apabila digunakan untuk

perbandingan hasil untuk analisis di wilayah bukan daerah semi

kering, maka memerlukan penyesuaian dan pengawasan dalam

analisis.

dalam analisis debit andalan, lebih sukar

dibandingkan dengan kedua metode sebelumnya dan metode ini

dilakukan dengan mengacu pada data debit sebagai perbandingan

atas metode Mock dan NRECA.

Analisis debit dengan cara empiris, selain memperhitungkan

parameter curah hujan juga terdapat parameter evapotranspirasi

sebagai salah satu komponen analisis.

Evapotranspirasi merupakan laju penguapan dari tanaman pendek

yang menutupi tanah secara sempurna, tinggi yang seragam dan

berada dalam keadaan cukup air.

Mock NRECA Tank Model

Metode Tank Model

14

BUKU 2A


HIDROLOGI

Beberapa metode analisis evapotranspirasi antara lain Thornwhite,

Blanney Criddle, Hargreaves dan Penman. Metode-metode

tersebut berbeda dalam macam data yang digunakan untuk

perhitungan. Analisis evapotranspirasi di Indonesia umumnya

menggunakan metode Penman yang sudah direkomendasikan

FAO (1970) karena menghasilkan perhitungan yang lebih akurat

dimana cakupan data meteorologi yang digunakan paling lengkap

di antara metode-metode yang lain.

Perhitungan evapotranspirasi dengan metode Penman

memerlukan parameter suhu udara, penyinaran matahari,

kelembaban udara dan kecepatan angin. Cara menghitung dan

contoh hasil analisis disajikan pada Lampiran 2.

Analisis debit empiris dengan menggunakan data curah hujan dan

klimatologi diuraikan sebagai berikut.

i. Metode Mock

Secara umum analisis debit berdasarkan data curah hujan yang

sering dilakukan di Indonesia adalah menggunakan metode

empiris dari Dr. FJ. Mock (1973) yaitu analisis keseimbangan

air untuk menghitung harga debit bulanan berdasarkan

tranformasi data curah hujan bulanan, evapotranspirasi,

kelembaban tanah dan tampungan air tanah. Metode empiris

tersebut digunakan apabila terdapat catatan debit sungai yang

hilang.

Prinsip metode Mock menyatakan bahwa hujan yang jatuh

pada daerah tangkapan air, sebagian akan hilang akibat

evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi direct

15

BUKU 2A


HIDROLOGI

runoff

base flow

direct

runoff

ground water discharge

base flow

dan sebagian lagi akan masuk ke dalam tanah atau

terjadi infiltrasi. Infiltrasi ini mula-mula akan menjenuhkan

permukaan tanah, kemudian terjadi perkolasi ke air tanah dan

akan keluar sebagai . Hal ini terdapat keseimbangan

antara air hujan yang jatuh dengan evapotranspirasi,

dan infiltrasi, dimana infiltrasi ini kemudian berupa soil

moisture dan . Aliran dalam sungai

adalah jumlah aliran yang langsung di permukaan tanah dan

.

Daerah Tangkapan Air

Perhitungan

Evapotranspirasi Aktual

(Et)

Perkiraan Tampungan Kelengasan

Akhir Bulan

(Soil Moisture Storage, SMS)

SMSakhir = P - Et + SMSawal

SMSakhir > SMC

Soil of field capacity

WS = SMSend - SMS

SMSend = SMC

Ya

Kandungan Air dalam

TanahSoil di bawah

Kapasitas

WS = 0

Tidak

Debit Akibat

Hujan Lebat

QF = P x PF

Perkiraan Ulang

Tampungan Kelengasan Akhir Bulan

SMSakhir = P(1-PF) - Et + SMSawal

Keseimbangan Air Tanah

GSakhir = k x GSawal + 0,5(k+1) x I

Perkolasi ke Air Tanah

I = WS x I

Aliran Dasar

BF = (I - GSakhir) + GSawal

Aliran Permukaan

DR = WS x (I-i)

Aliran Permukaan Total

TR = QS + BF + DR

Gambar 6. Diagram Alir Analisis Metode MockSumber : Sinaro dkk, 1987

16

BUKU 2A


HIDROLOGI

Curah hujan rata-rata bulanan di daerah pengaliran sungai

dihitung berdasarkan data pengukuran curah hujan dan

evapotranspirasi yang sebenarnya dari data meteorologi

dengan menggunakan metode Penman dan karakteristik

vegetasi. Perbedaan antara curah hujan dan evapotranspirasi

mengakibatkan limpasan air hujan langsung ,

aliran dasar/air tanah dan limpasan air hujan lebat

. Cara dan contoh hasil analisis metode Mock

diperlihatkan pada Lampiran 3.

ii. Metode NRECA

Metode ini dikembangkan untuk menganalisis debit air

berdasarkan curah hujan yang bertujuan untuk pembangkit

listrik. Metode ini diperkenalkan

(NRECA) sehingga metode ini disebut

metode NRECA.

Debit airan yang masuk ke dari daerah tangkapan air

berasal dari curah hujan. Sebagian dari curah hujan menguap

dan sebagian lainnya turun mencapai permukaan tanah. Cara

ini sesuai untuk daerah tangkapan air yang cekung dimana

mempunyai karakteristik setelah hujan usai, masih terdapat

aliran hingga beberapa waktu.

(direct runoff)

(storm

runoff)

National Rural Electric

Cooperative Association

outlet

17

BUKU 2A


HIDROLOGI

iii. Metode Tank Model

Metode ini dikembangkan Sugawara (1958) untuk menghitung

yang diakibatkan hujan yang jatuh di dalam sebuah

daerah tangkapan air. Metode model tangki ini

mendeskripsikan suatu daerah tangkapan air digantikan

kombinasi beberapa tangki yang disusun sedemikian rupa

untuk mewakili lapisan tanah di dalam daerah tangkapan air

tersebut. Jumlah tangki dapat bervariasi dan susunannya

dapat berupa tangki seri atau paralel. Setiap tangki memiliki

lubang pada dasarnya dan juga pada sisinya untuk

mengalirkan keluar air yang terdapat dalam tangki. Air yang

mengalir keluar dari lubang sisi tangki menggambarkan ,

sedangkan air yang mengalir keluar dari lubang dasar tangki

menggambarkan infiltrasi air ke dalam tanah. Tiap lubang

runoff

runoff

Gambar 7. Diagram Alir Analisis Metode NRECASumber : Puslitbang Pengairan, Departemen PU, 1994

Keterangan

PET = penguapan peluh potensial

AET = penguapan peluh aktual

Tampungan

Kelengasan

HujanPET

AET

Simpanan

Air Tanah

Penambahan

Air Tanah

Kelebihan

Kelengasan

Aliran

Air Tanah

Aliran

Langsung

Aliran

Total

18

BUKU 2A


HIDROLOGI

tangki memiliki koefisien untuk mengatur besarnya aliran air

keluar.

Sebagai contoh dapat digambarkan sebagaimana Gambar 8,

suatu susunan tangki yang terdiri atas 3 tangki yang tersusun

secara seri dari atas ke bawah. Hujan yang turun digambarkan

sebagai penambahan air ke dalam tangki paling atas yang

mewakili lapisan permukaaan tanah. Air yang mengalir keluar

dari tangki atas melalui lubang sisi mewakili ,

sedangkan air yang mengalir keluar dari lubang dasar mewakili

infiltrasi dan mengalir ke dalam tangki kedua yang berada di

bawahnya.

Selanjutnya air yang mengalir keluar dari tangki kedua melalui

lubang sisi mewakili , sedangkan air yang

mengalir keluar dari lubang dasar mengalir ke dalam tangki

ketiga yang berada di bawahnya. Air yang keluar dari lubang

tangki ketiga mewakili . Parameter model tangki

berupa koefisien lubang tangki dan ketinggian awal

permukaan air dalam tiap tangki harus dikalibrasi untuk

mencari nilai parameter yang paling sesuai dengan

karakteristik daerah pengaliran sungai dengan mencocokkan

sedapat mungkin perhitungan dengan

pengamatan.

surface runoff

intermediate runoff

groundwater

hidrograf hidrograf

19

BUKU 2A


HIDROLOGI

Hasil pengumpulan data debit dan atau hasil analisis debit

andalan yang dianalisis menggunakan salah satu dari metode

di atas, selanjutnya dibuat grafik bentuk rerata dari seluruh

debit dalam satuan waktu tertentu. Bentuk grafik kompilasi dari

seluruh debit dan reratanya dicontohkan pada Gambar 9.

Gambar 8. Diagram Alir Analisis Model TangkiSumber : Rudiyanto dkk, 2003

Gambar 9. Contoh Grafik Debit

20

BUKU 2A


HIDROLOGI

c. Analisis Debit Andalan

Debit andalan adalah debit minimum sungai dengan

kemungkinan debit terpenuhi dalam prosentase tertentu, misalnya

90%, 80% atau nilai prosentase lainnya, sehingga dapat dipakai

untuk kebutuhan pembangkitan. Debit andalan pada umumnya

dianalisis sebagai debit rata-rata untuk periode 10 hari, setengah

bulanan atau bulanan. Kemungkinan tak terpenuhi dapat

ditetapkan 20%, 30% atau nilai lainnya untuk menilai tersedianya

air berkenaan dengan kebutuhan pengambilan

.

Debit andalan yang optimal didapatkan melalui analisis dengan

menggunakan metode catatan debit sungai dan atau apabila

catatan debit itu terdapat bagian yang tidak ada, maka digunakan

hasil analisis sebagaimana dijabarkan di atas.

dilakukan dengan cara data debit pencatatan

pos duga muka air untuk jangka waktu tertentu disusun dari angka

terbesar hingga terkecil dan tiap debit diberikan probabilitas yang

dihitung dengan persamaan Weibull berikut ini.

p = x 100%

dimana

p = probabilitas terlampaui (%)

i = nomor urut debit

n = jumlah data debit

Debit perkiraan dan probabilitas digambarkan dalam

yang menggambarkan probabilitas/persentase ketersediaan

air pada sumbu ordinat dan besar debit andalan pada sumbu aksis

(Dependable Flow)

(diversion

requirement)

Flow duration curve

flow duration

curve

n

i

21

BUKU 2A


HIDROLOGI

sebagaimana diperlihatkan dalam Gambar 10 yang digambarkan

berdasarkan seluruh data debit terurut dari debit terbesar hingga

debit terkecil dan persentase probabilitas. Debit andalan

didapatkan dari untuk persentase keandalan

yang diperlukan.

Catatan debit atau hasil analisis empiris akan dianalisis kembali

untuk mendapatkan peluang keandalan yang diperlukan yang

dapat dipilih keandalan lebih besar dari prosentase tertentu yang

telah ditetapkan, misalnya 90%, 80% atau nilai lainnya. Tahap ini

dapat menggunakan beberapa metode untuk menentukan

seberapa besar keandalan aliran. Hasil dari tahap ini digunakan

nilai terkecil yang memungkinkan sehingga didapat julat aman

debit keandalan.

Probabilitas dapat diterapkan dengan persamaan lainnya, seperti

berikut ini.

i. Metode

flow duration curve

Basic Year

Gambar 10. Contoh Flow Duration Curve

22

BUKU 2A


HIDROLOGI

metode ini didapat dengan cara menyusun

data dari nilai terbesar hingga terkecil kemudian debit yang

dimaksud terdapat pada urutan yang dihitung dengan

persamaan

Q = + 1

dimana

n = jumlah data

ii. Metode Probabilitas

Metode analisis frekuensi dilakukan dengan cara menyusun

data dari besar ke kecil kemudian menghitung probabilitasnya

dengan persamaan Weibull

p = x 100%

atau dicoba dengan persamaan metode California

p = x 100%

dan persamaan Bernard–Bos Levenbach dan Chegodayev

p = x 100%

dimana

p = probabiltas kejadian (%)

m = nomor urut data

n = jumlah data dalam analisis

Dependable flow

Flow Characteristic

805

n

( )1n

m

+

n

m

0,4n

0,3m

+

-

23

BUKU 2A


HIDROLOGI

Hasil urutan yang mendekati 80% diinterpolasikan untuk

mendapatkan hasil analisis.

iii. Metode Distribusi Normal

Perhitungan metode ini menggunakan persamaan

Q = x – (0,842 . )

dimana

x = rata-rata

= standar deviasi

Metode pengukuran debit secara langsung yang boleh digunakan adalah

metode garam, , , dan lain

sebagainya. Rujukan lengkap tentang pengukuran debit menggunakan

referensi

a. Metode Pengukuran Debit Sungai dan Saluran Terbuka (SKSNI 03-

2414-1991).

b. Metode Pengukuran Debit Sungai (SKSNI 03-2159-1992).

c. Metode Pengukuran Debit Sungai dan Saluran Terbuka dengan

Alat Ukur Arus Tipe Baling-baling (SKSNI 03-2819-1992).

d. Tata Cara Pengukuran Debit Sungai dan Saluran Terbuka dengan

Alat Ukur Arus dan Pelampung (SNI 03-2411)

Pemilihan lokasi dan pelaksanaan pengukuran debit dengan ketentuan

a. Palung sungai atau saluran sedapat mungkin harus lurus dengan

arah, dan kecepatan aliran seragam/sejajar.

b. Apabila rencana PLTMH berada di sungai , maka

dipilih lokasi pengukuran pada dasar sungai yang tidak berubah-

Flow Characteristic

current meter floating rectangular weir

(on stream)

80 σ

σ

3.2. Pengukuran Debit Secara Langsung

24

BUKU 2A


HIDROLOGI

ubah, bebas dari batuan besar atau bangunan air yang

menyebabkan aliran tidak seragam/sejajar. Dasar penampang

sungai sedapat mungkin rata sehingga saat perhitungan

menghasilkan nilai yang sebenarnya. Memilih lokasi semacam itu

sangat sulit namun harus diupayakan lokasi terbaik dari keadaan

yang ada.

c. Mengukur pada kedalaman garis vertikal yang akan diukur

kecepatannya kemudian menentukan titik kedalaman pengukuran

0,2; 0,6; dan 0,8 dari permukaan air seperti ditunjukkan pada

Gambar 12.

Gambar 11. Contoh Alat Ukur Kecepatan Propeller

25

BUKU 2A


HIDROLOGI

d. Mengukur jarak dari tepi permukaan sungai ke setiap garis

pengukuran vertikal. Kegiatan ini berulang untuk setiap

perpindahan jalur vertikal, kemudian hasil pengukuran dicatat

pada formulir pencatatan hasil pengukuran debit sebagaimana

Lampiran 11.

Gambar 12. Kedalaman Pengukuran

Gambar 13. Penampang Pengukuran Vertikal

26

BUKU 2A


HIDROLOGI

3.3. Analisis Debit Banjir

Analisis hidrologi yang diperlukan disini adalah untuk mendapatkan debit

banjir. Perhitungan debit banjir didasarkan pada data debit banjir atau

analisis curah hujan dan luas daerah tangkapan air .

Pemilihan metode analisis debit banjir mengacu pada

no. 1110-2-1415 dari US. dengan deskripsi

bagan alir pemilihan metode analisis sebagaimana disajikan pada Gambar

15.

Analisis perhitungan debit banjir menggunakan referensi

a. Metode Perhitungan Debit Banjir (SNI 03–2145–1991).

b.

c. Pedoman Bendungan Pengaman Banjir PSA 007 (Yayasan Badan

Penerbit PU, 1985)

(cathment area)

Engineering Manual

Army Corps of Engineers

Flood Control Manual Volume III Manual for Design and

Implementation (Le Groupe AFH International Inc. dan WER Agra,

Ltd., 1993)

Gambar 14. Contoh Pembagian Segmen Pengukuran Debit

27

BUKU 2A


HIDROLOGI

Analisis perhitungan debit banjir diawali dengan penggambaran daerah

tangkapan air sama seperti langkah awal analisis debit andalan.

Selanjutnya diperkirakan nilai koefisien aliran permukaan untuk

memberikan gambaran kondisi fisik suatu daerah tangkapan air. Nilai

koefisien ini dinyatakan dalam bentuk variabel C menjadi indikator

gangguan fisik dalam suatu daerah tangkapan air dimana nilai C makin

Gambar 15. Diagram Alir Pemilihan Metode Analisis BanjirSumber : no. 1110-2-1415Engineering Manual

Survai Lokasi

Catchment Area

DTA < 2 km2Metode

Rasional

Metode Hidrograf

Satuan

ParameterCatchment Area

Stasiun Hujan

BerpengaruhParameter

Catchment Area

Koefisien Aliran C

Waktu Konsentrasi tc

Data Hujan

Maximum Rerata

Analisis Curah Hujan

Rancangan

Intensitas HujanDistribusi Hujan

Jam2an

Hidrograf Satuan

Sintetik

Y T

Debit Banjir

Rancangan

28

BUKU 2A


HIDROLOGI

besar menunjukkan bahwa semakin banyak air hujan yang menjadi aliran

permukaan. Nilai koefisien limpasan dengan faktor pendekatan

penggunaan lahan ditentukan sesuai kriteria dari US.

sebagaimana diuraikan Tabel 1.

Forest Service

Tabel 1. Jenis Penutup Lahan menurut US (1980)Forest Service

29

BUKU 2A


HIDROLOGI

Langkah selanjutnya dalam analisis debit banjir diuraikan sebagai berikut.

a. Pemeriksaan Data Hujan

Pemeriksaan data hujan secara manual dilakukan untuk

mengantisipasi kemungkinan kesalahan seperti kesalahan ketik,

pencatatatan angka 999 yang berarti tidak ada data, harga

maksimum tidak realistis atau sangat kecil dan kesalahan

pembacaan atau pemasukan data dalam format pencatatan.

Data yang meragukan tersebut diperiksa besarannya secara

manual terhadap besaran di pos-pos terdekat pada tahun yang

sama. Data yang lolos penyaringan adalah besaran hujan di pos

yang diperiksa tidak jauh berbeda dengan besaran hujan di pos

terdekat. Pemeriksaan lain dilakukan secara statistik meliputi

pemeriksaan homogenitas dan pemeriksaan atau data di

luar ambang batas.

- Pemeriksaan homogenitas data dengan cara kurva massa

ganda

P = P

dimana

P = curah hujan stasiun X pada waktu t setelah

dikoreksi

P = data asli curah hujan stasiun X pada waktu t

M = koreksi kemiringan kurva massa ganda

M = kemiringan asli kurva massa ganda

- Pemeriksaan data adalah data yang menyimpang cukup

outlier

(double mass curve)

outlier

CV X

CV

X

c

a

a

c

M

M

30

BUKU 2A


HIDROLOGI

jauh dari kelompoknya. Keberadaan data biasanya

mengganggu pemilihan jenis distribusi suatu sampel data sehingga

data perlu dihapus dari data yang digunakan dalam analisis.

Data bawah dapat langsung dibuang namun data

atas harus dipertimbangkan dengan dibandingkan data hujan atau

banjir historis dan informasi hujan atau banjir di stasiun

terdekatnya. Pengujian metode ini menetapkan ambang bawah X

dan ambang atas X sebagai berikut.

X = exp ( + Kn S)

X = exp ( - Kn S)

dengan

XH = nilai ambang atas

XL = nilai ambang bawah

= nilai rata-rata dari logaritma sampel data

Kn = besaran yang tergantung pada jumlah sampel data

disajikan pada Tabel 2

S = simpangan baku dari logaritma sampel data

n = jumlah sampel data

trend outlier

outlier

outlier outlier

L

H

H

L

x

x

x

31

BUKU 2A


HIDROLOGI

Contoh analisis pemeriksaan data outlier disajikan pada Lampiran

14.

b. Analisis Distribusi Hujan Jam-jaman

Tujuan analisis distribusi hujan jam-jaman adalah untuk

memperkirakan persentase dari hujan total yang jatuh dalam tiap

jam. Hujan jam-jaman diproses dan dirata-ratakan. Metoda yang

dapat digunakan misalnya cara PSA 007 Departemen PU (1985)

yang menyarankan besarnya intensitas hujan seperti tercantum di

dalam Tabel 3.

Berdasarkan tabel tersebut, dibuat intensitas hujan untuk masing-

masing periode ulang. Kemudian dari intensitas hujan dihitung

distribusi hujannya. Hujan kritis dan distribusi hujan disusun dalam

bentuk genta dimana hujan tertinggi ditempatkan di(bell shape)

Tabel 2. Nilai Kn dalam Pengujian Outlier

32

BUKU 2A


HIDROLOGI

tengah, hujan tertinggi kedua di sebelah kiri, tertinggi ketiga di

sebelah kanan, tertinggi keempat di sebelah kiri, dan seterusnya.

Cara lain menghitung intensitas hujan dapat menggunakan

persamaan Mononobe

I =

dimana

R = rata–rata hujan pada jam terpusat (mm)

t = lama hujan terpusat (jam)

c. Analisis Frekuensi

Metode perhitungan pendekatan yang lazim digunakan untuk

mendapatkan hubungan antara intensintas hujan, frekuensi, dan

waktu curah hujan adalah rumus empiris Normal, Log Normal, EJ.

Gumbell, Pearson III dan atau Log Pearson III.

- Analisis Frekuensi Normal

Xtr = + k.Sx

k = W –

24

Tabel 3. Hubungan Intensitas Curah Hujan dan Durasi Hujan

32

24

24

t.

t

Rúû

ùêë

é

X

úû

ùêë

é

+++

++32

2

0,001308.W0,189269.W1,4327881

0,010328.W0,802853.W2,515517

33

BUKU 2A


HIDROLOGI

W = p =

dengan

Xtr = curah hujan dengan kala ulang tertentu (mm)

= data hujan rata–rata tahunan (mm)

k = faktor frekuensi

T = kala ulang

- Analisis Frekuensi Log Normal

Ytr = + k.Sy

k = W –

W = p = Xtr = 10(Ytr)

dengan


= log data hujan rata–rata tahunan (mm)

Sy = standar deviasi log rata–rata data hujan


T = kala ulang

- Analisis Frekuensi E.J. Gumbel

Xtr = + k.Sx

k = {0,5772 + ln [ ln ]}

dengan

X

÷ø

öçè

æ2

p

1nl

T

1

Y

Y

úû

ùêë

é

+++

++32

2

0,001308.W0,189269.W1,4327881

0,010328.W0,802853.W2,515517

÷ø

öçè

æ2

p

1ln

T

1

X

π

6-úû

ùêë

é-1T

T

34

BUKU 2A


HIDROLOGI


= data hujan rata–rata tahunan (mm)


Sx = standar deviasi

T = kala ulang

- Analisis Frekuensi Pearson III

Xtr = X + k .(S )

x =

S =

Cs =

dengan

k = faktor penyimpangan k untuk suatu kala ulang

tertentu

Cs = koefisien penyimpangan

- Analisis Frekuensi Log Pearson III

log Xtr = log X + k .(S )

log x =

S =

Tr x

x

Tr

Tr log x

log x

X

N

xN

1iiå

=

( )

1N

xxN

1i

2

i

-

å -=

( )

( )( )( )3x

N 2

1

S2N1N

1ixx

--

å=

-

N

xlogN

1iiå

=

( )

1N

xlogxlogN

1i

2

i

-

å -=

35

BUKU 2A


HIDROLOGI

Cs =

dengan

kTr = faktor penyimpangan k untuk suatu kala ulang

tertentu

Cs = koefisien penyimpangan

Contoh proses analisis frekuensi disajikan pada Lampiran 15 dan

hasil pada Lampiran 16 dengan menggunakan rangkaian data

sebagaimana analisis pemeriksaan data outlier pada Lampiran 14.

d. Analisis Debit Banjir

Tujuan analisis debit banjir adalah untuk memperoleh debit puncak

yang akan digunakan sebagai parameter desain rencana

bangunan utama berupa bendung atau embung dan penempatan

bangunan pembangkit. Analisis dilakukan sesuai metode

pemilihan pada Gambar 15.

Apabila daerah tangkapan air mempunyai luas kurang dari 2 km ,

maka analisis banjir menggunakan metode rasional. Metode

analisis banjir yang direkomendasikan untuk daerah tangkapan air

dengan luas kurang dari 2 km adalah metode rasional

sebagaimana umumnya berlaku secara internasional.

Secara khusus, metode yang bisa digunakan di Indonesia

khususnya di pulau Jawa dan Sumatera adalah Metode FSR Java

Sumatera.

Metode FSR Java Sumatra ini merupakan suatu cara sederhana

untuk memprediksikan puncak banjir yang dirumuskan dalam

2

2

36

BUKU 2A


HIDROLOGI

penelitian tim gabungan dari Direktorat Penyelidikan Masalah Air

(DPMA) Departemen Pekerjaan Umum dan

yang tersaji dalam

/IOH/DPMA tahun 1983.

Parameter yang berpengaruh dalam menentukan perhitungan

adalah sebagai berikut.

- Luas daerah tangkapan air dengan variabel AREA (km ).

- Rerata curah hujan maksimum tahunan terpusat selama 24

jam, PBAR (mm) dengan menggunakan peta isohiet lokasi

rencana. Bentuk peta isohiet dicontohkan pada Gambar 16.

- Faktor reduksi areal sebagai fungsi daerah tangkapan air, ARF

dimana umumnya ditentukan 0,99.

- Jarak terbesar dari tempat pengamatan sampai batas terjauh di

Institute of Hydrology

England Flood Design Manual for Java and

Sumatera

2

Gambar 16. Contoh Peta Isohyet

37

BUKU 2A


HIDROLOGI

daerah tangkapan air diukur sepanjang sungai, MSL (km).

- Beda tinggi antara titik pengamatan dengan ujung sungai, H

(m).

- Indeks kemiringan

SIMS (m/km) =

- Indeks danau, LAKE sebagai tampungan dengan proporsi dari

daerah tangkapan air

LAKE =

- Eksponen AREA, V = 1,02 – 0,0275 log (AREA)

- Rata-rata curah hujan maksimum tahunan, APBAR = PBAR x

ARF (mm)

- Debit maksimum rata-rata tahunan, MAF (m /det)

MAF = 8.10 x AREA x APBAR x SIMS x (1 + LAKE)

- Growth Factor, GF (T.AREA)

- Debit banjir, QT = GF (T.AREA) . MAF (m /det)

Metode analisis banjir sesuai SKSNI M–18–1989–F diantaranya

satuan hidrograf sintetik Gama I. Metode lain yang umum

digunakan adalah satuan hidrograf sintetik Nakayasu dan Snyder

Aleksejev.

- Metode Hidrograf Satuan Sintetik Gama I

Satuan hidrograf sintetik Gama I dikembangkan atas riset Dr.

Sri Harto di 30 daerah pengaliran sungai di pulau Jawa pada

3

-6 V 2,445 0,117 -0,85

2

MSL

H

AREA

rencanaatasdiairtangkapandaerahLuas outlet

38

BUKU 2A


HIDROLOGI

akhir dekade 1980-an yang mengkombinasikan antara

metode Stahler, dan pendekatan Kraijenhorr van der Leur.

Satuan hidrograf sintetik Gama I dibentuk tiga komponen

dasar yaitu waktu naik (TR), debit puncak (Qp) dan waktu

dasar (TB) dengan uraian sebagai berikut.

i. Waktu Naik

TR = 0,43 + 1,0665 SIM + 1,2775

ii. Debit Puncak

Qp = 0,1836 A JN TR

iii. Waktu Dasar

TB = 27,4132 TR S SN RUA

Hujan efektif didapat dengan cara metode indeks yang

dipengaruhi fungsi luas daerah tangkapan air, dan frekuensi

sumber (SN) dirumuskan sebagai berikut.

= 10,4903 – 3,589.10 A + 1,6985.10 (A/SN)

dengan

R = curah hujan (mm)

TR = waktu naik (jam)

L = panjang sungai (km)

SF = faktor sumber yaitu perbandingan antara jumlah

panjang sungai tingkat 1 dengan jumlah panjang

sungai semua tingkat

SIM = faktor simetri ditetapkan sebagai hasil kali antara faktor

0,5886 0,2381 -0,4008

0,1457 -0,0956 0,7344 0,2574

-6 2 -13 4

Ø

Ø

3

100SF

L÷ø

öçè

æ

39

BUKU 2A


HIDROLOGI

lebar (WF) dengan luas relatif DAS sebelah hulu (RUA)

WF = faktor lebar adalah perbandingan antara lebar DPS

yang diukur dari titik di sungai yang berjarak ¾ L dan

lebar DPS yang diukur dari titik yang berjarak ¼ L dari

titik tempat pengukuran

JN = jumlah pertemuan sungai

TB = waktu dasar (jam)

S = landai sungai rata-rata

SN = frekuensi sumber yaitu perbandingan antara jumlah

segmen sungai-sungai tingkat 1 dengan jumlah sungai

semua tingkat

RUA = luas DPS sebelah hulu (km )

= indeks (mm/jam)

A = luas daerah tangkapan air (km )

SN = frekuensi sumber

Aliran dasar dapat didekati sebagai fungsi luas daerah

tangkapan air dan kerapatan jaringan sungai yang dirumuskan

sebagai berikut.

QB = 0,4751 A D

dengan

QB = aliran dasar (m /det)


D = kerapatan jaringan sungai (km/km )

2

2

0,6444A 0,9430

3

2

2

Ø Ø

40

BUKU 2A


HIDROLOGI

a. Sketsa Penetapan WF

b. Sketsa Penetapan RUA

Gambar 17. Parameter Daerah Tangkapan Air dalam Metode Gama I

41

BUKU 2A


HIDROLOGI

Waktu konsentrasi atau lama hujan terpusat dirumuskan sebagai

berikut.

t = 0,1 L i

dengan

t = waktu konsentrasi/lama hujan terpusat (jam)

L = panjang sungai (km)

i = kemiringan sungai rata-rata

- Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Metode Nakayasu membentuk unit hidrograf secara umum

ditentukan oleh curah hujan dalam waktu tertentu (

atau standar ) maka perlu diperhatikan

bagaimana curah hujan harian dapat dipecah-pecahkan

menjadi sejumlah komponen curah hujan yang sesuai dengan

unit duration atau standar yang ditentukan dalam teori

yang dipakai.

0,9 -0, 3

unit

duration duration

duration

Gambar 18. Hidrograf Satuan Metode Gama I

42

BUKU 2A


HIDROLOGI

t

R24

3

2

T

5÷ø

öçè

æ

R =

R = R

dimana

R = hujan rata-rata setiap jam (mm/jam)

R = intensitas hujan dalam t jam(mm/jam)

R = hujan harian efektif (mm)

T = waktu dari mulai hujan (jam)

t = waktu konsentrasi hujan (jam)

Parameter unit hidrograf yang dimaksud di dalam Gambar 19

adalah angka-angka tertentu yang menentukan bentuk

hidrograf.

Tg = , yaitu waktu antara titik berat hujan dan titik

berat hidrograf

Tp = , yaitu waktu antara saat mulainya hidrograf

dan saat debit maksimum

Tb = dari hidrograf

0

t

0

t

24

time lag

peak time

time base

Gambar 19. Hidrograf Satuan Metode Nakayasu

43

BUKU 2A


HIDROLOGI

36

1

( )0,3TTp0,3

1

+

Tg

1

Prosedur perhitungan Hidrograf Satuan Metode Nakayasu

adalah sebagai berikut.

i. Parameter Unit Hidrograf

Tp = Tg + 0,8 tr

Tg = 0,40 + 0,058 L untuk L > 15 km

Tg = 0,21 L0,70 untuk L < 15 km

dengan

Tp = (jam)

Tg = yaitu waktu terjadinya hujan sampai

terjadinya debit puncak (jam)

tr = satuan waktu curah hujan (jam)

L = panjang sungai

ii. Debit Puncak Banjir

Qp = Ar

= 0,47 (A.L)

T = Tg

dengan

A = luas daerah pengaliran (km )

R0 = curah hujan spesifik (mm)

= koefisien antara 1,5 - 3,5 atau dihitung dengan

pendekatan tersebut di atas

iii. Perhitungan Unit Hidrograf

peak time

time lag

0

0,3

0,25

2

44

BUKU 2A


HIDROLOGI

2,4

Tp

t÷ø

öçè

æ

( )

÷÷

ø

ö

çç

è

æ -

0,3T

Tpt

0,3

( )

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ +-

0,3T1,5

0,3T0,5Tpt

0,3

( )

÷÷÷

ø

ö

ççç

è

æ +-

0,3T2

0,3T0,5Tpt

0,3

5,5

tp

Tp

Cp

A

Qp.Tp

Lengkung Naik Qp

Lengkung Turun 1 Qp

Lengkung Turun 2 Qp

Lengkung Turun 3 Qp

- Metode Hidrograf Satuan Sintetik Snyder Aleksejev

Hidrograf satuan sintetik Snyder Aleksejev dikembangkan oleh

FF. Snyder di Amerika Serikat pada tahun 1938 dan

disempurnakan dengan rumusan Aleksejev. Sifat perhitungan

mempergunakan variabel empiris yang memanfaatkan variabel

daerah tangkapan air.

tp = Ct . (L . LC)

te =

jika te > tr, maka tp’ = tp + 0,25 (tr – te)

Tp = tp’ + 0,5 tr

jika te < tr, maka Tp = tp + 0,5. tr

jika te = tr, maka Tp = tp

qp = 0,278 .

Qp = qp . A

=

a = 1,32 . + 0,15 . + 0,045

X = t/Tp

0,3

2

45

BUKU 2A


HIDROLOGI

x

2x)(1a10

--Y =

Qt = Qp . Y

dengan

Ct = koefisien (0,75 – 3,00)

L = panjang aliran utama (km)

Lc = jarak antara titik berat daerah aliran dengan

yang diukur (km)

te = durasi curah hujan efektif (jam)

tr = durasi curah hujan (1 jam)

tp = waktu antara titik berat hujan hingga (jam)

Tp = waktu yang diperlukan antara permulaan hujan

hingga mencapai puncak

Cp = koefisien (0,90 – 1,40)

qp = puncak hidrograf satuan (m /det/mm/km )

Qp = debit puncak (m /det)


t = waktu (jam)

outlet

time lag

3 2

3

2

46

BUKU 2A


HIDROLOGI

BAB 4

PENYUSUNAN LAPORAN STUDI KELAYAKAN HIDROLOGI

Bentuk penyusunan laporan hasil studi hidrologi pembangunan PLTMH

yang disajikan dalam Buku Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi

Pembangunan PLTMH ini bukan merupakan standar baku. Pemangku

kepentingan dapat menyusun sesuai versi masing-masing.

Format penyusunan laporan dalam buku pedoman ini disusun sebagai

petunjuk praktis membantu memudahkan penulisan laporan hasil studi

potensi yang memudahkan kegiatan studi kelayakan lanjut berdasarkan

referensi laporan ini.

Laporan Hasil Studi Kelayakan Hidrologi Pembangunan PLTMH dapat

disusun sebagai berikut.

a. Halaman sampul laporan

b. Ringkasan Eksekutif

c. Daftar Isi

d. Daftar Gambar

e. Daftar Tabel

f. Daftar Lampiran

g. Pendahuluan

Bab ini berisi tentang , latar belakang, maksud

dan tujuan serta lingkup kegiatan studi hidrologi yang telah

dilakukan dan boleh dijelaskan dengan jadual waktu dan

gambaran hasil yang dicapai.

Kegiatan studi potensi ini dapat dilakukan masyarakat baik

perorangan dan atau lembaga, maka pada bab ini dapat

(stakeholders)

project statement

47

dicantumkan identitas maupun profil lembaga yang diuraikan

identitas, status dan alamat jelas.

h. Profil Teknis Lokasi PLTMH

Bab ini menjelaskan tentang gambaran teknis berdasarkan data

primer yang telah dilakukan dan didapat seperti peta topografi

dengan dijelaskan skalanya, data debit sungai dan atau saluran

dan data curah hujan atau meteorologi selama periode tertentu.

Menjelaskan pengumpulan data dan informasi primer untuk

kalibrasi berdasarkan wawancara dengan masyarakat setempat.

Bab ini juga memberikan penjelasan tentang daerah tangkapan air

dari sungai dan atau saluran yang menjadi rencana PLTMH.

i. Analisis Debit Aliran

Bab ini memuat tentang analisis debit aliran rendah atau biasa

disebut debit andalan. Analisis tersebut dilengkapi dengan hasil

pengukuran lapangan sebagai kalibrasi, grafik debit

tahunan dalam satuan harian atau bulanan, debit andalan dalam

keadaan minimal dan debit andalan untuk operasi turbin. Hal yang

paling substansi pada bab ini adalah perkiraan potensi daya (kW)

yang dapat dihasilkan berdasarkan debit andalan.

j. Rekomendasi Studi Kelayakan

Bab ini memuat saran dan rekomendasi untuk tahap kegiatan

perencanaan detail pembangunan PLTMH. Saran dalam bab ini

mengemukakan jenis turbin yang akan dipilih sesuai debit andalan

hasil analisis dengan rekomendasi tindakan dalam operasi PLTMH

saat debit sangat minim.

k. Lampiran-lampiran data, gambar, foto dan referensi.

(hidrometri)

48

BUKU 2A


HIDROLOGI

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, , The British Hydropower

Association, 2005

Anonim,

, Le Groupe AFH International Inc. dan WER Agra, Ltd.,

1993

Anonim, ,

BC Hydro Engineering, 2004

Anonim,

, Institut Bisnis dan Ekonomi Kerakyatan, 2005

Anonim,

, ABS Alaskan, 2002

Chow, Ven Te, , McGraw Hill, 1988

Direktorat Jenderal Pengairan,

, Yayasan Badan Penerbit PU, 1985

Harvey, Adam,

, Intermediate Technology Publications, 1993

Khennas, Smail dan Barnett, Andrew,

, The

Department for International Development, UK and The World Bank,

2000

Ibnu Kasiro et.al.,

, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen

Pekerjaan Umum, 1997

Loebis, Jusron et.al., , Departemen Pekerjaan Umum,

1993

A Guide UK Mini-Hydro Developments

Flood Control Manual, Volume III Manual for Design and

Implementation

Handbook for Developing MICRO HYDRO in British Columbia

Manual Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

(PLTMH)

Micro Hydro Power : A Guide to Small-Scale Water Power

Systems

Applied Hydrology

Pedoman Bendungan Pengaman Banjir

PSA 007

Micro-Hydro Design Manual : A Guide to Small-Scale

Water Power Schemes

Best Practices for Sustainable

Development of Microhydro Power in Developing Countries

Kriteria Desain Embung Kecil Untuk Daerah Semi

Kering di Indonesia

Hidrologi Sungai

49

Penche, Celso, , Directorate General

for Energy (DG VII), European Commision, 1998

Sinaro, Radhi dan Yusuf, Iskandar A.,

, Makalah Pertemuan Ilmiah Tahunan IV, Himpunan Ahli

Teknik Hidraulik Indonesia, 1987

SKSNI 03-2414-1991,

, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum,

1991

SKSNI 03-2159-1992, , Direktorat

Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1992

SKSNI 03-2819-1992,

, Direktorat Jenderal

Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1992

SKSNI 03–1731–1989,

, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1989

SKSNI M.18–1989–F, , Direktorat

Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1989

SNI 03–2145–1991, , Direktorat Jenderal

Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1991

Soemarto, CD, , Erlangga, 1995

Soewarno, , PT. Citra Aditya Bakti, 2000

Sri Harto, , Nafiri Offset, 2000

Sri Harto, , Gramedia Pustaka Utama, 1993

Tokyo Electric Power Services Co. dan Nippon Koei Co.,

, Japan International

Cooperation Agency, 2003

How to Develop A Small Hydro Site

Perhitungan Simulasi Debit Sungai

Cara Mock

Metode Pengukuran Debit Sungai dan Saluran

Terbuka

Metode Pengukuran Debit Sungai

Metode Pengukuran Debit Sungai dan Saluran

Terbuka dengan Alat Ukur Arus Tipe Baling-baling

Pedoman Perencanaan Bendungan Bangunan

Sipil

Metode Perhitungan Debit Banjir

Metode Perhitungan Debit Banjir

Hidrologi Teknik

Hidrologi Operasional

Hidrologi

Analisis Hidrologi

Panduan untuk

Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro-Hidro

50

BUKU 2A


HIDROLOGI

Wibowo, Catoer,

, Ford Foundation, Mini Hydro Power Project

(MHPP) dan Yayasan Bina Usaha Lingkungan (YBUL), 2005

Langkah Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro (PLTMH)

51

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 1. Contoh Data Klimatologi

53

BUKU 2A


HIDROLOGI

54

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 2. Koefisien Temperatur Analisis Penman

55

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 3. Koefisien Kelembaban Relatif Analisis Penman

56

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 4. Koefisien Angin Analisis Penman

57

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 5. Koefisien Penyinaran Matahari

58

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 6. Koefisien Koordinat Analisis Penman

59

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 7. Contoh Hasil Analisis Evapotranspirasi Metode Penman

60

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 8. Contoh Hasil Analisis Debit Bulanan Metode Mock

61

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 9. Contoh Hasil Analisis Debit Bulanan Metode Mock

62

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 10. Contoh Hasil Debit Andalan 80% Kering

63

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 11. Contoh Formulir Pencatatan Hasil Pengukuran Debit

64

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 12. Contoh 1 Pencatatan Hasil Pengukuran Debit

65

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 13. Contoh 2 Pencatatan Hasil Pengukuran Debit

66

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 14. Contoh Pemeriksaan Data Outler

67

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 15. Contoh Proses Analisis Frekuensi

68

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 16. Contoh Hasil Analisis Frekuensi

69

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 17. Contoh Hasil Analisis Debit Banjir Metode Gama I

70

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 18. Contoh Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Metode Gama I

71

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 19. Contoh Hasil Analisis Debit Banjir Metode Nakayasu

72

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 20. Contoh Grafik Satuan Sintetik Metode Nakayasu

73

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 21. Contoh Hasil Analisis Debit Banjir Metode Snyder Aleksejev

74

BUKU 2A


HIDROLOGI

Lampiran 22. Contoh Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Metode Snyder Alkesejev

75

BUKU 2A


HIDROLOGI


Jalan H.R. Rasuna Said Blok X2 Kav. 7 & 8Kuningan, Jakarta 12950

Date post:	05-Aug-2015
Category:	Documents
Upload:	qw1llyahoocom
View:	466 times
Download:	113 times

Pedoman Studi Kelayakan Hirdologi Buku 2A

Documents