10
1 1 Analisis Awal 1.1 Analisis Hidrologi Peran analisis hidrologi dalam desain jembatan yang melintasi sungai adalah pada aspek keamanan jembatan terhadap aliran banjir di sungai. Struktur atas jembatan harus cukup tinggi sehingga gelagar dan lantai terhindar dari limpasan air banjir. Pangkal, pilar, dan fondasi jembatan harus aman terhadap risiko gerusan dasar sungai. Risiko ini bertambah besar apabila dasar sungai mengalami penurunan (degradasi). Langkah kerja pada analisis hidrologi mencakup perhitungan debit aliran banjir, perhitungan profil muka air banjir, dan estimasi kedalaman gerusan dasar sungai. Paragrafparagraf di bawah ini memaparkan langkah analisis hidrologi di Jembatan BH 2016 Kali Papah. 1.1.1 Perhitungan Debit Banjir Di hilir Jembatan BH2016 Kali Papah dijumpai sebuah bendung irigasi, Bendung Papah. Jarak bendung dari jembatan lebih kurang 390 meter. Dari gambar situasi yang dicuplik dari program aplikasi Maps Versi 1.0 (Gambar 1), tampak bahwa alur sungai antara jembatan dan bendung relatif lurus, lebar alur relatif seragam, dan tidak tampak adanya pertemuan atau percabangan alur sungai. Dengan posisi yang sangat dekat dan situasi alur seperti ini, maka dapat diperkirakan bahwa debit aliran di Jembatan BH2016 sama dengan debit aliran di Bendung Papah. Dengan demikian, debit aliran banjir di Jembatan BH2016 dapat dihitung berdasarkan data debit aliran di Bendung Papah. Laiknya sebuah bendung, maka di Bendung Papah pastilah ada catatan historis debit aliran. Gambar 1. Denah situasi Kali Papah di sekitar Jembatan Kereta Api BH 2016 dan Bendung Papah; bendung berada lebih kurang 390 meter di hilir jembatan (Maps Version 1.0). Bendung Papah BH 2016 Kali Papah Kali Papah

Analisis Hidrologi Jembatan Papah - istiarto.staff.ugm.ac.id · ! ! 1! 1 Analisis(Awal(1.1 Analisis(Hidrologi(Perananalisis!hidrologi!dalam!desainjembatanyang!melintasi!sungai!adalahpada!aspek

Embed Size (px)

Citation preview

    1  

1 Analisis  Awal  

1.1 Analisis  Hidrologi  Peran  analisis  hidrologi  dalam  desain  jembatan  yang  melintasi  sungai  adalah  pada  aspek  keamanan  jembatan  terhadap  aliran  banjir  di  sungai.  Struktur  atas  jembatan  harus  cukup  tinggi  sehingga  gelagar  dan  lantai  terhindar  dari  limpasan  air  banjir.  Pangkal,  pilar,  dan  fondasi  jembatan  harus  aman  terhadap  risiko  gerusan  dasar  sungai.  Risiko  ini  bertambah  besar  apabila  dasar  sungai  mengalami  penurunan  (degradasi).  

Langkah  kerja  pada  analisis  hidrologi  mencakup  perhitungan  debit  aliran  banjir,  perhitungan  profil  muka  air  banjir,  dan  estimasi  kedalaman  gerusan  dasar  sungai.  Paragraf-­‐paragraf  di  bawah  ini  memaparkan  langkah  analisis  hidrologi  di  Jembatan  BH-­‐2016  Kali  Papah.  

1.1.1 Perhitungan  Debit  Banjir  

Di  hilir  Jembatan  BH-­‐2016  Kali  Papah  dijumpai  sebuah  bendung  irigasi,  Bendung  Papah.  Jarak  bendung  dari  jembatan  lebih  kurang  390  meter.  Dari  gambar  situasi  yang  dicuplik  dari  program  aplikasi  Maps  Versi  1.0  (Gambar  1),  tampak  bahwa  alur  sungai  antara  jembatan  dan  bendung  relatif  lurus,  lebar  alur  relatif  seragam,  dan  tidak  tampak  adanya  pertemuan  atau  percabangan  alur  sungai.    Dengan  posisi  yang  sangat  dekat  dan  situasi  alur  seperti  ini,  maka  dapat  diperkirakan  bahwa  debit  aliran  di  Jembatan  BH-­‐2016  sama  dengan  debit  aliran  di  Bendung  Papah.  Dengan  demikian,  debit  aliran  banjir  di  Jembatan  BH-­‐2016  dapat  dihitung  berdasarkan  data  debit  aliran  di  Bendung  Papah.  Laiknya  sebuah  bendung,  maka  di  Bendung  Papah  pastilah  ada  catatan  historis  debit  aliran.  

 

Gambar  1.  Denah  situasi  Kali  Papah  di  sekitar  Jembatan  Kereta  Api  BH  2016  dan  Bendung  Papah;  bendung  berada  lebih  kurang  390  meter  di  hilir  jembatan  (Maps  Version  1.0).  

Bendung  Papah  

BH  2016  Kali  Papah  

Kali  Papah  

    2  

Bendung  Papah,  menurut  informasi  dari  Dinas  Pengairan  Kabupaten  Kulonprogo,  merupakan  bendung  irigasi  yang  melayani  salah  satu  dari  lima  daerah  irigasi  besar  di  Kabupaten  Kulonprogo,  yaitu  Daerah  Irigasi  (DI)  Papah.  Daerah  irigasi  ini  meliputi  tiga  wilayah  kecamatan,  yaitu  wilayah Kecamatan Lendah, sebagian wilayah Kecamatan Pengasih, dan sebagian wilayah Kecamatan Sentolo.

Dengan  asumsi  bahwa  debit  aliran  banjir  Kali  Papah  di  Jembatan  BH-­‐2016  adalah  sama  dengan  debit  banjir  di  Bendung  Papah,  maka  debit  banjir  di  Jembatan  BH-­‐2016  dihitung  dan  ditetapkan  berdasarkan  data  historis  debit  aliran  di  Bendung  Papah.  Dari  Dinas  Pengairan  Kabupaten  Kulonprogo,  telah  diperoleh  data  debit  aliran  (harian)  di  Bendung  Papah  pada  periode  1  Januari  2009  sampai  dengan  30  September  2014.  Debit  banjir  rancangan  dihitung  berdasarkan  debit  maksimum  setiap  tahun.  Dengan  panjang  data  6  tahun,  diperoleh  6  nilai  debit  maksimum  tahunan,  atau  yang  dikenal  sebagai  annual  series.  Jumlah  data  seperti  ini,  tentu  saja  tidak  cukup  untuk  keperluan  perhitungan  debit  banjir  rancangan.  Salah  satu  cara  untuk  menambah  jumlah  data  adalah  dengan  memilih  tidak  hanya  satu  nilai  debit  per  tahun  data,  tetapi  dengan  memilih  debit  yang  memiliki  nilai  lebih  besar  daripada  suatu  nilai  batas  bawah  (threshold).  Data  debit  yang  diperoleh  dengan  cara  ini  dikenal  sebagai  partial  series.  Kelemahan  partial  series  adalah  adanya  risiko  bahwa  debit  banjir  rancangan  yang  diperoleh  lebih  kecil  daripada  nilai  yang  seharusnya.  Oleh  karena  itu,  pada  analisis  tahap  lanjut,  akan  diupayakan  untuk  mendapatkan  data  debit  yang  lebih  panjang.  

Gambar  2  menampilkan  data  debit  aliran  di  Bendung  Papah  pada  periode  1  Januari  2009  sampai  dengan  30  September  2014  dalam  bentuk  grafik.  Pada  gambar  tersebut,  debit  harian  ditampilkan  dengan  simbol  bulat  berlubang.  Pada  gambar  ditampilkan  pula  debit  maksimum  setiap  tahun  (annual  series),  yang  ditunjukkan  dengan  simbol  berbentuk  bulat  blok  penuh.  Tampak  bahwa  sebagian  besar  debit  harian  di  Bendung  Papah  bernilai  lebih  kecil  daripada  5  m3/s.  Keenam  nilai  debit  maksimum  tahunan  berkisar  antara  5.3  m3/s  sampai  dengan  28  m3/s.  

 

Gambar  2.  Debit  harian  di  Bendung  Papah  pada  periode  1  Januari  2009  s.d.  30  September  2014;  simbol  bulat  blok  penuh  menunjukkan  debit  maksimum  periode  satu  tahun  (annual  series).  

0  

5  

10  

15  

20  

25  

30  

1-­‐Jan-­‐09   1-­‐Jan-­‐10   1-­‐Jan-­‐11   1-­‐Jan-­‐12   31-­‐Dec-­‐12   31-­‐Dec-­‐13   31-­‐Dec-­‐14  

Debit  [m

3 /s]  

annual  series  

    3  

Tabel  1  menyajikan  rangkuman  besaran  statistis  debit  aliran  di  Bendung  Papah  periode  1  Januari  2009  sampai  dengan  30  September  2014.  Memperhatikan  tabel  tersebut,  tampak  bahwa  aliran  di  Kali  Papah,  secara  rata-­‐rata  memiliki  debit  yang  kecil,  yaitu  sekira  1.5  m3/s  dengan  simpangan  baku  sekira  1  m3/s.  Nilai-­‐nilai  debit  maksimum  pada  kolom  kedua  pada  Tabel  1  adalah  annual  series  debit  harian  maksimum  di  Bendung  Papah.  Debit  maksimum  adalah  dasar  untuk  perhitungan  debit  banjir  rancangan.  

Tabel  1.  Statistika  debit  harian  di  Bendung  Papah  pada  periode  1  Januari  2009  s.d.  30  September  2014  

Tahun   Debit  aliran  [m3/s]  Maksimum   Minimum   Rata-­‐rata   Simpangan  baku  

2009   5.3   0.1   1.3   0.8  2010   11.7   0.1   1.5   1.0  2011   6.1   0.0   1.1   0.8  2012   11.1   0.1   1.5   1.1  2013   28.0   0.1   1.5   1.9  2014   5.7   0.1   1.3   0.7    

Untuk  keperluan  penetapan  debit  banjir  rancangan  di  Jembatan  BH-­‐2016,  annual  series  yang  terdiri  dari  6  data  debit  maksimum  adalah  tidak  cukup  panjang.  Secara  teoretis,  semakin  panjang  data  (ukuran  sampel  semakin  besar),  maka  kelayakan  hasil  hitungan  debit  banjir  rancangan  semakin  tinggi.  Tidak  ada  acuan  pasti  mengenai  jumlah  data  atau  ukuran  sampel  ini,  namun  praktik  yang  lazim  menyatakan  bahwa  jumlah  data  hendaknya  tidak  kurang  daripada  20  (tahun).  Hal  ini  akan  diupayakan  pada  tahap  kerja  selanjutnya.  

Pada  tahap  pekerjaan  saat  ini,  jumlah  data  debit  maksimum  ditingkatkan  dengan  menerapkan  partial  series  pada  data  debit  harian  di  Bendung  Papah.  Partial  series  disusun  dengan  cara  memilih  data  harian  yang  lebih  besar  daripada  suatu  nilai  batas  bawah  (threshold  value).  Hasil  pencermatan  pada  data  debit  harian  di  Bendung  Papah  (Gambar  2)  menunjukkan  adanya  beberapa  debit  pada  tahun-­‐tahun  2012  dan  2013  yang  lebih  besar  daripada  debit  maksimum  pada  2009.  Memperhatikan  hal  ini,  maka  debit  maksimum  pada  2009,  yaitu  5.3  m3/s,  ditetapkan  sebagai  nilai  batas  bawah  partial  series.  Dengan  batas  ini,  maka  diperoleh  12  nilai  debit  harian  maksimum,  yaitu  6  debit  seperti  pada  annual  series  dan  6  debit  dari  data  debit  pada  2012  dan  2013.  

Gambar  3  menyajikan  data  debit  harian  Bendung  Papah  periode  1  Januari  2009  sampai  dengan  30  September  2014.  Simbol  lingkaran  besar  pada  gambar  tersebut  menandai  debit  maksimum  partial  series.  Jumlah  data  pada  partial  series  telah  menjadi  dua  kali  lipat  jumlah  data  annual  series,  yaitu  12  data  pada  partial  series  dibandingkan  dengan  6  data  pada  annual  series.  Walau  demikian,  jumlah  data  pada  partial  series  sesungguhnya  masih  belum  cukup  banyak  untuk  mendapatkan  hasil  hitungan  debit  banjir  rancangan  yang  layak.  Penambahan  jumlah  data  dapat  dilakukan  dengan  penurunan  nilai  batas  bawah  partial  series.  Hal  ini  tidak  dilakukan  pada  pekerjaan  ini  karena  penurunan  nilai  batas  bawah  akan  meningkatkan  risiko  pengecilan  debit  banjir  rancangan  atau,  dengan  kata  lain,  semakin  besar  risiko  melakukan  under-­‐estimate  debit  banjir  rancangan.  

Tabel  2  merangkum  nilai-­‐nilai  debit  maksimum  di  Bendung  Papah  yang  diperoleh  dari  pemilihan  data  debit  harian  periode  1  Januari  2009  sampai  dengan  30  September  2014  dengan  cara  partial  series.  Tampak  bahwa  periode  2012-­‐2013  menyumbang  8  data.  Hal  ini  menunjukkan  pula  bahwa  periode  ini,  secara  hidrologis,  merupakan  periode  basah.  

    4  

 

Gambar  3.  Pemilihan  debit  aliran  maksimum  (partial  series)  di  Bendung  Papah  dari  debit  harian  periode  1  Januari  2009  s.d.  30  September  2014  dengan  batas  bawah  debit  maksimum  5.3  m3/s;  simbol  bulat  besar  menandai  debit  maksimum  partial  series.  

 

Tabel  2.  Debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  yang  merupakan  partial  series  dari  debit  harian  periode  1  Januari  2009  s.d.  30  September  2014.  

Nomor   Tanggal   Debit  aliran  [m3/s]  1   24-­‐Apr-­‐09   5.3  2   24-­‐May-­‐10   11.7  3   5-­‐May-­‐11   6.1  4   2-­‐Jan-­‐12   5.4  5   22-­‐Feb-­‐12   7.4  6   3-­‐Mar-­‐12   9.0  7   30-­‐Dec-­‐12   11.1  8   18-­‐Feb-­‐13   6.9  9   5-­‐Mar-­‐13   6.7  10   14-­‐Jun-­‐13   28.0  11   20-­‐Dec-­‐13   19.2  12   11-­‐Feb-­‐14   5.7  

 

Debit  banjir  lazim  dinyatakan  sebagai  debit  aliran  maksimum  yang  memiliki  peluang  atau  probabilitas  kejadian  tertentu.  Probabilitas  kejadian  sering  pula  dinyatakan  dengan  terminologi  “kala  ulang”,  yaitu  selang  waktu  atau  antar  waktu  rata-­‐rata  antara  dua  kejadian  debit    aliran  tersebut,  ditinjau  dalam  rentang  waktu  yang  sangat  lama.  Secara  teknis,  hubungan  antara  probabilitas  kejadian  dan  kala  ulang  suatu  debit  banjir  dinyatakan  dengan  persamaan  berikut:  

prob 𝑄 > 𝑄! =1𝑇  

0  

5  

10  

15  

20  

25  

30  

1-­‐Jan-­‐09   1-­‐Jan-­‐10   1-­‐Jan-­‐11   1-­‐Jan-­‐12   31-­‐Dec-­‐12   31-­‐Dec-­‐13   31-­‐Dec-­‐14  

Debit  aliran    [m

3 /s]  

partial  series  

    5  

Persamaan  di  atas  menyatakan  bahwa  probabilitas  debit  aliran  Q  melampaui  debit  aliran  yang  memiliki  kala  ulang  T  tahun,  QT,  adalah  1/T  pada  setiap  tahun.  Sebagai  contoh,  debit  aliran  maksimum  pada  suatu  tahun  memiliki  probabilitas  atau  kemungkinan  10%  melampaui  debit  aliran  kala  ulang  10  tahun.  Semakin  besar  kala  ulang  suatu  debit,  maka  semakin  kecil  probabilitas  debit  aliran  akan  melampaui  debit  yang  memiliki  kala  ulang  tersebut.  Untuk  keperluan  desain  jembatan  kereta  api,  dapat  dipilih  debit  aliran  dengan  kala  ulang  100  tahun  sebagai  debit  rancangan.  Dengan  pilihan  debit  ini,  maka  risiko  bahwa  debit  aliran  akan  melebihi  debit  rancangan  adalah  1%  setiap  tahun.  

Perhitungan  debit  aliran  yang  memiliki  kala  ulang,  QT,  yang  nantinya  akan  dipilih  sebagai  debit  banjir  rancangan  dilakukan  dengan  analisis  cara  statistis,  yaitu  analisis  frekuensi,  terhadap  data  debit  maksimum  partial  series  pada  Tabel  2.  Analisis  frekuensi  untuk  penghitungan  debit  kala  ulang  pada  dasarnya  adalah  pencocokan  sebaran  data  debit  aliran  dengan  distribusi  teoretis  variabel  random  kontinu  dan  memakai  distribusi  teoretis  tersebut  untuk  memprediksi  nilai  debit  kala  ulang.  Distribusi  variabel  random  kontinu  yang  lazim  cocok  dengan  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  antara  lain  adalah  Distribusi  Gumbel,  Distribusi  Log  Normal,  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III,  dan  Distribusi  Normal.  Langkah  analisis  frekuensi  terhadap  data  debit  aliran  maksimum  adalah  sebagai  berikut:  

1) pengurutan  data  debit  aliran  maksimum  (Tabel  2)  dari  nilai  terkecil  ke  nilai  terbesar,  

2) penyajian  data  debit  pada  grafik  probabilitas  (kurva  cdf,  cumulative  distribution  function)  distribusi  teoretis,  

3) uji  kecocokan  sebaran  data  debit  terhadap  distribusi  teoretis,  dan  4) prediksi  nilai  debit  aliran  pada  berbagai  nilai  kala  ulang.  

Penyajian  data  debit  aliran  pada  grafik  probabilitas  distribusi  teoretis  dilakukan  dengan  cara  transformasi  koordinat  yang  menghasilkan  kurva  cdf  garis  lurus.  Dengan  cara  ini,  debit  maksimum  yang  memiliki  kala  ulang  T  tahun,  QT,  dinyatakan  dengan  persamaan  berikut  (Chow  et  al.,  1988)1:  

𝑄! = 𝑄 + 𝑠!  𝐾!  

Dalam  persamaan  di  atas,  𝑄!  adalah  debit  aliran  yang  memiliki  kala  ulang  T  tahun,  𝑄  adalah  debit  rata-­‐rata  berdasarkan  data  sampel,  𝑠!  adalah  simpangan  baku  debit  aliran  berdasarkan  data  sampel,  dan  𝐾!  adalah  faktor  frekuensi.  Faktor  frekuensi  merupakan  fungsi  jenis  distribusi  teoretis  dan  kala  ulang.  Pada  distribusi  Log  Normal  dan  Log  Pearson  Tipe  III,  persamaan  di  atas  diterapkan  pada  nilai  logaritma  debit  aliran  maksimum  (Tabel  2).  Jika  𝑌 = log𝑄,  maka  persamaan  debit  aliran  yang  memiliki  kala  ulang  T  tahun  dapat  dituliskan  sebagai  berikut:  

𝑌! = 𝑌 + 𝑠!  𝐾!  

Dalam  persamaan  di  atas,  𝑌  adalah  nilai  rata-­‐rata  logaritma  debit  aliran  maksimum  dan  𝑠!  adalah  simpangan  baku  logaritma  debit  aliran  maksimum.  Debit  aliran  yang  memiliki  kala  ulang  T  tahun  adalah  anti  logaritma  dari  𝑌! ,  𝑄! = 10!! .  

Kecocokan  sebaran  data  debit  aliran  dengan  suatu  distribusi  teoretis  diuji  dengan  dua  cara,  yaitu  Uji  Smirnov-­‐Kolmogorov  dan  Uji  Chi-­‐kuadrat  (Haan,  1982)2.  Uji  Smirnov-­‐

                                                                                                                         1  Chow,  Ven  Te,  Maidment,  David  R.,  and  Mays,  Larry  W.,  1988,  Applied  Hydrology,  McGraw  Hill,  New  York.  2  Haan,  Charles  T.,  1982,  Statistical  Methods  in  Hydrology,  The  Iowa  State  University  Press,  Ames,  Iowa.  

    6  

Kolmogorov  mensyaratkan  bahwa  selisih  maksimum  antara  cdf  teoretis  dan  cdf  data  debit  aliran  tidak  melebihi  suatu  angka  kritis:  

∆!"#$= max!

P! 𝑄 − P 𝑄 <𝐷!"#$#%  

Dalam  persamaan  di  atas,  P! 𝑄  adalah  probabilitas  kumulatif  debit  aliran  menurut  distribusi  teoretis,  P 𝑄  adalah  probabilitas  kumulatif  menurut  data  debit  aliran  maksimum,  dan  𝐷!"#$#%  adalah  nilai  batas  yang  telah  ditetapkan  sebagai  fungsi  distribusi  teoretis.  Tabel  𝐷!"#$#%  dapat  diperoleh  dari  buku  “Statistical  Methods  in  Hydrology”  (Haan,  1982).  Probabilitas  kumulatif  menurut  data  diperoleh  dari  persamaan:  

P 𝑄 =𝑚

𝑛 + 1  

Dalam  persamaan  di  atas,  m  adalah  nomor  urut  data  debit  aliran  maksimum  setelah  seri  data  debit  aliran  maksimum  (Tabel  2)  diurutkan  dari  nilai  kecil  ke  besar  dan  n  adalah  jumlah  data  debit  aliran  maksimum.  

Uji  Chi-­‐kuadrat  menguji  kecocokan  sebaran  data  terhadap  suatu  distribusi  teoretis  dengan  mensyaratkan  bahwa  kesalahan  (simpangan)  pdf  (probability  density  function)  data  debit  aliran  maksimum  terhadap  pdf  teoretis  tidak  melebihi  suatu  nilai  kritis  dengan  tingkat  keyakinan  (1−α).  Simpangan  pdf  dapat  didekati  dengan  simpangan  frekuensi  relatif  data  terhadap  frekuensi  relatif  teoretis.  Statistika  uji  pada  Uji  Chi-­‐kuadrat  adalah  (Haan,  1982):  

𝜒!! =𝑂! − 𝐸! !

𝐸!

!

!!!

< 𝜒!!!,!!!!!!  

Dalam  persamaan  di  atas,  𝑂!  adalah  frekuensi  relatif  data  pada  rentang  klas  ke-­‐i,  𝐸!  adalah  frekuensi  relatif  teoretis  pada  rentang  klas  ke-­‐i,  k  adalah  jumlah  rentang  klas  pada  tabel  frekuensi,  p  adalah  jumlah  parameter  yang  diperoleh  dari  data,  dan  𝜒!!!,!!!!!!  adalah  nilai  chi-­‐kuadrat  dengan  tingkat  keyakinan  (1−α)  dan  derajat  kebebasan  (k−p−1).  

Analisis  frekuensi  terhadap  data  debit  aliran  maksimum  dilakukan  dengan  bantuan  program  aplikasi  AProb_4  yang  dibuat  oleh  Istiarto  (http://istiarto.staff.ugm.ac.id).  Program  aplikasi  ini  tidak  hanya  melakukan  hitungan  analisis  frekuensi,  namun  menampilkan  pula  grafik  cdf  data  dan  distribusi  teoretis  menurut  tranformasi  koordinat  cara  Chow  et  al.  (1988)  yang  menampilkan  cdf  distribusi  teoretis  sebagai  garis  lurus.  Gambar  4  sampai  dengan  Gambar  7,  masing-­‐masing,  menyajikan  kurva  cdf  berdasarkan  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  dan  cdf  teoretis  menurut  Distribusi  Gumbel,  Distribusi  Log  Normal,  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III,  dan  Distribusi  Normal.  Pada  setiap  gambar,  garis  utuh  adalah  kurva  cdf  teoretis,  sedangkan  garis  putus-­‐utus  adalah  batas  bawah  dan  batas  atas  rentang  keyakinan  cdf  dengan  tingkat  keyakinan  90%.  Dari  keempat  grafik,  tampak  secara  visual  bahwa  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  lebih  cocok  ke  Distribusi  Log  Normal  atau  Log  Pearson  Tipe  III  daripada  ke  Distribusi  Gumbel  maupun  Distribusi  Normal.  

Untuk  menelaah  kecocokan  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  dengan  distribusi  teoretis,  dilakukan  pengujian  kecocokan  (goodness  of  fit  test)  dengan  metode  Uji  Smirnov-­‐Kolmogorov  dan  Uji  Chi-­‐kuadrat.  Tabel  3  menyajikan  rangkuman  hasil  kedua  uji  kecocokan  ini.  Tampak  bahwa  Uji  Smirnov-­‐Kolmogorov  menyatakan  bahwa  keempat  distribusi  teoretis,  yaitu  Distribusi  Gumbel,  Distribusi  Log  Normal,  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III,  dan  Distribusi  Normal,  dapat  menggambarkan  sebaran  data  debit  aliran  maskimum  di  Bendung  Papah  dengan  baik.  Sebaliknya,  Uji  Chi-­‐kuadrat  menunjukkan  bahwa  keempat  distribusi  teoretis  tersebut  tidak  cocok  dengan  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah.  

    7  

Dengan  mempertimbangkan  bahasan  yang  dipaparkan  pada  dua  paragraf  yang  mendahului  paragraf  ini,  maka  dipilih  Distribusi  Log  Normal  dan  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III  sebagai  distribusi  yang  dapat  menggambarkan  sifat  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah.  

 

Gambar  4.  Pola  sebaran  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  menurut  Distribusi  Gumbel.  

 

Gambar  5.  Pola  sebaran  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  menurut  Distribusi  Log  Normal.  

    8  

 

Gambar  6.  Pola  sebaran  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  menurut  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III.  

 

Gambar  7.  Pola  sebaran  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  menurut  Distribusi  Normal.  

 

    9  

Tabel  3.  Hasil  uji  kecocokan  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  terhadap  distribusi  teoretis  variabel  random  kontinu  

  Distribusi  teoretis     Gumbel   Log  Normal   Log  Pearson  

Tipe  III   Normal  

Uji  kecocokan   Hasil  uji  Uji  Smirnov-­‐Kolmogorov   Lulus   Lulus   Lulus   Lulus  Δ  maksimum   0.170   0.165   0.095   0.196  Uji  Chi-­‐kuadrat*)   Gagal   Gagal   Gagal   Gagal  𝜒!!   7.833   7.833   7.833   7.833  *)  Tingkat  keyakinan  (1−α)  =  90%.  

Berdasarkan  kecocokan  sebaran  data  debit  aliran  maksimum  di  Bendung  Papah  dengan  Distribusi  Log  Normal  dan  Log  Pearson  Tipe  III,  maka  debit  aliran  pada  berbagai  nilai  kala  ulang  dapat  dihitung.  Tabel  4  menyajikan  hasil  hitungan  ini.  Tabel  ini  juga  mencantumkan  debit  aliran  menurut  Distribusi  Gumbel  dan  Distribusi  Normal,  walaupun  kedua  distribusi  ini  tidak  dipilih  sebagai  jenis  distribusi  yang  cocok  dengan  sifat  sebaran  data  debit  aliran  di  Bendung  Papah.  Nilai-­‐nilai  debit  aliran  menurut  kedua  distribusi  teoretis  ini  dicantumkan  sebagai  pembanding  nilai-­‐nilai  debit  aliran  menurut  distribusi  teoretis  yang  dipilih,  yaitu  Distribusi  Log  Normal  dan  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III.  

Dengan  pertimbangan  bahwa  analisis  frekuensi  yang  dilakukan  di  sini  adalah  menggunakan  data  partial  series,  yang  memiliki  risiko  under-­‐estimation  terhadap  nilai  debit  aliran  maksimum,  maka  debit  banjir  rancangan  di  Jembatan  BH-­‐2016  ditetapkan  pada  nilai  debit  kala  ulang  100  tahun  menurut  Distribusi  Log  Pearson  Tipe  III,  yaitu  Q100  =  47  m3/s.  

Tabel  4.  Debit  aliran  di  Bendung  Papah  pada  berbagai  nilai  kala  ulang  

Kala  ulang  [tahun]  Debit  aliran  [m3/s]  menurut  distribusi  teoretis  

Gumbel   Log  Normal   Log  Pearson  Tipe  III   Normal  2   9   9   8   10  5   15   14   13   16  10   19   17   18   19  20   23   21   24   22  50   28   26   35   24  100   32   30   47   26  200   35   34   62   28  500   40   40   90   30  

 

1.1.2 Perhitungan  Profil  Muka  Air  Banjir  

Profil  muka  air  banjir  di  sepanjang  alur  Kali  Papah  di  sekitar  Jembatan  BH-­‐2016  diperlukan  untuk  memeriksa  posisi  struktur  atas  jembatan  (gelagar  dan  lantai  jembatan)  terhadap  muka  air  banjir.  Pada  tahap  analisis  awal  ini,  perhitungan  profil  muka  air  banjir  belum  dilakukan.  

Profil  muka  air  banjir  di  sepanjang  alur  Kali  Papah  di  sekitar  Jembatan  BH-­‐2016  akan  dilakukan  dengan  bantuan  program  aplikasi  HEC-­‐RAS  (Hydrologic  Engineering  Center,  2010)  yang  dikembangkan  oleh  Waterway  Experimental  Station,  US  Army  Corps  of  Engineers.  HEC-­‐RAS  merupakan  model  hidrodinamika  1D  yang  cocok  untuk  memodelkan  aliran  di  sungai.  HEC-­‐RAS  mampu  memodelkan  aliran  permanen  atau  tak    permanen  di  

    10  

alur  sungai  yang  berupa  jaring  sungai,  serta  mampu  pula  memodelkan  aliran  melalui  berbagai  jenis  struktur  hidraulik,  baik  struktur  melintang  sungai  seperti  jembatan,  gorong-­‐gorong,  bendung,  pintu  air,  dan  pompa  air,  maupun  struktur  sejajar  sungai  seperti  tanggul,  pelimpah  samping,  dan  kawasan  detensi  atau  retensi.  HEC-­‐RAS  adalah  program  aplikasi  bebas  (freeware).  File  program  aplikasi  HEC-­‐RAS  dapat  didownload  dari  situsweb  http://usace.army.mil/software/hec-­‐ras/downloads.aspx.  

Panjang  alur  Kali  Papah  yang  akan  dimodelkan  untuk  mendapatkan  profil  muka  air  banjir  di  sekitar  Jembatan  BH-­‐2016  direncanakan  sekira  2  sampai  3  kilometer.  Bendung  Papah  akan  menjadi  batas  hilir  model.  Geometri  sungai  akan  dimodelkan  berdasarkan  profil  sungai  hasi  pengukuran  topografi  yang  telah  selesai  dikerjakan.  

1.1.3 Prediksi  Kedalaman  Gerusan  Dasar  Sungai  

Prediksi  kedalaman  gerusan  dasar  sungai,  pada  tahap  pekerjaan  analisis  awal  saat  ini,  belum  dilaksanakan.  Prediksi  kedalaman  gerusan  dapat  dilakukan  setelah  simulasi  aliran  banjir  di  Kali  Papah  pada  perhitungan  profil  muka  air  banjir  telah  selesai  dikerjakan.  Hal  ini  disebabkan  prediksi  kedalaman  gerusan  dasar  sungai  membutuhkan  informasi  kedalaman  aliran  dan  kecepatan  aliran.  Informasi  ini  merupakan  hasil  hitungan  pada  perhitungan  profil  muka  air  banjir.  Data  lain  yang  dibutuhkan  untuk  melakukan  prediksi  kedalaman  dasar  sungai  adalah  geometri  pangkal  jembatan,  pilar  jembatan,  fondasi  jembatan,  serta  jenis  tanah  dasar  dan  diameter  butir  material  dasar  sungai.  

Hasil  prediksi  kedalaman  dasar  sungai  diperlukan  sebagai  kontrol  terhadap  keamanan  jembatan  ditinjau  dari  sisi  sungai  dan  aliran  banjir.  

2 Daftar  Pustaka  Chow,  Ven  Te,  Maidment,  David  R.,  and  Mays,  Larry  W.,  1988,  Apllied  Hydrology,  McGraw  

Hill,  New  York.  

Haan,  Charles  T.,  1982,  Statistical  Methods  in  Hydrology,  The  Iowa  State  University  Press,  Ames,  Iowa.  

Hydrologic  Engineering  Center,  2010,  HEC-­‐RAS  River  Analysis  System,  User’s  Manual,  Version  4.1,  January  2010,  U.  S.  Army  Cormps  of  Engineers,  Davis,  CA.  

http://istiarto.staff.ugm.ac.id,  diakses  pada  Oktober  2014.