Hubungan Hujan-Aliran

DESAIN HIDROLOGI

Struktur Kompetensi

Menurunkan Lengkung-IDF untuk berbagai Durasi dan

Periode Ulang Hujan

Menentukan Hujan Rencanamenggunakan Lengkung-IDF

Menghitung Waktu Konsentrasimenggunakan Rumus Empiris

B

MenentukanKoefisien Limpasan

Menentukan Banjir Rencanamenggunakan Rumus Rasional

2

3

4a

2

DTA = Daerah Tangkapan Air

Menjelaskan FenomenaDaur Hidrologi

MelakukanDelineasi DTA

MenggambarkanKarakteristik Fisik DTA sebagai Satuan Analisis

Menyajikan contoh keragamanmenurut ruang dan waktuberbagai Variabel Hidrologi

Melaksanakan danmenginterpretasikan

hasil Survei

Membaca danmenginterpretasikan

Peta Rupabumi

KompetensiAwal

KompetensiDasar

Keairan

1

A

2

PRAKIRAAN HUJAN RENCANA

Mengolah Data Hujan padasatu Stasiun Hujan

Menentukan HujanWilayah pada DTA

Menghitung HujanRencana

Menyusun Deret WaktuData Hujan Harian Maksimum Tahunan

Menentukan PeriodeUlang Rencana

3

1

B

MenjelaskanDasar-dasar Analisis

Frekuensi/Probabilitasdan Analisis Risiko

Menjelaskan terminologi hujan sebagaifluks yang diukur secara ruang & waktu

Klasifikasi Model Hidrologi

Sumber: Chow v.T. et al, 1988. Applied Hydrology.

Deterministic Stochastic

Lumped Distributed

SteadyFlow

Time-independent

Time-correlated

Input Output

UnsteadyFlow

SteadyFlow

UnsteadyFlow

Space-independent Space-correlated

Time-independent

Time-correlated

Model accounts for

Randomness?

Spatial Variation?

Time Variation?

SystemF(randomness, space, time)

Rainfall I(t)

Watershed Boundary Watershed Surface

System Boundary

DischargeQ(t)

Faktor Pengaruh:–Tataguna Lahan–Durasi Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

451 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11

13

15

Aliran

Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11

13

15

Aliran

Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11

13

15

Aliran

Hujan

Hutan C=0.2

Kebun C=0.5

Sawah C=0.8

Pemukiman C=1

Hapus0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15

Aliran

Hujan

Faktor Pengaruh:– Bentuk DTA

Hubungan Hujan-Aliran

Aplikasi RRSim09

Karakteristik Analisis Besaran Rencana

Pemanfaatan Potensi AirKetersediaan AirPerhitungan Aliran Andalan

(Dependable Flow)Konservatif:Menjamin Volume (V) desain cukup kecil, agar mempunyai Peluang (P) tersedia cukup besar

V <<<P >>>

Pengamanan terhadap Daya Rusak AirPerhitungan Banjir Rencana (Design Flood)

Progresif:Mengamankan terhadap daya rusak yang sebesar-besarnya (V), meskipun Peluang terjadinya kecil (P)

V >>>P <<<




Lumped Distributed

SteadyFlow

Time-independent

Time-correlated

Input Output

UnsteadyFlow

SteadyFlow

UnsteadyFlow


Time-independent

Time-correlated

Model accounts for

Randomness?

Spatial Variation?

Time Variation?




Risiko dan Peluang

_

_

1

)1

1(1

RP

TrR N

Perhitungan Hujan

Rencana

Tahun Sta. X

1985 153

1986 124

1987 98

1988 104

1989 155

1990 95

1991 94

1992 102

1993 110

1994 69

1995 88

1996 103

1997 75

1998 100

1999 74

2000 85

2001 83

2002 96

2003 94

2004 101

2005 118

n 21

Xrata 101

Sx 22.2261

Ytr-50 3.9019

YN 0.5252

SN 1.0696

Ktr 3.1570

P-50 171

XTrTr SKXX

n

iiXn

X1

1

n

nTrTr S

YYK

1

1

2

n

XXS

n

ii

X

Banjir Rencana?DAERAH PENGUASAAN SUNGAI

DATARAN BANJIR(“FLOOD PLAIN”)DATARAN BANJIR

SUNGAI

Garis Sempadan (GS)GS

GSGS

DATARAN BANJIRDATARAN BANJIR

M.A.N

M.A.B

MASALAH BANJIR

MASALAH BANJIR

KONDISI BANJIR

BANJIR

PALUNG SUNGAI

DEBIT/ALIRAN NORMAL

DEBIT > 50 TAHUNAN

Source: Siswoko

BANJIR DAN MASALAH BANJIR

ModernModern

TradisionalTradisional

Banjir

Peristiwa banjir dapat disebabkan oleh:

(1) curah hujan berdurasi singkat dengan intensitas tinggi

(2) curah hujan berintensitas rendah akan tetapi durasinya panjang

(3) bendungan/tanggul jebol(4) gempa, tanah longsor dll

Pemilihan Metode Peramalan Banjir

Bagaimana karakteristik metode peramalan banjir yang ada (bentuk dan strukturnya, faktor-faktor yang dipertimbangkan, teori dasar yang digunakan serta akurasinya)

Apakah diperlukan pendekatan deterministik atau probabilistik dalam peramalan banjir tersebut serta apakah metode & parameternya sesuai untuk aplikasi yang dimaksud

Apakah tersedia data untuk keperluan kalibrasi, atau jika menggunakan metode regional apakah diturunkan di wilayah yang karakteristiknya kurang lebih sama

Jenis dan penting/tidaknya bangunan yang dirancang, terutama pengaruh dari tingkat akurasi perhitungannya; apakah perlu puncak banjirnya saja atau hidrograf banjirnya

Waktu yang tersedia untuk melakukan peramalan (on-line atau off-line forecasting)

Apakah tersedia ahlinya, metode yang rumit memerlukan keahlian khusus untuk menginterpretasikan masukan maupun hasil perhitungan

Pendekatan Deterministik

Metoda RasionalMetoda Time-AreaMetoda Hidrograf Satuan

Penurunan Hidrograf SatuanEmpirik

Estimasi “kehilangan air”Metode konvolusi-Matriks

SintetikSnyderSCSRational-NedecoNakayasu

Pemanfaatan Hidrograf Satuan




Lumped Distributed

SteadyFlow

Time-independent

Time-correlated

Input Output

UnsteadyFlow

SteadyFlow

UnsteadyFlow


Time-independent

Time-correlated

Model accounts for

Randomness?

Spatial Variation?

Time Variation?


Penurunan IDF-Curve*

No Tahun Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan

(mm)1 1980 922 1981 1203 1982 614 1983 655 1984 926 1985 1097 1986 1128 1987 759 1988 10610 1989 6511 1990 8512 1991 8613 1992 8414 1993 9415 1994 7516 1995 11817 1996 9918 1997 7619 1998 12620 1999 82

* Apabila hanya tersedia data hujan

No xi Yn

1 92 91.1 0.9 0.81 19.24879 1.0628 0.5236

2 120 91.1 28.9 835.21 19.24879 1.0628 0.5236

3 61 91.1 -30.1 906.01 19.24879 1.0628 0.5236

4 65 91.1 -26.1 681.21 19.24879 1.0628 0.5236

5 92 91.1 0.9 0.81 19.24879 1.0628 0.5236

6 109 91.1 17.9 320.41 19.24879 1.0628 0.5236

7 112 91.1 20.9 436.81 19.24879 1.0628 0.5236

8 75 91.1 -16.1 259.21 19.24879 1.0628 0.5236

9 106 91.1 14.9 222.01 19.24879 1.0628 0.5236

10 65 91.1 -26.1 681.21 19.24879 1.0628 0.5236

11 85 91.1 -6.1 37.21 19.24879 1.0628 0.5236

12 86 91.1 -5.1 26.01 19.24879 1.0628 0.5236

13 84 91.1 -7.1 50.41 19.24879 1.0628 0.5236

14 94 91.1 2.9 8.41 19.24879 1.0628 0.5236

15 75 91.1 -16.1 259.21 19.24879 1.0628 0.5236

16 118 91.1 26.9 723.61 19.24879 1.0628 0.5236

17 99 91.1 7.9 62.41 19.24879 1.0628 0.5236

18 76 91.1 -15.1 228.01 19.24879 1.0628 0.5236

19 126 91.1 34.9 1218.01 19.24879 1.0628 0.5236

20 82 91.1 -9.1 82.81 19.24879 1.0628 0.5236

Total 1822 Total 7039.8Rata-rata 91.1

Dieroleh Nilai = 19.24879 = 1.0628 Dari tabel Yn = 0.5236 Dari tabel

= 18.11139

Diperoleh Persamaan Garis RegresiXT = 91.1 + -9.48312 + 18.11139 YT = 81.61688 + 18.11139 YT

xx i 2)( xx i x

x

1

)( 2

N

xxix

xn

n

x

x nPenurunan IDF-Curve

Menentukan Intensitas Hujan Durasi Kurang dari 24-Jam untuk Penurunan

IDF-Curve*

32

24 24

24

t

RI

Mononobe

R24 = hujan harian rencana

I = intensitas hujan dengan durasi t

t = durasi hujan kurang dari 24-jam

*IDF-Curve = Lengkung Intensitas-Durasi-Frekuensi

Penurunan IDF-Curve

Penurunan IDF-Curve

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.01 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Durasi ( menit )

Inte

nsita

s (

mm

/jam

)

2 Tahunan 5 Tahunan 10 Tahunan 15 Tahunan 20 Tahunan25 Tahunan 50 Tahunan

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.01 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Durasi ( menit )

Inte

nsita

s (

mm

/jam

)

2 Tahunan 5 Tahunan 10 Tahunan 15 Tahunan 20 Tahunan25 Tahunan 50 Tahunan

tr (= tc) = 50 menit

I5-Tahunan = 65 mm/jam

tr (= tc) = 50 menit

I5-Tahunan = 65 mm/jam

Penurunan IDF-Curve

Rumus RASIONAL

Q = C.I.A

Q = debit rencana (m3/detik)C = koefisien limpasanI – intensitas hujan rencana (mm/jam)A = luas catchment area (m2)

I didapat dari IDF-Curve untuk: durasi hujan = waktu konsentrasi (tr = tc)

Perhitungan Debit Rencana

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan oleh air hujan untuk mengalir dari titik paling jauh ke titik yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran.

Waktu konsentrasi terdiri dari waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di atas permukaan tanah ke saluran dan waktu yang diperlukan oleh air yang mengalir di dalam saluran sampai ke titik yang ditentukan di bagian hilir saluran

Waktu Konsentrasi

Waktu KonsentrasiMethod Formula for tc (min) Remarks

Kirpich (1940)

L = length of channel from headwater to outlet (ft)S = average watershed slope (ft/ft)

Developed from SCS data for seven rural basins in Tennessee with well-defined channel and steep slopes

Izzard (1946)

i = rainfall intensity, in/hc = retardance coefficientL = length of flow path, ftS = slope of flow path, ft/ft

Developed in laboratory experiments by Bureau of Public Roads for overland flow on roadway and turf surfaces; values of the retardance coefficient range from 0,0070 for very smooth pavement to 0,012 for concrete pavement to 0,06 for dense turf; solution requires iteration; product i times L should be < 500.

SCS Average Velocity Charts (1975, 1986)

L = length of flow path, ftV = average velocity in feet per second from Fig. 3-1 of TR-55 for various surfaces

Overland flow charts in Fig. 3-1 of TR-55 show average velocity as function of watercourse slope and surface cover.

385,077,00078,0 SLtc

667,0333,0

33,0)0007,0(025,41

iS

Lcitc

V

Ltc 60

1

Source: American Geophysical Union (in Applied Hydrology)

dan lain-lain ….

Waktu Konsentrasi

Waktu Konsentras

i

Koefisien Aliran

TIPE DAERAH TANGKAPAN KOEFISIEN LIMPASAN ( C )

BisnisKawasan kotaKawasan pinggiran

0,70 - 0,950,50 - 0,70

Kawasan pemukimanKawasan keluarga-tunggalMulti satuan, terpisahMulti satuan, berdempetan (rapat)

0,30 - 0,500,40 - 0,600,60 - 0,75

Kawasan Pemukiman Pinggiran kota 0,25 - 0,40

Kawasan tempat tinggal berupa rumah susun (Apartement)

0,50 - 0,70

PerindustrianKawasan yang ringanKawasan yang berat

0,50 - 0,800,60 - 0,90

Taman-taman dan kuburan 0,10 - 0,25

Lapangan bermain 0,20 - 0,35

Kawasan halaman rel kereta api 0,20 - 0,40

Kawasan yang belum dimanfaatkan (unimprove area)

0,10 - 0,30

Jalan-jalanBeraspalBetonBatu bata / Con block

0,70 - 0,950,80 - 0,950,70 - 0,85

Jalan raya dan trotoir 0,75 - 0,85

Atap 0,75 - 0,95

Halaman rumput, tanah berpasirTanah berpasir, datar (2 %)Tanah berpasir, rata-rata (2 - 7%) Tanah berpasir, curam (7%)

0,05 - 0,100,10 - 0,150,15 - 0,20

TIPE DAERAH TANGKAPAN KOEFISIEN ALIRAN ( C )

Halaman rumput, tanah padatTanah padat, datar (2%)Tanah padat, rata-rata (2 - 7%)Tanah padat, curam (7%)

0,13 - 0,170,18 - 0,220,25 - 0,35

Periode Ulang (tahun)

Karakteristik Permukaan 2 5 10 25 50 100

Belum Terkembang (Undeveloped) Lahan Pertanian (Cultivated Land) Datar (Flat), 0-2% Rata-rata (Average), 2-7% Curam (Steep), >7% Lahan Kosong (Pasture/Range) Datar (Flat), 0-2% Rata-rata (Average), 2-7% Curam (Steep), >7% Hutan (Forest/Woodlands) Datar (Flat), 0-2% Rata-rata (Average), 2-7% Curam (Steep), >7%

0.310.350.39

0.250.330.37

0.220.310.35

0.340.380.42

0.280.360.40

0.250.340.39

0.360.410.44

0.300.380.42

0.280.360.41

0.400.440.48

0.340.420.46

0.310.400.45

0.430.480.51

0.370.450.49

0.350.430.48

0.470.510.54

0.410.490.53

0.390.470.52

Periode Ulang (tahun)

Karakteristik Permukaan 2 5 10 25 50 100

Terkembang (Developed) Aspal (Asphaltic) Beton/Atap (Concrete/roof)Area Rerumputan (Grass areas) Kondisi tidak baik (penutp rerumputan

kurang dari 50% dari total luasan) (Poor condition (grass cover less than 50% of the area))

Datar (Flat), 0-2% Rata-rata (Average), 2-7% Curam (Steep), >7% Kondisi cukup (penutp rerumputan pada

50% sampai dengan 75% dari total luasan) (Fair condition (grass cover on 50% to 75% of the area))

Datar (Flat), 0-2% Rata-rata (Average), 2-7% Curam (Steep), >7%Kondisi baik (penutup rerumputan lebih besar

dari 75% dari total luasan) (Good condition (grass cover over 75% of the area))

Datar (Flat), 0-2% Rata-rata (Average), 2-7% Curam (Steep), >7%

0.730.75

0.320.370.40

0.250.330.37

0.210.290.34

0.770.80

0.340.400.43

0.280.360.40

0.230.320.37

0.810.83

0.370.430.45

0.300.380.42

0.250.350.40

0.860.88

0.400.460.49

0.370.450.49

0.320.420.47

0.900.92

0.470.530.55

0.410.490.53

0.360.460.51

1.001.00

0.580.610.62

0.530.580.60

0.490.560.58

Sumber: Chow, Ven Te., David R. Maidment & Larry W. Mays, Applied Hydrology, McGraw-Hill Book Company, New York, 1988.

Koefisien Aliran

Koefisien Aliran

Koefisien Aliran DTA

C = Koefisien Limpasan, dimana nilai koefisien limpasan tergantung pada lapisan/bangunan penutup muka tanah.

Koefisien Limpasan Rata-rata (terbobot) DTA:

i

ii

A

CAC

Hubungan Hujan-Aliran

Documents

Transcript of Hubungan Hujan-Aliran