Neraca Air_dalam siklus hidrolgi

HIDROLOGI REKAYASA LANJUT

Surface Runoff

(Aliran Permukaan/Limpasan permukaan),

Surface Runoff /Limpasan permukaan terjadi bila intensitas

hujan melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Surface runoff/

Limpasan yang terkumpul dalam jumlah besar akan

menghasilkan banjir. Video

Important runoff terms include:

Basin/DAS the area that drains to a single outlet point

Baseflow/Aliran pada musim kering the long-term supply that keeps water flowing in

streams

Infiltration/infiltrasi the downward movement of water through the soil surface

Percolation/perkolasi the movement of water within the soil profile

Surface runoff the movement of water across the soil surface to the stream channel

Interflow/aliran dalam tanah the relatively rapid movement of water beneath the soil surface to the stream channel

Runoff/aliran sometimes this is just the surface runoff, but it can refer to a

combination of surface runoff and interflow.

Infiltration rate/laju infiltrasi the amount of water able to enter the soil in a specified

time

Infiltration capacity/kapasitas infiltrasi the upper limit of the infiltration rate

Surface runoff/aliran permukaan equals the rainfall or snowmelt rate minus the

infiltration capacity.

Runoff is often defined as the portion of rainfall,

snowmelt, and/or irrigation water that runs over the

soil surface toward the stream rather than

infiltrating into the soil. It is sometimes called

surface runoff.

For some purposes however, the definition of

runoff also includes water which makes its way

relatively quickly to the stream channel just below

the surface. This is sometimes called interflow or

subsurface runoff, and together with surface runoff

makes up the volume of water that hydrologists

generally refer to as runoff.

Runoff is the most important component of flood

prediction.

The three soil water processes are:

oThe entry or infiltration of water into the soil

oThe transmission of water within the soil

oThe storage of water as soil water

Proses terjadinya Surface Run-off/Concept of Runoff processes

7

Pendekatan dalam Hidrologi Terapan

DAS input

output

t

Q

t

i

MODEL

Banyak pendekatan digunakan dalam hidrologi terapan. Hal ini dapat disamakan dengan model yang dapat melukiskan prototipe (dunia nyata).

Secara umum model dapat dikategorikan menjadi :

1. Material, adalah model fisik yang dapat dibagi lagi menjadi:

Iconic, merupakan penyederhanaan dari sistem hidrologi yang sesungguhnya, seperti Lysimeter, simulator hujan, pemodelan DAS,

Analog, merupakan pemodelan dengan dasar pengukuran menggunakan material yang berbeda dari prototipe, misalnya arus listrik untuk memodelkan aliran air.

2. Formal, adalah model matematik, yang dibagi lagi menjadi:

Teoritis, berdasarkan persamaan dasar yang berpengaruh

Konsuptual, antara teoritis dan empiris

Empiris, berdasarkan analisis data lapangan

9


Dalam hidrologi praktis dikenal 4 jenis model matematik :

1. Deterministik, diformulasikan berdasarkan hukum fisika atau

proses kimia, contoh penelusuran banjir kinematik,

2. Probabilistik (statistik atau stokastik), yang didasarkan atas

hukum kemungkinan (probabilitas), contoh probabilitas Gumbel,

3. Konseptual, penyederhanaan dari proses fisik, contoh tampungan

kaskade, model tangki,

4. Parametric, melukiskan proses hidrologi dengan persamaan

aljabar yang mengandung parameter yang harus dicari secara

empiris, contoh Rumus Rasional.

Contoh Probabilitas Gumbel

10


Model Hidrologi :

Lumped, dapat memodelkan variasi temporal tetapi tidak dapat memodelkan variasi spasial (ruang),

contoh : Unit Hidrograf

Distributed, dapat memodelkan variasi temporal maupun spasial, contoh analisis limpasan

permukaan menggunakan teknik penelusuran

banjir.

Contoh HBV Model

11

Aliran Permukaan, Banjir dan Skala DAS

Secara umum DAS Kecil adalah suatu DAS dimana limpasan

dapat dimodelkan dengan asumsi hujan konstan dalam ruang

dan waktu. DAS ini dapat dimodelkan dengan model empiris

seperti Metode Rasional.

DAS Menengah adalah suatu DAS dimana limpasan dapat

dimodelkan dengan asumsi hujan konstan dalam ruang dan

bervariasi dalam waktu. DAS ini dapat dimodelkan dengan Unit

Hidrograf.

DAS Besar adalah suatu DAS dimana limpasan hanya dapat

dimodelkan dengan asumsi hujan bervariasi dalam ruang

maupun waktu. DAS ini dimodelkan dengan Distributed Model.

Secara umum hal ini disarikan pada Gambar berikut :

Aliran Permukaan, Banjir dan Skala DAS

The Accounting Budget/Neraca Air

Inflow (I) Outflow (O) = Change in storage (S) or

I O = S

(Also called the continuity equation/conservation of mass.)

The amount of water in a particular location can be calculated in a general

sense by using an accounting budget approach. The volume of water at any

point in a hydrologic system can be viewed simply as the difference between

the inflow and outflow of the system and the resulting change of storage. In

other words, inflow minus outflow equals change in storage.

Hydrologists also call this the continuity equation or the conservation of mass.

Other more complex formula are also used in hydrology. These include

methods for estimating water velocity, movement of water through a stream

channel network, and movement of water through the soil, among other

physical processes.

HBV Model

Persamaa Water balance/Neraca Air

DAS/DPS

s = P (E+Et+Qg+Qs)

s = Perubahan air cadangan suatu DAS/DPS

P = Presipitasi/curah hujan

E = Evaporasi

Et = Evapotranspirasi

Qg = aliran air tanah keluar suatu DAS/DPS

Qs = Surface runoff/aliran permukaan keluar

DAS/DPS

15

1.Contoh soal

Dari kumpulan data hidrologi suatu DAS/DPS selama 40 tahun dengan luas 1000 km2, diketahui mempunyai

total curah hujan rata2 2500 mm/tahun. Apabila

diperkirakan besarnya evaporasi dan evapotranspirasi

sebesar 500 mm/tahun, aliran air tanah keluar DAS/DPS

diperkirakan 100 mm/tahun dan aliran permukaan keluar

DAS/DPS 1500 mm/tahun, hitung berapa juta m3

volume dari perubahan air cadangan rata-rata setiap

tahunnya.

Penyelesaian s = P (E+Et+Qg+Qs)

s = 2500 (500+100+1500) = 400 mm/tahun

Perubahan air cadangan :

s = (400 x 10-3 m)/tahun x 1000 (106 m2) = 400 juta m3/th

s = P (E+Et+I+Qs)

s = Perubahan air cadangan suatu DAS/DPS


E = Evaporasi


I = Besarnya infiltrasi

Qs = Surface runoff/aliran permukaan keluar DAS/DPS

Persamaan water balance yg berhubungan dengan air permukaan saja

Apabila untuk periode waktu tertentu dianggap

tidak ada perubahan air cadangan (s=0)

s = P (E+Et+I+Q)

Q = P L

L= Kehilangan air


E = Evaporasi


I = Besarnya infiltrasi

Q = Surface runoff/aliran permukaan keluar DAS/DPS

Aliran permukaan sama dengan besarnya curah hujan dikurangi

nilai kehilangan air

2Contoh soal Dari suatu DAS dengan luas 1000 km2, selama 30 tahun

telah dikumpulkan data curah hujan rata-rata sebesar

2000 mm/tahun, besarnya evaporasi dan

evapotranspirasi setiap tahunnya sebesar 600 mm, dan

tebal aliran permukaan 1200 mm/tahun. Apabila

perubahan air cadangan dianggap nol, hitung volume

infiltrasi rata-rata per tahun (m3)

Penyelesaian

s = P (E+Et+I+Q) =0 I = 2000-(600+1200) = 200 mm/th

Volume infiltrasi adalah :

I =(200 x 10-3 mm/tahun) x 1000 x 106 m2 ) = 200 juta

m3/tahun.

3 Contoh soal

Dari suatu DAS dengan luas 500 km2, berdasarkan data

yang dikumpulkan selama 25 tahun diketahui bahwa

tebal hujan rata2 2000 mm/tahun, diperkirakan

kehilangan air akibat evaporasi, evapotranspirasi dan

infiltrasi setebal 800 mm/tahun. Apabila perubahan air

cadangan dari air permukaan dan dari air tanah tidak

berpengaruh, hitung berapa m3/det rata2 besarnya aliran

permukaan

Q = P L

Q = 2000-800 = 1200 mm/tahun

3153600

10600

606024365

10500101200 36263 mx

xxx

mxxmx

Q = 19.02 m3/det

Water Balance Suatu kawasan

s = Am Ak

s = Perubahan air cadangan

Am = Air masuk

Ak = Air keluar

4 Contoh soal

Dari suatu kawasan perumahan dengan DPS seluas

60ha,Selama 40 menit telah terjadi hujan dengan

intensitas hujan 100 mm/jam dan menyebabkan

akumulasi aliran permukaan dengan volume 30.000 m3,

apabila penguapan dianggap nol, hitung tebal

perubahan air cadangan dalam cm

Penyelesaian

s = Am Ak

Volume air keluar adalah Ak = 30.000 m3

Volume air masuk adalah Am menitmjammmAm /

60

1.0/100

Selama 40 menit untuk kawasan perumahan seluas 60 ha

3424 104106040/60

1.0/100 mxmxmenitmjammmAm

Ds = Am Ak = 40.000- 30.000 = 10.000 m3

cmcmxmx

mDs 66.1100

1060

000.1024

3

Water Balance unt Waduk/reservoir

s = (Qi + Qg + P) (Qo + E + I)

s = Perubahan air cadangan waduk

Qi = Debit masuk

Qo = Debit keluar

P = Presipitasi

E = Evaporasi

I = Infiltrasi

5 Contoh Soal

Hitung volume total dan debit keluar dari suatu

waduk yang luasnya 10 km2, apabila selama 30

hari tinggi muka air waduk turun sebesar 100 cm

dan rata-rata debit masuk sebesar 25 m3/det.

Selama periode itu tidak terjadi hujan, aliran air

tanah dan infiltrasi dianggap nol

Penyelesaian Volume total dari debit masuk selama 30 hari:

Qi = 25 m3/det x 24 x 60 x 60 x 30 hari = 64.8 x 106 m3

s = (Qi + Qg + P) (Qo + E + I) Qg=0, P = 0, I=0, (selama 30 hari), maka

s = Qi (Qo + E )

Perubahan muka air waduk Pt = 100 cm = s + E Volume perubahan total untuk luas 10 km2 :

VPt = (100 x 10-2 m) x 10.106 m2 = 10.106 m3

Karena waduk mengalami penurun maka nilai VPt negatif atau

-V Pt = Qi Qo atau Qi = Qo - VPt atau Qo = Qi + VPt

Qo = 64.8 x 106 m3 + 10.106 m3 = 74.8 x 106 m3 /30 hari

Debit rata keluar waduk selama 30 hari :

Qo= 74.8 / ( 30 x 24 x 60 x 60 ) = 28.85 m3 /det

Kesimpulan

Dalam proses siklus hidrologi, proses terjadinya hubungan antara aliran air

kedalam (inflow) dan aliran air keluar

(outflow) di suatu daerah untuk suatu

periode tertentu disebut dengan Water

Balance/Water budget (Neraca Air)

Dengan konsep water balance, dapat di kembangkan atau dibuat Model Rainfall-

Runoff (Hujan-Limpasan)

Documents

Neraca Air_dalam siklus hidrolgi