Pertemuan 4: Presipitasi

PERTEMUAN 4: PRESIPITASI

2019

PRESIPITASI (HUJAN): DEFINISI  Bila udara lembab bergerak ke atas kemudian menjadi dingin sampai melalui

titik embun, maka uap air didalamnya mengkondensir sampai membentuk butir-butir air. Bila proses pendinginan ini terjadi secara besar-besaran maka butir-butir air akan jatuh sebagai Hujan (Presipitasi).  Derasnya hujan tergantung dari banyaknya uap air dalam udara. Pada umumnya semakin deras, hujannya semakin pendek waktunya, oleh karena itu setelah sebagian uap air mengkondensir udara semakin menjadi kering, maka derasnya hujan berubah dengan waktu.

PRESIPITASI: JENIS  Hujan Konvektif (Zenithal): yaitu berasal dari naiknya udara ketempat yang lebih dingin.

 Hujan Frontal: yaitu berasal dari naiknya udara yang dipusatkan didaerah dengan tekanan rendah.

 Hujan Orografik: yaitu berasal dari naiknya udara karena adanya rintangan berupa pegunungan.

 Hujan Siklonik: yaitu hujan yang terjadi karena adanya udara yang panas, suhu lingkungan yang tinggi, serta bersamaan dengan angin yang berputar-putar.

PRESIPITASI: JENIS  Hujan Muson (musiman): yaitu hujan akibat angin yang terjadi karena pergerakan semu tahunan matahari dengan garis balik utara dan garis balik selatan.

 Hujan Asam: yaitu hujan yang memiliki ph rendah, yakni di bawah 5 atau 6 derajat keasaman.

 Hujan Buatan: yaitu hujan yang di buat langsung oleh manusia dengan teknik menambahkan curah hujan. Caranya dengan penyemaian awan atau di kenal dengan cloud seeding atau membuat awan menggumpal dan disemai sehingga memberikan efek turun hujan

PRESIPITASI: JENIS

Hujan Asam

garis ekuator

Hujan Siklonik

Hujan Muson

Hujan Buatan

PRESIPITASI: DATA  Curah Hujan :

adalah tinggi hujan dalam satu hari, bulan, atau tahun dinyatakan dalam mm, cm, atau inchi. contoh: 124 mm per hari; 462 mm per bulan; 2158 mm per tahun.

 Waktu Hujan :

adalah lama terjadinya satu kali hujan (duration of one rainstorm) contoh: 12 menit; 42 menit; 2 jam pada satu kejadian hujan

PRESIPITASI: DATA  Intensitas Hujan :

adalah banyaknya hujan yang jatuh dalam periode tertentu. Contoh: 48mm/jam dalam 15 menit; 72 mm/jam dalam 30 menit.

 Frekuensi Hujan : adalah kemungkinan terjadinya atau dilampauinya suatu tinggi hujan tertentu.

Contoh: curah hujan 2500 mm pertahun akan terjadi atau dilampaui dalam sepuluh tahun.

PRESIPITASI: JARINGAN STASIUN LUAS (Km2)

JUMLAH STASIUN PENAKAR HUJAN

26 260 1300 2600 5200 7800

2 6 12 15 20 40

Sumber: Wilson (1974:17)

PRESIPITASI: JARINGAN STASIUN DI INDONESIA Daerah

Juml stasiun

Km2/sta

Indonesia Jawa Sumatra Kalimantan Sulawesi

+/- 4339 +/- 3000 +/- 600 +/- 120 +/- 250

+/- 440 +/- 44 +/- 790 +/- 4500 +/- 760

Sumber: Murni D., Sri (1976:6)

PRESIPITASI: ALAT PENAKAR  Tipe Manual Penakar hujan ini tidak dapat mencatat sendiri (non recording),bentuknya sederhana

terbuat dari seng plat tingginya sekitar 60cm di cat alumunium, ada juga yang terbuat dari pipa paralon tingginya 100 cm

Prinsip kerja Ombrometer menggunakan prinsip pembagian antara volume air hujan yang ditampung dibagi luas mulut penakar. Ombrometer biasa diletakan pada ketinggian 120-150 cm.

Kemudian luas mulut penakar dihitung, volume air hujan yang tertampung juga dihitung.

PRESIPITASI: ALAT PENAKAR  Tipe Otomatis Alat penakar hujan otomatis atau Automatic Rain Gauge adalah alat yang dapat mencatat hasil pengukuran hujan secara otomatis dalam setiap kejadian hujan. 1. Weighing Bucket Rain Gauge

2. Tipping Bucket Rain Gauge

3. Syphon Automatic Rainfall Recorder

PRESIPITASI: PENYAJIAN DATA Data curah hujan Kota Bandung Tahun 2008

 Bentuk Diagram (Hyetograph)

 Bentuk Grafik (Kurva)

PRESIPITASI: JUMLAH PENAKARAN

PRESIPITASI: CONTOH SOAL 1 Dalam suatu daerah aliran terdapat empat stasiun penakar hujan dengan data hujan normal tahunan adalah 800, 520, 440 dan 400 mm. Hitung jumlah stasiun penakar hujan yang harus

ditambahkan dengan batas kesalahan untuk hujan rata-rata daerah aliran adalah 12%.

PRESIPITASI: JAWAB CONTOH SOAL 1 Penyelesaian :  Rtot = 800 + 520 + 440 + 400 = 2160 mm  Rm = ¼ x 2160 = 540 mm

 Rs = (800)2 + (520)2 + (440)2 + (400)2 = 1,264,000 mm2

Jadi, jumlah stasiun penakar hujan yang harus ditambahkan yaitu: N – n = 8 – 4 = 4 stasiun



1 2 1 𝑅𝑡𝑜𝑡 = x 𝑛 4

(2,1602 ) = 1,166,400 mm2

 𝑆2 =

1,264,000 −1,166,400 4 −1

 𝐶𝑣 =

100√32,533 ) 540

 𝑁=

33.4 2 ( ) 12

=

= 33.4

= 7,8 ≈ 8

97,600 3

= 32,533mm

PRESIPITASI: MELENGKAPI DATA YANG TIDAK KONTINYU  Cara Rata-rata Aritmatik : Cara ini dapat digunakan bila selisih hujan rata-rata tahunannya untuk stasiun yang datanya hilang dengan stasiun yang datanya komplit (stasiun index) kurang dari 10 %.

Contoh: Stasiun X adalah stasiun yang datanya hilang, dan A, B, C adalah stasiun index. Maka besarnya data yang harus diisikan untuk melengkapi data pada Stasiun X yaitu:

1 3

𝑅𝑥 = (𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶 ) Rx = tinggi hujan yang diisikan untuk melengkapi data stasiun X. RA, RB, RC = tinggi hujan pada stasiun A, B, dan C.

PRESIPITASI: MELENGKAPI DATA YANG TIDAK KONTINYU  Cara Rasio Normal: Bila selisih hujan rata-rata tahunannya untuk stasiun yang datanya hilang dengan stasiun index lebih dari 10%, maka besarnya data yang harus diisikan untuk melengkapi data pada stasiun X yaitu:

𝑅𝑥 =

1 𝑁𝑥 ( 𝑅𝐴 3 𝑁𝐴

+

𝑁𝑥 𝑁𝐵

𝑅𝐵 +

𝑁𝑥 𝑅𝐶 ) 𝑁𝐶

Rx = tinggi hujan yang diisikan untuk melengkapi data stasiun X. RA, RB, RC = tinggi hujan pada stasiun A, B, dan C. Nx = tinggi hujan rata-rata tahunan stasiun X. NA, NB, NC = tinggi hujan rata-rata tahunan pada stasiun A, B, dan C.

PRESIPITASI: CONTOH SOAL 2 Pada daerah aliran terdapat empat sukat hujan yang dibaca setiap bulan dimana satu diantaranya mengalami cacat (gagal rekam). Tiga sukat hujan lainya merekam 37, 43, dan 51 mm. Jika jumlah

curahan tuhanan rerata ketiga sukat itu masing-masing yaitu 726, 752, dan 840 mm, serta angka rerata sukat yang rusak itu 694 mm.

Tentukan rerata bulanan pada sukat yang rusak tersebut!

PRESIPITASI: JAWAB CONTOH SOAL 2 Penyelesaian :  Tinjau selisih hujan rata-rata tahunannya untuk stasiun yang datanya hilang dengan

stasiun index  selisih hujan rata-rata tahunannya untuk stasiun yang datanya hilang dengan stasiun index lebih dari 10%, maka besarnya data yang harus diisikan untuk melengkapi data

pada stasiun X yaitu:

𝑅𝑥 =

1 𝑁𝑥 ( 𝑅𝐴 3 𝑁𝐴

𝑅𝑥 =

1 694 ( 37 3 726

+

𝑁𝑥 𝑁𝐵

+

𝑅𝐵 +

694 752

𝑁𝑥 𝑅𝐶 ) 𝑁𝐶

43 +

694 840

51) = 39.06 mm

PRESIPITASI: MELENGKAPI DATA YANG TIDAK KONTINYU  Cara Korelasi: Cara Korelasi: Cara ini hanya dipakai untuk analisa hujan tahunan dengan menggambarkan korelasi tinggi hujan yang bersama waktunya (tahun) dari stasiun indeks dengan stasiun yang datanya hilang.

PRESIPITASI: PERUBAHAN DATA Bila data hujan lengkap pada periode pengamatan yang ditentukan, maka harus dicek kemungkinan stasiun dipindah tempatnya, penakar hujan diganti typenya atau hal lain yang berpengaruh terhadap hasil pencatatannya. Cara yang dipakai untuk mengecek data hujan akan perubahan adalah “Analisa Double Mass Curve”. Analisa tersebut dilakukan dengan menggambarkan korelasi antara akumulasi tinggi hujan tahunan dari stasiun yang dicek dengan stasiun index, dan menarik garis melalui titik-titik tersebut yang disebut garis korelasi massa hujan. Perubahan kemiringan dari garis korelasi memberikan indikasi adanya suatu perubahan.

𝐼𝑂 𝑅𝐴 = 𝑅𝑂 𝐼𝐴 dimana : RA = hujan yang didapat penyesuaiannya. RO = hujan yang harus disesuaikan. IA = kemiringan lengkung massa dari data sesudah 1978. IO = kemiringan lengkung massa dari data sebelum 1978.

PRESIPITASI: DAERAH ALIRAN  Cara Arithmatic (Mean):  Dipakai pd daerah yg datar

 Banyak stasiun penakar hujan  Curah hujan bersifat uniform 1 𝑛

R= (𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + … + 𝑅𝑛 )

atau

R= σ𝑛𝑖=1 𝑅𝑛

dimana: R = tinggi hujan rata2 daerah aliran (area rainfall) R1,R2,R3,…,Rn = tinggi hujan masing2 stasiun (point rainfall) n = banyaknya stasiun hujan

1 𝑛

PRESIPITASI: DAERAH ALIRAN  Cara Thiessen Poligon:  Terdapat faktor pembobot (weigthing factor)/ koefisien Thiessen

 Besar faktor pembobot berdasarkan luas daerah yg diwakili sta yang dibatasi oleh polygon yg memotong tegak lurus pada garis tengah penghubung

𝑅=

𝐴1 ( 𝑅1 𝐴

+

𝐴2 𝐴3 𝑅2 + 𝑅3 𝐴 𝐴

dimana: A = luas daerah aliran An = luas daerah pengaruh stasiun n Rn = tinggi hujan pada stasiun n

+ …+

𝐴𝑛 𝑅𝑛 ) 𝐴

PRESIPITASI: DAERAH ALIRAN  Cara Isohyet:    

Isohyet: grs yg menunjukkan tinggi hujan yg sama Isohyet diperoleh dgn cara interpolasi harga2 tinggi hujan local (point rain fall) Besar hujan antara 2 isohyet: R1,2 = ½(I1 + I2) Hujan rata2 daerah aliran:

𝑅 =(

𝐴1,2 𝐴

𝑅1,2 +

𝐴2,3 𝐴

𝑅2,3 +

𝐴3,4 𝐴

𝑅3,4 + …+

dimana: A = luas daerah aliran An,n+1 = luas antara isohyet In dan In+1 Rn,n+1 = tinggi hujan rata-rata antara isohyet In dan In+1

𝐴𝑛,𝑛+1 𝐴

𝑅𝑛,𝑛+1 )

PRESIPITASI: CONTOH SOAL 3 Hitung curah hujan tahunan rerata, dalam inci pada daerah tadah berikut ini:  Cara Rata-rata Aritmatik :  Cara Thiessen Poligon:  Cara Isohyet:

PRESIPITASI: JAWAB CONTOH SOAL 3 Penyelesaian :  Cara Rata-rata Aritmatik : 1 R= (𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + … + 𝑛

 Cara Thiessen Poligon:

𝑅𝑛 )

𝑅=

𝐴1 ( 𝑅1 𝐴

+

𝐴2 𝐴3 𝑅2 + 𝑅3 𝐴 𝐴

R= 298 𝑖𝑛𝑐𝑖  Cara Isohyet:

𝑅 =(

𝐴1,2 𝐴

𝑅1,2 +

𝐴2,3 𝐴

𝑅2,3 +

𝐴3,4 𝐴

𝑅3,4 + …+

𝐴𝑛,𝑛+1 𝐴

𝑅𝑛,𝑛+1 )

+ …+

𝐴𝑛 𝑅𝑛 ) 𝐴

PRESIPITASI: INTENSITAS & TINGGI INTENSITAS Data hujan harian, harian maksimum, biasanya dipublikasikan umumnya dalam bentuk tabel. Pola intensitas suatu hujan dapat dianalisa dari kemiringan lengkung massa hujan atau lengkung yang didapatkan dalam pengukuran hujan otomatis. Kalau hujan dibagi dalam interval waktu, maka intensitas tiap-tiap interval dapat dibaca dari kemiringan masing-masing interval.

PRESIPITASI: INTENSITAS & TINGGI INTENSITAS Persamaan umum yaitu:

I=

𝑅 𝑡

dimana : I = intensitas hujan dalam (mm/jam) R = hujan selama interval (mm) t = interval watktu (jam)

a) Untuk hujan dengan waktu kurang dari dua jam Prof. Talbot (1881)

menuliskan perumusan yaitu:

I=

𝑎 𝑡+𝑏

dimana : I = intensitas hujan (mm/jam), t = waktu hujan (jam), a, b = konstanta/ tetapan setempat

PRESIPITASI: INTENSITAS & TINGGI INTENSITAS b) Untuk hujan dengan waktu lebih dari dua jam Prof. Sherman (1905) menuliskan perumusan : 𝐶 : I = 𝑛 dimana I = intensitas hujan (mm/jam), 𝑡 t = waktu hujan (jam), c, n = konstanta/ tetapan setempat

c) Perkembangan perumusan ini dikemukakan pula oleh Dr. Ishigoro (1953) yang ditulis sebagai berikut yaitu: 𝑎 dimana : I= 𝑡+𝑏 I = intensitas hujan (mm/jam), t = waktu hujan (jam), a, b = konstanta/ tetapan setempat

PRESIPITASI: INTENSITAS & TINGGI INTENSITAS d) Mononobe menuliskan perumusan Intensitas untuk hujan harian sebagai berikut yaitu:

I=

𝑅24 24 𝑚 ( ) 24 𝑡

dimana : I = intensitas hujan (mm/jam), R24 = tinggi hujan maksimum dalam 24 jam (mm), t = waktu hujan (jam), m = konstanta (=2/3).

PRESIPITASI: TINGGI INTENSITAS & WAKTU  Tinggi Hujan untuk hujan 1 - 10 hari Haspers telah menyusun suatu rumus yang menggambarkan hubungan antara tinggi dan waktu hujan untuk hujan 1 hari sampai 10 hari sebagai berikut:

100 𝑅 𝑅24

= 362 log (t + 6) - 206

dimana : t = banyaknya hari hujan R = tinggi hujan (mm) R24 = tinggi hujan dalam 24 jam(mm)

100 𝑅 𝑅24

= dalam persen

 Tinggi Hujan untuk hujan 1 - 24 jam Haspers telah menyusun suatu rumus yang menggambarkan hubungan antara tinggi dan waktu hujan untuk hujan 1 hari sampai 10 hari sebagai berikut:

100 𝑅 2 ( ) 𝑅24

=

11300 𝑡 𝑡 +3.12

dimana : t = banyaknya hari hujan R = tinggi hujan (mm) R24 = tinggi hujan dalam 24 jam(mm)

100 𝑅 𝑅24

= dalam persen

PRESIPITASI: TINGGI INTENSITAS & WAKTU  Tinggi Hujan untuk hujan 1 - 24 jam Perumusan lain sering juga dipakai di Indonesia, yaitu untuk menentukan distribusi hujan tiap jamnya (metode rasional) dari data hujan harian.

1. Perhitungan rata-rata hujan sampai jam ke t,

2. Perhitungan tinggi hujan pada jam ke t,

dimana : 𝑅𝑡 = rata-rata hujan sampai jam ke t (mm) R24 = tinggi hujan dalam 24 jam(mm) 𝑅𝑡′ = tinggi hujan pada jam ke t (mm) t = banyaknya hari hujan

𝑅𝑡 =

𝑅24 5

5 2ൗ3 ( ) 𝑡

𝑅𝑡′ = 𝑡. 𝑅𝑡 − (𝑡 − 1)𝑅𝑡−1

PRESIPITASI: TINGGI INTENSITAS & WAKTU  Tinggi Hujan Tinggi Hujan untuk hujan 0 - 1 jam

𝑎 − 𝑅24 𝑅= 𝑅24 + 𝑏 dimana : 𝑅 = tinggi hujan (mm) R24 = tinggi hujan dalam 24 jam(mm) a; b = konstanta untuk hujan pada waktu tertentu (tabel)

t menit

a

b

t menit

a

b

1

5,85

21,6

35

774

1781

5

29,1

116

40

1159

2544

10

73,8

254

45

1811

3816

15

138

424

50

3131

6360

20

228

636

55

7119

13990

25

351

909

59

39083

75048

PRESIPITASI: FREKUENSI  Frekuensi hujan adalah kemungkinan terjadi atau dilampainya suatu tinggi hujan tertentu dalam massa tertentu, yang juga disebut sebagai massa ulang

(return period).  Hujan dengan tinggi tertentu disamai atau dilampaui 5 kali dalam pengamatan data selama 50 tahun, ini berarti tinggi hujan tersebut rata-rata mempunyai frekuensi atau periode ulang sekali dalam 10 tahun. Bukan berarti setiap 10 tahun sekali (interval 10 tahun) akan terjadi tinggi hujan yang sama atau dilampaui, tetapi

rata-rata dalam 50 tahun terjadi 5 kali peristiwa disamai atau dilampaui.  Frekuensi hujan ini dapat berupa harga-harga tinggi hujan maksimum atau tinggi hujan minimum.

PRESIPITASI: TINGGI RENCANA  Dalam merencanakan suatu bangunan air atau merancang proyek-proyek Pengembangan Sumber-sumber Air (PSA) dipakai suatu tinggi hujan tertentu sebagai dasar untuk menentukan dimensi suatu bangunan.  Hal ini dilakukan karena hujan akan menyebabkan aliran permukaan yang

nantinya lewat bangunan yang direncanakan, misalnya gorong-gorong pada jalan raya, weir pada daerah irigasi, spillway pada dam reservoir air dan lain sebagainya.

TERIMAKASIH