MENGHITUNG RATA-RATA CURAH HUJAN

1. Curah Hujan

Curah hujan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pemilihan suatu system penyaliran yang akan diterapkan pada suatu tambang terbuka, karena besar kecilnya curah hujan pada suatu daerah tambang akan mempengaruhi besar kecilnya air tambang yang harus ditangani. Jadi debit air tambang yang akan dikeluarkan dari daerah tambang tersebut adalah banyaknya air hujan yang jatuh di daerah tangkapan hujan. Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan sistem penyaliran adalah curah hujan ratarata yang jatuh di daerah yang direncanakan. Besarnya curah hujan dinyatakan dalam mm, yang berarti jumlah air hujan yang jatuh pada satu satuan luas. Satuan curah hujan adalah mm yang berarti jumlah air hujan yang jatuh padasatu satuan luas tertentu. Jadi, Curah hujan 1 mm berarti pada luasan m2 jumlah air hujan yang jatuh sebanyak 1 liter. Derajat curah hujan dinyatakan dalam curah hujan per satuan waktu yang disebut intensitas hujan.

Data jumlah curah hujan (CH) rata -rata untuk suatu daerah tangkapan air (catchment area) atau daerah aliran sungai (DAS) merupakan informasi yang sangat diperlukan oleh pakar bidang hidrologi. Dalam bid ang pertanian data CH sangat berguna, misalnya untuk pengaturan air irigasi , mengetahui neraca air lahan, mengetahui besarnya aliran permukaan (run off). Untuk dapat mewakili besarnya CH di suatu wilayah/daerah diperlukan penakar CH dalam jumlah yang cukup. Semakin banyak penakar dipasang di lapangan diharapkan dapat diketahui besarnya rata -rata CH yang menunjukkan besarnya CH yang terjadi di daerah tersebut. Disamping itu juga diketahui variasi CH di suatu titik pengamatan. Menurut (Hutchinson, 1970 ; Browning, 1987 dalam Asdak C. 1995) Ketelitian hasil pengukuran CH tegantung pada variabilitas spasial CH, maksudnya diperlukan semakin banyak lagi penakar CH bila kita mengukur CH di suatu daerah yang variasi curah hujannya besar. Ketelitian akan semakin meningkat dengan semakin banyak penakar yang dipasang, tetapi memerlukan biaya mahal dan juga memerlukan banyak waktu dan tenaga dalam pencatatannya di lapangan.2. Metode Perhitungan Curah Hujan Rata-rataa. Cara rata-rata aritmatikCara rata-rata aritamatik adalah cara yang paling mudah diantara cara lainnya (poligon dan isohet). Digunakan khususnya untuk daerah seragam dengan variasi CH kecil. Cara ini dilakukan dengan mengukur serempak untuk lama waktu tertentu dari semua alat penakar dan dijumlahkan seluruhnya. Kemudian hasil penjumlahannya dibagi dengan jumlah penakar hujan maka akan dihasilkan rata-rata curah hujan di daerah tersebut. Secara matimatik ditulis persamaan sbb:

perhitungan:Untuk mengukur rata-rata curah hujan yang mewakili suatu daerah X diperlukan 4 (empat buah) penakar hujan yaitu pada stasiun A, B, C dan D. Tercatat selama waktu tertentu di stasiun A sebesar 6 cm, di B (10 cm), di C (8 cm) dan di D (11 cm).Maka : Rata-rata CH = (6+10+8+11)/4 = 8,75 cmb. Cara Poligon (Thiessen polygon)Cara ini untuk daerah yang tidak seragam dan variasi CH besar. Menurut Shaw (1985) cara ini tidak cocok untuk daerah bergunung dengan intensitas CH tinggi. Dilakukan dengan membagi suatu wilayah (luasnya A) ke dalam beberapa daerah-daerah membentuk poligon (luas masing-masing daerah ai), seperti pada Gambar 1.1 :

Untuk menghitung Curah Hujan rata-rata cara poligon menggunakan persamaan :

ai : Luas wilayah daerah aiA : Total luas seluruh wilayahc. Cara Isohet (Isohyetal)Cara ini dipandang paling baik, tetapi bersifat subyektif dan tergantung pada keahlian, pengalaman, pengetahuan pemakai terhadap sifat curah hujan pada daerah setempat. Isohet adalah garis pada peta yang menunjukkan tempat -tempat dengan curah hujan yang sama (Gambar 1.2).

Gambar 1.2. Garis-garis besarnya curah hujan pada masing-masing Isohet (I).Dalam metode isohet ini Wilayah dibagi dalam daerah -daerah yang masing-masing dibatasi oleh dua garis isohet yang berdekatan, misalnya Isohet 1 dan 2 atau (I1 I2). Oleh karena itu, dalam Gambar 2, curah hujan rata rata untuk daerah I1 I2 adalah (7 cm + 6,5 cm)/2 = 6,75 cm. Untuk menghitung luas darah ( I1 I2) dalam suatu peta kita bisa menggunakan Planimeter. Sercara sederhana bisa juga menggunakan kertas milimeter block dengan cara menghitung kotak yang masuk dalam batas daerah yang diukur.Tabel 1.2. Perhitungan Curah Hujan rata -rata cara Isohet pada wilayah A

Metode isohet berguna terutama berguna untuk mempelajari pengaruh hujan terhadap perilaku aliran air sungai terutama untuk daerah dengan tipe curah hujan orografik (daerah pegunungan).PENENTUAN DERAH TANGKAPAN HUJAN (CATCHMENT AREA)Suatu area ataupun daerah tangkapan hujan dimana batas wilayah tangkapannya ditentukan dari titik-titik elevasi tertinggi sehingga akhirnya merupakan suatu poligon tertutup, yang mana polanya disesuaikan dengan kondisi topografi, dengan mengikuti arah aliran air.

Air hujan yang mempengaruhi secara langsung suatu sistem drainase tambang adalah air hujan yang mengalir diatas permukaan tanah atau air permukaan (run off) di tambah sejumlah pengaruh air tanah.

Air hujan atau air permukaan yang mengalir ke area penambangan tergantung pada kondisi daerah tangkapan hujan yang dipengaruhi oleh daerah disekitarnya. Luas daerah tangkapan hujan dapat ditentukan berdasarkan analisa peta topografi. Berdasarkan kondisi daerahnya seperti adanya daerah hutan, lokasi penimbunan, kepadatan alur drainase, serta kondisi kemiringan (grade).Standar Deviasi ( S )

S= Keterangan:xi= data ke- i

= rata-rata intensitas curah hujanS= standard deviasin= banyak data pengamatanKoreksi Varians ( Yt )

Yt = Keterangan :Yt= koreksi variansT= periode ulang hujanKoreksi Rata Rata ( Ym )

Ym= Kemudian menentukan :

m= Keterangan:Ym= koreksi rata - ratam= rata rata Ymn= banyak data pengamatanm= nomor urut dataKoreksi Simpangan ( Sm )

Sm= Keterangan:Sm= koreksi simpanganYm= koreksi rata ratam= rata rata Ymn= banyak data pengamatanCurah Hujan Rencana ( Xt )

Xt= Keterangan:Xt= curah hujan rencana

= rata rata intensitas curah hujanYt= koreksi variansm= rata rata YmS= standard deviasiSm= koreksi simpangan

Intensitas curah hujan menurut Mononabe

Seandainya curah hujan harian didaerah penelitian diketahui tidak terdistribusi merata setiap tahun, maka menurut Monobe, Intensitas curah hujan dapat dihitung dengan rumus perkiraan intensitas curah hujan untuk waktu lama waktu hujan sembarang yang dihitung dari data curah hujan harian yaitu:

dimana :I= Intensitas curah hujan (mm/jam)t= Waktu konsentrasi (jam)Xt24= Curah hujan harian maksimum (mm)Waktu konsentrasi (tc) dihitung dengan menggunakan persamaan Kirpich :

Keterangan :tc = waktu kosentrasiL = jarak terpanjang yang ditempuh oleh air untuk mengalir menuju titik terendah (m)S = kemiringan rata-rata L (%)

Besarnya debit limpasan maksimum dapat ditentukan dengan metode Rasional :

Q = 0,278 x C x I x AKeterangan :Q = debit limpasan (m3 /s)C = koefisien limpasan (pada Tabel)I = Intensitas Hujan (mm/jam)A = luas catchment area (km2)

KemiringanJenis lahanC

< 3 %datarSawah, rawa0,2

Hutan, perkebunan0,3

Perumahan 0,4

3% - 15%sedangHutan, perkebunan0,4

Perumahan0,5

Semak-semak agak jarang0,6

Lahan terbuka, daerah timbunan0,7

15%curamHutan0,6

Perumahan0,7

Semak-semak agak jarang0,8

Lahan terbuka, daerah tambang0,9

Tabel Harga Koefisien Limpasan

ANALISIS DEBIT POMPA

Pompa berfungsi untuk mengeluarkan air dari front penambangan yang elevasinya lebih rendah dari daerah sekitarnya. Untuk mengatasi debit air yang tinggi beberapa pompa dipasang paralel, sedangkan untuk mengatasi head yang tinggi beberapa pompa dioperasikan seri.Dalam pemompaan dikenal istilah julang/head, yaitu energi yang diperlukan untuk mengalirkan sejumlah air pada kondisi tertentu atau energi per satuan satuan berat jenis air. Semakin besar debit air maka head akan semakin besar pula.Debit Aktual Pompa

Qpompa =dimana :Qpompa= Debit aktual pompa (m3/detik)Vpompa = Volume pompa (m3)trata-rata = Waktu rata-rata pengambilan data (detik)Sumuran berfungsi sebagai penampung air sebelum dipompa ke luar tambang. Dengan demikian, dimensi sumuran akan sangat bergantung dari jumlah air yang masuk serta keluar dari sumuran. Dimana jumlah air yang masuk ke dalam sumuran merupakan jumlah air hujan yang mengalir dari saluran jenjang, limpasan air permukaan yang langsung masuk ke sumuran, luapan air sungai, dan air tanah. Sedangkan jumlah air yang dipompa ke luar tambang dianggap sebagai debit pompa. Dalam pelaksanaan kegiatan penambangan bisanya dibuat sumuran sementara yang disesuaikan dengan kemajuan tambang (front kerja) dan kemudian sumuran permanen yang nantinya akan dibuat setelah kegiatan penambangan mencapai elevasi terendah berdasarkan rencana penambangan. Dengan optimalisasi antara input (masukan) dan output (keluaran) dapat ditentukan dimensi sumuran.Kapasitas PompaKapasitas pompa merupakan debit air yang dikeluarkan pompa dalam selang waktu tertentu. Kapasitas pompa yang ada dihitung berdasarkan hasil pengukuran tinggi muka air debit pada saat dilakukan pemompaan.

Qp = Qaktual x Effisiensi kerja pompaDimana : Qp = Kapasitas pompa (m3/hari)Qaktual = Debit aktual pompa ( m3/jam)Kapasitas pompa yang diperlukan tergantung pada banyak faktor, diantaranya: -Perbandingan ketinggian tempat penampungan dengan tempat pembuangan,-Kecepatan fluida yang mengalir-Gesekan yang terjadi antara fluida dengan pompa -Belokan dan sambungan yang ada pada pipa-Perbedaan tekananDalam menentukan kapasitas atau debit pompa maka hal yang harus diperhatikan adalah head total. Head total adalah tenaga yang harus dimiliki oleh pompa untuk mengalirkan air sesuai dengan yang direncanakan, sesuai dengan kondisi dari instalasi pompa.

HEAD TOTAL POMPADalam menentukan kapasitas atau debit pompa maka hal yang harus diperhatikan adalah head total. Head total adalah tenaga yang harus dimiliki oleh pompa untuk mengalirkan air sesuai dengan yang direncanakan, sesuai dengan kondisi dari instalasi pompa.

Head Total Pompa

Head total pompa dapat dihitung dengan menggunakan rumus :H = ha + hp + h1 + hv

Dimana :H = Head total (m)ha = Beda tinggi flens isap dan flens keluar (m)hp = Tekanan bekerja pada kedua permukaan di anggap sama (hp=0) h1 = Kerugian head (m) hv = Head kecepatan keluar = v2/2g (m)

1. Head Statik ( ha )Head statik adalh kehilangan tenaga pada pompa yang disebabkan oleh perbadaan ketinggian air dengan tempat pembungan.Secara matematis dinyatakan dengan : ha = h2 h1 dimana : ha = head statik ( m )h3 = tempat pembuangan air ( m )h1 = ketinggian air mula mula ( m )2. Head losses ( h1 )Head losses / julang kerugian adalah energi untuk mengatasi kerugiankerugian yang timbul akibat aliran fluida dan terdiri dari julang kerugian gesek di dalam pipa, julang kerugian pada belokan, katup, dan perubahan diameter pipa.

a. julang kerugian gesek ( hf )julang kerugian gesek adalah kehilangan yang disebabkan oleh adanya gesekan air dengan pipa. Selanjutnya julang kerugian gesek ( hf ) dapat dihitung dengan rumus :dimana :L = panjang pipa (m)Q = Debit pompa (m3/dtk)C = koefisien gesek pipaD = diameter pipa (m)

Tabel Koefisien kekasaran beberapa jenis pipaBahanKoefisien kekasaran

Baja : Baru Lapisan plastik non porosBesi tuang : baru Lapisan bitimen Lapisan semenPlastik ( polyethylene )Kuningan, tembaga Aluminium : baruBeton : baru centifugal Baru rataTanah yang telah diolahSemen asbes : baruBahan dari batu / kaca 0,10,030,10 1,000,03 0,100,03 0,100,03 0,100,10,15 0,160,030,20 0,501,00 2,000,03 0,100,10 1,00

Sumber: Rudy, 1999Jenis PipaKoefisien

Pipa Besi Cor Baru130

Pipa Besi Cor Tua100

Pipa Baja Baru120-130

Pipa Baja Tua80-100

Pipa dengan lapisan Semen130-140

Pipa dengan Ter Arang Batu140

b. julang belokan pipa/ shock head ( hsh )Shock loss head adalah kehilangan yang diakibatkan oleh perubahan aliran dalam pipa karena adanya belokan pipa atau karena adanya perubahan penampang.

dimana harga kb dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel Koefisien kb sebagai fungsi sudut belokan

c. Julang pembesaran penampangJulang kerugian karena pembesaran penampang secara gradual dinyatakan sebagai berikut :

dimana :v1 = kecepatan rata pada penampang kecilv2 = pada penampang besarUntuk pembesaran penampang secara mendadak f 1.d. Julang pengecilan penampangJulang kerugian akibat pengecilan penampang secara tiba tiba :

dimana v2 adalah kecepatan aliran pada penampang yang lebvih kecil. Jika D1 dan D2 masing masing adalah dimeter pipa besar dan kecil, maka harga f dapat dilihat dari tabel berikut :

Tabel Koefisien f pada pengecil penampang pipa(D1/ D2)200,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0

f0,500,480,450,410,360,290,210,130,070,010

3. Head Velocity ( hv )Head velocity / julang kecepatan keluar adalah kehilangan tenaga yang diakibatkan oleh kecepatan aliran yang keluar melalui pipa, dinyatakan dengan :

dimana :hv = Head velocity (m)v = kecepatan fluida dalam pompa ( m/ dtk )g = percepatan gravitasi ( m/dtk )

Kecepatan fluida didalam pipa dapat ditentukan dengan mengetahui debit air yang keluar dan luas penampang atau pipa dengan menggunakan persamaan :

dimana :Q = debit air yang keluar (m3/dtk) v = kecepatan fluida dalam pompa (m/dtk)A = luas penampang m2)D = dimeter pipa (m)

Daya Pompa

Daya pompa adalah daya yang diperlukan pompa untuk menaikkan zat cair. Adapun rumus yang mencari daya pompa adalah sebagai berikut:

P

Dimana :P= Daya pompa (Hp)Q= Debit pompa (gallon/minute)h= Head Total (ft)E= Effisiensi pompa.(%)