Analisis Debit Rancangan
Transcript of Analisis Debit Rancangan
ANALISIS DEBIT RANCANGAN
ANALISIS DEBIT RANCANGAN MENCAKUP:
I. ANALISIS DEBIT ANDAL
II. ANALISIS DEBIT BANJIR
ANALISIS DEBIT ANDAL
A. Pengertian
Debit Andal adalah debit minimum yang diharapkan tersedia dengan peluang tertentu selama umur rencana
Debit andal 80% (Q80) artinya debit minimum yang diharapkan tersedia selama 80% dari umur rencana atau peluang gagal (tidak terpenuhinya) hanya 20%.
Contoh: Q80 = 5,00 m3/detik, artinya ada peluang sebesar 80% bahwa debit yang tersedia minimum sebesar 5,00 m3/detik atau peluang Q ≥ 5,00 m3/detik sama dengan 80 %.
B. Metode perhitungan Ada berbagai metode statistik yang dapat digunakan untuk menentukan debit
andal dengan keandalan (peluang) tertentu. Pada penerapan metode statistik langkah pertama yang harus ditentukan adalah pemilihan model distribusi yang sesuai, dan selanjutnya dari model distribusi tersebut dapat ditentukan debit andalnya.
ANALISIS DEBIT ANDAL
C. Metode Grafis
Metode grafis yang lasim digunakan untuk menentukan debit andal, dikenal sebagai metode Plotting Position (Posisi Penggambaran).
Prosedur perhitungan & penggambaran:
(1) Urutkan data mulai dari yang terbesar sampai yang terkecil
(2) Tentukan posisi penggambaran (plotting position) p dengan persamaan:
%1001
Nmp
dengan m = nomor urut data dan N = banyaknya data
(3) Gambarkan hubungan antara debit (Q) dan posisi penggambarannya (p), kemudian tentukan lengkung debit (trend Q)
(4) Tentukan debit andal sesuai keandalan yang dinginkan
ANALISIS DEBIT ANDAL
No Urut
mDebit,
Q(m3/detik)
1
2
3
.
.
.
.
.
N
Format Tabel Pernitungan
%1001
Nmp
ANALISIS DEBIT ANDAL
Menentukan Q andal dari Lengkung Debit
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
p (%)
Q (m
3 /det
ik)
Q80
ANALISIS DEBIT ANDAL
Contoh Soal: Tentukan debit andal 80% (Q80) dan debit andal 90% (Q90) dari data debit berikut ini.
BulanDebit
(m3/det)Jan 67,2Feb 42,7Mar 36,3Apr 25,0Mei 30,1Jun 22,4Jul 27,8Ags 28,0Sep 29,5Okt 45,6Nop 55,3Des 70,5
ANALISIS DEBIT BANJIR
A. Metode Rasional
Asumsi: • Curah hujan tersebar merata di seluruh daerah tangkapan hujan (DTH) atau catchment area
• Debit maksimum tercapai jika seluruh daerah tangkapan hujan telah menyumbangkan alirannya pada penampang sungai / saluran yang ditinjau; dengan kata lain durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi.
Rumus Umum:
Q = C . I . A
dimana: Q = debit banjir [m3/detik]
C = koefisien pengaliran atau koefisien limpasan (Runoff coefficient)
I = intensitas curah hujan [mm/jam atau mm/hari]
A = luas daerah tangkapan hujan (catchment area) [km2 atau ha]
ANALISIS DEBIT BANJIR
1. Metode Rasional Jepang (berlaku untuk A ≤ 5000 ha)Prosedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:(1) Ukur / hitung luas daerah tangkapan hujan (A) dengan planimeter
(2) Tentukan koefisien limpasan (C) dengan memperhatikan karakteristik DTH, terutama tata guna lahan, jenis tanah, vegetasi, dan kemiringan medan.
i
n
i
i CAAC
1
dengan
n
iiAA
1
Hitung C rata-rata dengan persamaan:
dc ttt 0(3) Hitung waktu konsentrasi (tc) dengan persamaan:
t0 = waktu pengaliran dari titik terjauh ke awal sungai/saluran
td = waktu pengaliran di dalam saluran sampai ke outlet yang ditinjau
t0 dihitung dengan rumus Kirpich:
77.0
0
00 0195.0
SLt menit
ANALISIS DEBIT BANJIR
+ 2500+ 1800
+ 500
Rencana Bendung
S. B
edo’
L = panjang sungai utama
L0 = jarak titik terjauh ke awal sungai
L0
ANALISIS DEBIT BANJIR
dimana: L0 = jarak titik terjauh ke awal sungai/saluran [m]
S0 = kemiringan medan rata-rata; dihitung dengan persamaan:
00 L
HS dengan H adalah beda tinggi antara titik terjauh dengan
awal saluran
td dihitung dengan persamaan:VLt d
d
dimana: Ld = panjang sungai/saluran
V = kecepatan rata-rata aliran dalam sungai.
Untuk keperluan praktis, nilai-nilai V untuk saluran alam dapat ditaksir berdasarkan kemiringan rata-rata dasar saluran (lihat Tabel R1)
ANALISIS DEBIT BANJIR
Tabel R1. Taksiran kecepatan aliran berdasarkan kemiringan rata-rata dasar sungai / saluran
No Kemiringan, S (%) Kecepatan Aliran, V (m/detik)
1 < 1 0,4
2 1 – 2 0,6
3 2 – 4 0,9
4 4 – 6 1,2
5 6 – 10 1,5
6 10 – 15 2,4
(4) Hitung intensitas hujan (I) dengan rumus Mononobe:
t = waktu konsentrasi (jam)
R = curah hujan rencana (mm/hari); 3
224
24
tRI mm/jam;
ANALISIS DEBIT BANJIR
(5) Hitung debit banjir dengan persamaan berikut:
m3/detAICCfQ s
• Jika A ≤ 80 ha:
• Jika: 80 < A ≤ 5000 ha:
AICfQ m3/det
dimana f = faktor konversi satuan yang nilainya adalah:
f = 0.278 jika A dinyatakan dalam km2;
Cs = koefisien penampungan palung sungai/saluran yang dapat dihitung dengan persamaan:
f = 0.00278 jika A dinyatakan dalam ha
dc
cs tt
tC
2
2
Tabel Koefisien Limpasan (Runoff Coefficient), C
Diskripsi lahan / karakteristik permukaan
Koef limpasan, C
Business perkotaan 0,70 – 0,95 pinggiran 0,50 – 0,70 Perumahan rumah tunggal 0,30 – 0,50 multi-unit, terpisah 0,40 – 0,60 multi-unit, tergabung 0,60 – 0,75 perkampungan 0,25 – 0,40 apartemen 0,50 – 0,70 Industri ringan 0,50 – 0,80 berat 0,60 – 0,90 Perkerasan aspal dan beton 0,70 – 0,95 batu bata, paving 0,50 – 0,70 Atap 0,75 – 0,95 Halaman kereta api 0,10 – 0,35 Taman tempat bermain 0,20 – 0,35 Taman, pekuburan 0,10 – 0,25 Hutan datar, 0 – 5% 0,10 – 0,40 bergelombang, 5 – 10% 0,25 – 0,50 berbukit, 10 – 30% 0,30 – 0,60
ANALISIS DEBIT BANJIR
ANALISIS DEBIT BANJIR
2. Metode MelchiorProsedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:
(1) Lukis ellips mengelilingi daerah tadah hujan dengan sumbu panjang kira-kira 1,5 x sumbu pendek, kemudian hitung luas ellips (F) dengan rumus :
abF 25,0
a = sumbu panjang ellips.
+ 1800
+ 500
S. B
edo’
a
b
+ 1500
P
b = sumbu pendek ellips.
a = 1,5 x b
P berjarak 0,9 L dari bendung
L = panjang sungai utama
ANALISIS DEBIT BANJIR
(2) Ukur / hitung luas daerah tangkapan hujan (A) dengan planimeter; A dalam km2
(3) Hitung kemiringan rata-rata dasar sungai dengan persamaan:
LHS9,0
H adalah beda tinggi dan L adalah panjang sungai.
(4) Hitung β1 dengan persamaan: 11
1720396012,0
1970
F
(5) Taksir curah hujan R1 (m3/det/km2) berdasarkan luas ellips dengan menggunakan Tabel M1.
(6) Hitung Q dengan persamaan: ARQ 11 m3/det
ANALISIS DEBIT BANJIR
(7) Hitung V dengan persamaan:
(8) Hitung t dengan persamaan:
2,0231,1 QSV
VLt
3610
21
m/det
L dalam km dan V dalam m/det
jam;
(9) Tentukan β2 berdasarkan nilai t dan F dengan menggunakan Tabel M2
(10) Hitung β dengan persamaan:
(11) Hitung R dengan persamaan:
R24-maks adalah curah hujan terpusat maksimum sehari;sebagai acuan, untuk Jakarta R24-maks = 200 mm
tRR maks
3610 24
ANALISIS DEBIT BANJIR
(12) Periksa apakah nilai R sama dengan R1 yang ditaksir. Jika sama, lanjutkan perhitungan Q; namun jika tidak, ulangi perhitungan mulai dari prosedur (5) dengan mengganti nilai R1 dengan nilai R yang diperoleh pada prosedur (11).
Prosedur tersebut harus diulangi sampai didapatkan: 1 nn RR
(13) Tentukan nilai tambahan untuk curah hujan, ΔR berdasarkan nilai t dengan menggunakan Tabel M3, kemudian hitung:
RRR n
(14) Hitung Q dengan persamaan: 200rCRAQ
r adalah curah hujan harian maksimum (curah hujan rencana) pada daerah perencanaan.
ANALISIS DEBIT BANJIR
Tabel M1. Perkiraan nilai R berdasarkan luas ellips F
F(km2)
R(m3/det/km2)
F(km2)
R(m3/det/km2)
F(km2)
R(m3/det/km2)
0,14 29,60 144,00 4,75 720,00 2,30
0,72 22,45 216,00 4,00 1080,00 1,85
1,40 19,90 288,00 3,60 1440,00 1,55
7,20 14,15 360,00 3,30 2160,00 1,20
14,00 11,85 432,00 3,05 2880,00 1,00
29,00 9,00 504,00 2,85 4320,00 0,70
72,00 6,25 576,00 2,65 5760,00 0,54
108,00 5,25 648,00 2,45 7200,00 0,48
Sumber: Subarkah Iman, 1980, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma, Bandung
ANALISIS DEBIT BANJIR
Tabel M2. Faktor reduksi 2 terhadap R24-maks untuk hujan yang durasinya kurang dari 24 jam
F(km2)
Nilai 2 (%) untuk durasi hujan (t) dalam jam
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 16 20 24
0 44 64 80 89 92 92 93 94 95 96 98 100
10 37 57 70 80 82 84 87 90 91 95 97 100
50 29 45 57 66 70 74 79 83 88 94 96 100
300 20 33 43 52 57 61 69 77 85 93 95 100
~ 12 23 32 42 50 54 66 74 83 92 94 100
Sumber: Subarkah Iman, 1980, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma, Bandung
ANALISIS DEBIT BANJIR
Tabel M.3. Tambahan nilai R (dalam % terhadap Rn) untuk berbagai waktu konsentrasi
t(menit)
R(%)
t(menit)
R(%)
t(menit)
R(%)
t(menit)
R(%)
40 2 630 – 720 10 1330 – 1420
18 2035 – 2120
26
40 – 115 3 720 – 810 11 1420 – 1510
19 2120 – 2210
27
115 – 190 4 810 – 895 12 1510 – 1595
20 2210 – 2295
28
190 – 270 5 895 – 980 13 1595 – 1680
21 2295 – 2380
29
270 – 360 6 980 – 1070 14 1680 – 1770
22 2380 – 2465
30
360 – 450 7 1070 – 1155
15 1770 – 1860
23 2465 – 2550
31
450 – 540 8 1155 – 1240
16 1860 – 1950
24 2550 – 2640
32
540 – 630 9 1240 – 1330
17 1950 – 2035
25 2640 – 2725
33
2725 – 2815
34
Sumber: Subarkah Iman, 1980, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma, Bandung
ANALISIS DEBIT BANJIR
3. Metode Weduwen (A < 100 km2)Prosedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:
(1) Ukur / hitung luas daerah tangkapan hujan (A) dengan planimeter; A dalam km2
(2) Hitung kemiringan rata-rata dasar sungai dengan persamaan:
LHS9,0
H adalah beda tinggi dan L adalah panjang sungai.
(3) Taksir waktu konsentrasi t (jam)
(4) Hitung β dengan persamaan:
(5) Hitung R dengan persamaan:
A
Att
120
91120
45,165,67
tR
(6) Hitung C dengan persamaan:7
1,41
R
C
m3/det/km2
ANALISIS DEBIT BANJIR
(7) Hitung Q dengan persamaan:
(8) Hitung t kontrol dengan persamaan:
RACQ
25,0125,08 SQLt k
240rRACQ
(9) Periksa apakah nilai t taksiran sama dengan nilai tk. Jika t ≠ tk, ulangi prosedur (3) sampai dengan (8) hingga diperoleh t = tk.
(10) Hitung Q dengan persamaan:
r adalah curah hujan harian maksimum pada daerah perencanaan
Catatan: untuk menyederhanakan perhitungan, sebaiknya ditabelkan
m3/det
jam; L dalam km
m3/det
ANALISIS DEBIT BANJIR
4. Metode Haspers (A < 200 km2)Prosedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:
(1) Ukur / hitung luas daerah tangkapan hujan (A) dengan planimeter; A dalam km2
(2) Hitung kemiringan rata-rata dasar sungai dengan persamaan:
LHS9,0
H adalah beda tinggi dan L adalah panjang sungai.
(3) Hitung C dengan persamaan:
(5) Hitung β dengan persamaan:
7,0
7,0
075,01012,01
AAC
(4) Hitung t dengan persamaan: 3,08,01,0 SLt
1215107,311 75,0
2
4,0 At
t t
t dalam jam dan L dalam km
ANALISIS DEBIT BANJIR
(6) Hitung R dengan ketentuan dan persamaan sebagai berikut:
• Jika t < 2 jam, maka: 224
24
22600008,01 tRtRtR
maks
maks
• Jika 2 jam < t < 19 jam , maka:
• Jika 19 jam < t < 30 hari , maka:
124
tRtR maks
1707,0 24 tRR maks
tRq6,3
qACQ
mm
mm
mm
(7) Hitung q dengan persamaan:
t dalam satuan hari
(8) Hitung Q dengan persamaan:
m3/det/km2
m3/det
ANALISIS DEBIT BANJIR
B. Metode Hidrograf
1. Pengertian:
• Hidrograf adalah penyajian secara grafis variasi atau fluktuasi debit terhadap waktu.
Q
t
Leng
kung
nai
kpuncak
Lengkung turun
Aliran langsung
Aliran dasar
ANALISIS DEBIT BANJIR
• Ordinat hidrograf dapat dipisahkan menjadi dua unsur, yaitu unsur aliran/limpasan langsung dan unsur aliran dasar (base flow).
• Hidrograf satuan adalah hidrograf aliran langsung akibat hujan sebesar 1 mm, tersebar merata pada seluruh DPS.
• Curah hujan efektif (curah hujan netto) adalah bagian dari curah hujan yang menghasilkan aliran langsung.
• Hidrograf satuan sintetik adalah model (tiruan) hidrograf satuan yang dapat digunakan untuk mengestimasi hidrograf banjir pada sebarang daerah dengan menyesuaikan parameter hidrograf satuan tersebut dengan karakteristik DPS yang ditinjau.
• Hidrograf bersifat unik untuk setiap DPS dan sangat dipengaruhi oleh karakteristk DPS tersebut.
• Contoh hidrograf satuan sintetik yang digunakan secara luas, antara lain:
(1) Hidrograf Snyder(2) Hidrograf Nakayasu
ANALISIS DEBIT BANJIR
2. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu
qp
0,09 qp
0,3 qp
qd1
qd2
qd3
qa
lengkung naik lengkung turun
Tp T0,3 1,5 T0,3
tr
tg0,8 trq
t
r
ANALISIS DEBIT BANJIR
Ordinat hidrograf dihitung sebagai berikut: Ordinat puncak hidrograf:
3,0
0
3,06,3 TTCARq
pp
A = luas daerah tadah hujan (catchment area)
R0 = curah hujan satuan (= 1 mm) Tp = waktu sejak awal hujan sampai terjadinya debit puncak (lag time); jam. T0,3 = waktu sejak terjadinya debit puncak sampai tercapai debit sebesar 30 %
(= 0,3) debit puncak
Lag time Tp dihitung dengan persamaan: tgtT rp 8,0
tr = durasi hujan efektif (diambil 0,5 tg sampai tg)
tg = waktu konsentrasi, bergantung panjang sungai utama; dihitung sebagai berikut:
• Jika L ≤ 15 km, maka
• Jika L > 15 km, maka
7,021,0 Ltg
Ltg 058,04,0 L dalam km dan tg dalam jam
ANALISIS DEBIT BANJIR
T0,3 dihitung dengan persamaan: gtT 3,0
= 2,0 untuk daerah pengaliran biasa,
= 1,5 untuk daerah pengaliran yang lengkung naik hidografnya lebih lambat dan lengkung turun lebih cepat.
= 3,0 untuk daerah pengaliran yang lengkung naik hidografnya lebih cepat dan lengkung turun lebih lambat.
Ordinat pada lengkung naik (t < Tp):4,2
ppa T
tqq
Ordinat pada lengkung turun (t > Tp):
- untuk Tp < t < (Tp+T0,3) :
- untuk (Tp+T0,3) < t < (Tp+2,5 T0,3) :
- untuk t > (Tp+2,5 T0,3) :
3,0/1 3,0 TTt
pdpqq
3,03,0 5,1/5,02 3,0 TTTt
pdpqq
3,03,0 2/5,13 3,0 TTTt
pdpqq
ANALISIS DEBIT BANJIR
Debit banjir akibat hujan dengan intensitas sebesar I mm/jam, dihitung dengan persamaan:
ItqItQ 1,,
Untuk hujan dengan durasi lebih dari 1 jam, dengan intensitas masing-masing I1, I2, I3, . . ., In; debit total dihitung dengan metode superposisi sebagai berikut:
nIntqItqItqItqtQ 1,11,21,11, 321
ANALISIS DEBIT BANJIR