Perhitungan Debit Andalan [PDF]

Citation preview

BALAI PSDA KUANTAN INDRAGIRI



PELATIHAN HIDROLOGI DAN MANAJEMENT ASET BWRM_WISMP 1



Panduan Perhitungan debit andalan



[Bukittinggi, 11-14 Agustus 2008]



Perhitungan Ketersediaan Air Perhitungan ketersediaaan air Ketersediaan air yang dapat dipergunakan untuk memenuhi kebutuhan air dan dihubungkan dengan probabilitas (kemungkinan terjadi) disebut debit andalan. Perhitungan debit andalan yang dipergunakan untuk perencanaan berbagai pemanfaatan SDA dan perencanaan pelaksanaan alokasi air mempunyai nilai probabilitas yang berbeda diantara jenis pemanfaatan SDA, misalnya untuk kebutuhan air irigasi biasanya digunakan debit yang mempunyai keandalan 80% atau diharapkan terlampaui dengan probabilitas 80%, sedangkan kebutuhan air minum 95% , industri 90%, meningkatnya nilai probabilitas disebabkan agar ketersediaan air lebih terjamin karena kegagalan yang terjadi akibat dari tidak dapat terpenuhinya kebutuhan air tersebut akan menimbulkan dampak yang besar. Perhitungan debit andalan umumnya disesuaikan dengan sistem pemberian air yaitu debit sepuluh harian atau setengah bulanan maupun bulanan. Berdasarkan data debit rata-rata harian yang diperoleh dari pos hidrometri/pos duga air atau bending maka disusun seri data debit per satuan waktu (sepuluh harian/setengah bulanan/bulanan) Debit rata-rata setengah bulanan pertama dihitung mulai dari tanggal 1 sampai tanggal 15, dan setengah bulanan kedua mulai dari tanggal 16 sampai hari terakhir pada bulan itu. Untuk sepuluh harian, debit sepuluh harian pertama di hitung mulai tanggal 1 sampai 10; sepuluh harian kedua mulai tanggal 11 sampai 20 dan sepuluh harian ketiga mulai tanggal 21 sampai akhir bulan. Data debit yang digunakan dalam perhitungan debit andalan harus memenuhi kriteria sbb: a. Memiliki panjang data pencatatan data minimal 10 tahun b. Terhadap data yang akan dianalisa telah dilakukan pengujian data (verifikasi/validasi terhadap data debit) c. Bilamana panjang data kurang dari 10 tahun, maka perlu dilakukan analisa: o Pengisian data kosong o Perpanjangan data debit dengan menggunakan model hujan - aliran Penentuan debit andalan (tersedia seri data debit minimum 10 Tahun) Terdapat banyak jenis distribusi frekuensi, tetapi untuk penentuan debit andalan, distribusi normal biasanya dapat diterapkan dalam batas-batas kesalahan yang wajar.



[Type text]



Page 2



a.



Distribusi Normal Contoh perhitungan debit andalan setengah bulanan dengan menggunakan metoda Distribusi Normal diberikan dalam tabel 1 (halaman 1 dan 2). Debit 80% untuk suatu tengah-bulanan tertentu dapat dihitung dari : Q80 = Qrata-rata - 0,84 * SD Dimana :



Q80 Qrata-rata SD



= debit setengah-bulanan 80% = debit rata-rata untuk setengah-bulanan = deviasi standar



SD = ( ( Σ (Xi - Xm)2 ) / (r-1)0,5 Dimana :



Xi Xm r



= nilai data untuk setengah bulanan i; = rata-rata untuk semua nilai X; = jumlah tahun data.



Berikut langkah-langkah untuk melaksanakan perhitungan debit andalan dengan cara distribusi normal Langkah 1 : Susunlah satu tabel data setengah bulanan (lajur 2 sampai 11) untuk semua data yang tersedia, seperti dicantumkan di Halaman 1 Tabel 1. Jumlahkan debit bulanan selama periode pencatatan (lajur 12). Hitung rata-rata (lajur 13) untuk tiap setengah bulanan. Langkah 2 : Hitunglah SD (Devisi Standar) seperti dalam persamaan diatas. Mula-mula, ambil Xi (debit tiap setengah bulanan) dan Xm (rata-rata debit setengah bulanan untuk periode pencatatan), yang sudah dihitung. Susunlah suatu tabel seperti dalam halaman 2 tabel 1 Langkah 3 : Hitunglah Xi - Xm dan kuadratkan hasilnya, untuk tiap setengah bulanan dan untuk tiap tahun pencatatan (lajur 4 sampai 23). Langkah 4 : Jumlahkan lajur-lajur 14 sampai 23 (kesalahan kuadrat rata-rata setengah bulanan), seperti dalam lajur 24. Langkah 5 : Bagilah jumlah tersebut dengan jumlah tahun pencatatan (r dalam persamaan 3.2) dikurangi 1 (10 tahun data kurang 1 = 9), seperti dalam lajur 25. Langkah 6 : Ambil akar kuadrat dari hasilnya (akar kuadrat dari lajur 25) seperti dalam lajur 26. [Type text]



Page 3



Langkah 7 : Dengan mengikuti persamaan (3.1), Debit Andalan 80% sama dengan X m - 0,84 * SD. atau lajur 13 dikurangi (0,84 * lajur 26), seperti dalam lajur 27. Dari debit andalan yang dihitung itu (lajur 27) dapat dilihat bahwa debit andalan setengah bulanan yang terendah untuk musim-musim tanam (diluar Juli sampai Oktober) adalah untuk Juni kedua yaitu 104 1/s. b. Lengkung kekerapan Perhitungan debit andalan dengan cara menyusun data debit dari kecil ke besar. Debit andalan dengan prob 80% ditentukan berdasarkan urutan data sesuai dengan rumus penetapan ranking sbb: R = (N + 0,25) * P + 0,375 dimana : R = ranking N = Jumlah data P = peluang/ probabilitas kegagalan Untuk perhitungan debit andalan , dimana kemungkinan terlampaui sebesar 80% dan kegagalan yang mungkin terjadi adalah sebesar 20% , maka dalam hal ini nilai P adalah sebesar 0,2



[Type text]



Page 4



Tabel 2: Contoh merangking perkiraan keandalan debit (m3/det) Tahun 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997



Cat.:



Debit m 6.3 m 8.4 3.5 m 4.2 10.0 9.6 16.0 7.9 7.1 2.1 3.1 12.5 5.0 5.1 21.3 12.6 12.9 5.1



Rank 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21



Tahun 1989 1990 1981 1983 1992 1997 1993 1978 1988 1987 1980 1985 1984 1991 1995 1996 1986 1994 1977 1979 1982 Jumlah data Ranking debit andalan 80% Perkiraan debit andalan 80%



Debit 2.1 3.1 3.5 4.2 5.0 5.1 5.1 6.3 7.1 7.9 8.4 9.6 10.0 12.5 12.6 12.9 16.0 21.3 M M M 18 4 4.2



m = data hilang



Berdasarkan data pada tabel 2 , maka jumlah data (N) adalah 18 dan P = 0,2 maka R = (18+0,25)*0.2+0,375 = 4,025 Maka Perkiraan debit andalan 80% tersebut akan diperoleh pada data antara data ke 4 dan 5 setelah rangking. Dengan menggunakan data yang ada maka yang mendekati nilai perhitungan tersebut adalah 4,2 m3/det (lihat Tabel 2)



[Type text]



Page 5



Penentuan Debit Andalan Dengan Data Debit Kurang Dari 10 Tahun Dimana hanya tersedia catatan data debit yang pendek, sedangkan data curah hujan jauh lebih panjang dari pada data debit. Maka perhitungan perkiraan debit andalan dapat dihitung dengan menggunakan model hujan – aliran, yaitu dengan cara membandingkan curah hujan andalan dengan debit Dalam metode ini subyektivitas dan asumsi bahwa trend curah hujan dan debit mempunyai trend yang sama merupakan bagian dari analisis, apabila data curah hujan dan debit menunjukan trend yang berbeda maka sebaiknya cara ini tidak dilakukan. Biasanya, cara yang paling baik untuk mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan, adalah dengan membandingkan hasil perhitungan dengan data hasil pengamatan untuk periode yang sama (kalibrasi). Kebutuhan Data - Minimum : 10 tahun data curah hujan yang diperoleh dari hasil perhitungan metoda Thiesen, isohyet atau aritmatika dari wilayah sungai. -



2 tahun data debit rata-rata harian di lokasi pengambilan (intake);



-



Tersedia data curah hujan dan data debit pada tahun yang sama.



Langkah langkah perhitungan adalah sebagai berikut: Sebelum melakukan perhitungan sebaiknya plot grafik hubungan antara curah hujan dan aliran untuk melihat hubungan keduanya dan pengecekan data yang dianggap tidak sesuai (dalam mm) seperti terlihat pada gambar 1 Langkah 1 : Susunlah satu tabel jumlah curah hujan setengah bulanan (lajur 2 sampai 11) untuk semua tahun data yang tersedia, seperti dicantumkan dalam halaman 1 Tabel 11.5. Jumlahkan semua jumlah curah hujan setengah bulanan selama periode catatan (lajur 12). Hitunglah rata-rata (lajur 13) untuk tiap setengah bulanan. Langkah 2 : Hitunglah SD (deviasi standar) seperti dalam Persamaan 3.2. Mula-mula, ambil X 1 (tiap jumlah curah hujan setengah bulanan) dan Xm (rata-rata jumlah curah hujan setengah bulanan untuk periode catatan). yang sudah dihitung, susunlah suatu tabel seperti dalam Halaman 2 Tabel 11.5. Langkah 3 : Hitunglah Xi - Xm dan kuadratkan hasilnya, untuk setengah-bulanan dan untuk tiap tahun pencatatan (lajur 14 sampai 23). Langkah 4 : Jumlah lajur 14 sampai 23 (kesalahan kuadrat rata-rata setengah bulanan), seperti dalam lajur 24. Langkah 5 :



[Type text]



Page 6



Bagilah jumlah itu dengan jumlah tahun pencatatan (r dalam persamaan 3.2) kurang 1 (10 tahun data dikurangi 1 = 9), seperti dalam lajur 25. Langkah 6 : Tarik akar kuadrat dari hasilnya (akar kuadrat lajur 25) seperti dalam lajur 26. Langkah 7 : Mengikuti Persamaan 3.3, Curah Hujan Andalan 80% sama dengan Xm - 0,84 * SD, atau lajur 13 dikurangi (0,84 * lajur 26), seperti dalam lajur 27. Langkah 8 : Susunlah satu tabel seperti Halaman 3 Tabel 11.5. Curah Hujan 80% dari lajur 27 Halaman 2 dipindahkan ke Halaman 3, demikian juga untuk lajur-lajur 10 dan 11 dari Halaman 1. Data debit yang tersedia untuk dua tahun yang sama kemudian ditambahkan pada tabel itu. Kedua tahun ini dipakai sebagai tahun contoh, dengan asumsi bahwa ada data curah hujan dan data debit untuk dua tahun tersebut. Langkah 9 : Buatlah suatu perbandingkan antara curah hujan andalan 80% (lajur 27) dengan data setengah bulanan yang sebenarnya (lajur 10 dan 11). Dalam contoh, curah hujan andalan setengah bulanan 80% untuk Juni 1 adalah 52 mm. Angka itu dapat dilihat dalam lajur 10 (1990) dan 11 (1991) bahwa curah hujan untuk Juni 1 tersebut, masing-masing 49 mm dan 55 mm. Terkecuali kalau kita dapat yakin tentang debit andalan, maka kita harus mengasumsikan hal yang lebih pesimistik. Oleh karena itu, tahun yang dipakai untuk mewakili curah hujan andalan 80% haruslah tahun 1990, bukan tahun 1991. Debit untuk Juni 1, 1990 (lajur 28) adalah 90 1/s. Ini akan dipakai sebagai debit andalan yang diharapkan. Kalau membandingkan pengamatan curah hujan setengah bulanan dengan perhitungan curah hujan andalan 80%, perbedaan harus tidak lebih dari 10%. Kalau lebih besar dari 10%, maka metoda ini dianggap tidak dapat diterima. Tabel 1



[Type text]



Page 7



[Type text]



Page 8



Tabel 1 (lanjutan)



[Type text]



Page 9



Tabel 2



[Type text]



Page 10



Tabel 2 (Lanjutan 1)



[Type text]



Page 11



Tabel 2 (Lanjutan 2)



[Type text]



Page 12



Gambar 1



[Type text]



Page 13