Upload
vilciaegha
View
11
Download
3
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
desain hidrologi
Citation preview
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 <<<
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)
Sumber: Chow v.T. et al, 1988. Applied Hydrology.
Sumber: Chow v.T. et al, 1988. Applied Hydrology.
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
Pendekatan Deterministik
Metoda RasionalMetoda Time-AreaMetoda Hidrograf Satuan
Penurunan Hidrograf SatuanEmpirik
Estimasi “kehilangan air”Metode konvolusi-Matriks
SintetikSnyderSCSRational-NedecoNakayasu
Pemanfaatan Hidrograf Satuan
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)
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