HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN 1.1
Landaan Teori
Hidrograf adalah diagram yang menggambarkan variasi debit atau permukaan air menurut waktu. Sedangkan hidrograf satuannya adalah suatu limpasan langsung yang di akibatkan oleh suatu volume hujan efektif, yang terbagi dalam ruang dan waktu. Hidrograf satuan klasik tidak bisa dibuat karena tidak ada alat atau keterbatasan alat dan tidak ada AWLR. Oleh karena itu, dibuatlah hidrograf satuan sintesis/ tiruan. Hidrograf satuan sintesis adalah hidrograf satuan yang diturunkan karena tidak mempunyai data AWLR dan data hujan jam – jaman ( kareana alat yang digunakan adalah untuk mengukur hujan secara manual atau harian ). Untuk membuat hidrograf banjir pada sungai – sungai sungai yang sedikit sekali dilakukan observasi hidrograf
banjirnya, maka perlu dicari karakteristik atau parameter parameter daerah
pengaliran tersebut terlebih dahulu. Misalnya, waktu untuk mencapai puncak hidrograf, lebar dasar, luas kemiringan, panjang alur terpancang, koefisien limpasan, dan sebagainya. Dalam hal ini, biasanya digunakan hidrograf – hidrograf sintetik, dimana parameter – parameternya harus disesuaikan terlebih dahulu dengan karakteristik dengan pengaliran yang ditinjau. Ada dua cara / metode yang diguanakan untuk membuat hidrograf satuan sintetik, antara lain : 1. Hidrograf satuan sintetik SNYDER Ditemukan oleh F.F. SNYDER pada tahun 1938 dari Amerika Serikat. 2. Hidrograf satuan sintetik NAKAYASU Ditemukan oleh NAKAYASU ( dari jepang ) yang telah menyelidiki hidrograf satuan pada beberapa sungai dijepang.
1.1.1
Hidrograf satuan sintetik NAKAYASU
Langkah – langkah dan rumus yang digunakan dalam pengerjaan dengan metode NAKAYASU adalah sebagai berikut : 1. Mencari nilai waktu konsentrasi ( tg )
Untuk L < 15 km Tg
= 0,21L0,7
Untuk L > 15 km Tg
= 0,4 + 0,058 L
Dimana : L : panjang alur sungai ( km ) Tg : waktu konsentrasi ( jam ) 2. Mencari nilai waktu satuan hujan ( tr ) Tr = 0,5 Tg ( jam ) 3. Mencari nilai tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak ( Tp ) Tp = Tg + 0,8 Tr ( jam ) 4. Mencari waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak ( T 0,3 ) T0,3 = α Tg ( jam ) Dimana : Untuk daerah pengaliran biasa, α = 2 Untuk bagian naik hidrograf yang lambat, bagian menurun yang cepat (terjadi pada daerah yang sangat landai ), α = 1,5 Untuk bagian naik hidrograf yang sangat cepat, bagian menurun yang lambat ( terjadi pada daerah curam ), α = 3 5. Mencari nilai debit puncak banjir ( Qp ) Qp yang dimaksud disini bukanlah debit maksimum pada penggambaran hidrograf Qp =
C A Ro 3,6 ( 0,3 Tp T0,3 )
( m 3 / dt )
Dimana : C = koefisien pengaliran limpasan A = luas DAS ( Km2 ) Ro = hujan satuan ( 1 mm )
6. Menetukan bagian lengkung naik ( rising Climb ) hidrograf satuan ( Qa ) 1
Qa = Qp (
Tp
) 2,4
7. Menentukan bagian lengkung turun ( decreasing limb ) hidrograf satuan
Qd > 0,3 Qp t - Tp
Qd = 0,3 Qp ^ (
T0,3
0,3 Qp > Qd > 0,3 2 Qp
( t - Tp ) ( 0,5 .T0,3 )
Qd = 0,3 Qp ^ (
)
1,5 T0,3
)
0,32 Qp > Qd Qd = 0,3 Qp ^
( t - Tp ) ( 0,5 .T0,3 ) 2 T0,3
)
Gambar hidrograf banjir rancangan metode NAKAYASU
Q
Debit Puncak ( Qp ) 0,8 Tr
Tg
lengkung naik ( Qa )
lengkung turun ( Qp )
Qp
0,3 Qp 0,32 Qp
Tp T0,3 1,5 T0,3 8. Menghitung sebaran hujan jam – jaman ( R T ) R T
= (
R 24 t
Dimana : R T
)(
t T
)2/3
= intensitas hujan rata – rata dalam T jam
R 24 = curah hujan efektif dalam 1 hari t
= waktu konsentrasi hujan
T
= waktu mulai hujan
( Qd ).
9. Menghitung nisbah jam – jaman ( Rt ) Rt = T R T – ( T – 1 ) ( R T – 1 ) Dimana : Rt
= persentase intensitas hujan rata – rata dalam t jam
R T - 1 = nilai intensitas hujan dalam t jam = nilai R T sebelumnya 10. Menghitung hujan efektif ( Rc ) Rc = Rt x Rn Rn = C R Dimana :
C
= koefisien pengaliran
R
= hujan rancangan periode ulang
Tabel 5.1
Koefisien Pengaliran
Koefisien Pengaliran Kondisi Daerah
Koefisien
Pengaliran
Pengaliran (C)
Daerah pegunungan berlereng terjal
0,75-0,90
Daerah perbukitan
0,70-0,80
Tanah bergelombang dan bersemak-semak
0,50-0,75
Tanah dataran yang digarap
0,45-0,65
Persawahan irigasi
0,70-0,80
Sungai di daerah pegunungan
0,75-0,85
Sungai kecil di daratan
0.45-0,75
Sungai yang besar dengan wilayah pengaliran lebih dari seperduanya terdiri dari daratan
0,50-0,75
11. Dibuat ordinat hidrograf satuan Sehingga diperoleh nilai Q total = base flow + Σ Rc Dibuat grafik yang menghubungkan t sebagai sumbu x dengan Q total sebagai sumbu y dan di peroleh hidrograf satuan sintetik dengan metode NAKAYASU. ( Sumber : Soemarto. 1987.” Hidrologi Teknik “ Usaha Nasional, Surabaya )
1.2
Perhitungan
Diketahui : Base Flow
3 m / dt = km =
Panjang Sungai ( L ) C Luas DAS ( A )
= 0,75 (Daerah Pengaliran di daerah perbukitan) = 173 km 2
Hujan rancangan periode ulang 100 tahun
= 71,614 mm
1. Waktu konsentrasi ( Tg ) Untuk L > 15 km Tg
= 0,4 + 0,0058 L = 0,4 + 0,0058x 17,3 = 1,403 jam
α
=
() ()
2. Waktu satuan hujan ( Tr ) Tr
= 0,5 Tg = 0,5 ( 1,403 ) = 0,702 jam
3. Waktu satuan hujan dari permukaan hujan sampai puncak banjir ( Tp ) Tp
= Tg + 0,8 Tr = 1,403 + 0,8 ( 0,703 ) = 2,001 jam ≈ 2 jam
4. waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dan debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak ( T 0,3 ) T0,3
= α x Tg = 2,419 x 1,403 = 3,477 jam
5. Debit puncak banjir Qp
=
C A Ro 3,6 ( 0,3 Tp T0,3 )
=
0,75 x 173 x 1 3,6 ( 0,3 x 2 3,477 )
= 8,840 m3/ dt
Limpahan sebelum mencapai debit puncak
Bagian Lengkung naik (Qa) → 0 ≤ t < Tp 0 ≤ t < 2 Qa1 = Qp (
t
Tp
) 2,4
0 = 8,840 ( ) 2,4 2
=0 Qa1 = Qp (
t
Tp
) 2,4
1 = 8,840 ( ) 2,4 2 = 1,675 m 3/dt
Qa1 = Qp (
t
Tp
) 2,4
2 = 8,840 ( ) 2,4 2 = 8,840 m 3/dt
Bagian Lengkung turun (Qd) I → Tp < t < Tp+T0,3 2 < t < 5,477
Untuk t=3 →
=
Qd1 =
= 6,253 m3/dt
Untuk t=4 → Qd1
=
=
= 4,423 m3/dt
Untuk t=5 → Qd1
=
=
= 3,128 m3/d
Untuk lengkung turun (Qd)II → Tp+ T0.3 < t < Tp+T0.3 +0.5 T0.3 5,477 < t < 7,216
Untuk t=6 → Qd2
=
=
() ()
() ()
= 2,350 m3/dt Untuk t=7 → Qd2
=
=
() ()
() ()
= 1,866 m3/dt Untuk lengkung turun (Qd)III→t >Tp+T0,3+0,5 . T0,3 t > 7,216 Untuk perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabel Tabel Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Q 0 1.675 8.840 6.253 4.423 3.128 2.350 1.866 1.268 1.066 0.897 0.754 0.634 0.534 0.449 0.377 0.317 0.267 0.225 0.189 0.159 0.134 0.112 0.094 0.079
Qa Qp Qd1
Qd2
Qd3
Perhitungan Distribusi Hujan Jam-jaman
Durasi hujan di indonesia antara 3 – 7 jam , maka untuk perhitungan digunakan hujan efektif = 3 jam. 1. Sebaran hujan jam-jaman (RT)
⁄ RT = [ ][] 2. Nisbah hujan jam-jaman (Rt) Rt = T x RT – (T-1) (Rt-1) Rt-1 = RT sebelumnya 3. RC
= Rt
Rn
= C X100 = 0,75 x 71,614 = 53,711
a.
Jam ke – 1
RT1
⁄ = [ ][ ] = 0,693 R 24
Rt1
= T x RT – (T-1) (Rt-1)
Rt1 = 1 x (0,693R 24) – (1-1) 0 = 0,693 R 24
Re
= R n = 0,693 x 53,711 = 37,222
b.
Jam ke – 2
RT2
⁄ = [ ][ ] = 0,437 R 24
Rt2 = T x RT – (T-1) (Rt1-1) Rt2 = 2 x (0,437R 24) – (2-1) 0,693x R 24 = 0,181 R 24
Re
= Rt2 x R n = 0,181 x 53,711 = 9,722
c.
Jam ke – 3
RT3
⁄ = [ ][ ] = 0,333 R 24
Rt3 = 3 x (0,333R 24) – (3-1) 0,437 = 0,125 R 24
Re
= Rt3 x R n = 0,125 x 53,711 = 6,714
Tabel 5.3 Hidrograf Banjir Rancangan Nakayasu Kala Ulang 100 Tahun No.
Hidrograf
(T) jam
R1
R2
R3
Base Flow
34,739
9,073
6,266
m /dtk
m /dtk
1.73
1.73
1.73
64.069
3
Qtotal 3
0
0
0
1
1.675
62.339
0.000
2
8.840
329.025
16.283
0.000
1.73
347.038
3
6.253
232.727
85.942
11.245
1.73
331.644
4
4.423
164.613
60.789
59.352
1.73
286.484
5
3.128
116.435
42.998
41.981
1.73
203.143
6
2.350
87.482
30.413
29.694
1.73
149.319
7
1.866
69.448
22.851
21.003
1.73
115.032
8
1.268
47.198
18.140
15.781
1.73
82.849
9
1.066
39.695
12.328
12.528
1.73
66.281
10
0.897
33.384
10.368
8.514
1.73
53.996
11
0.754
28.077
8.720
7.160
1.73
45.687
12
0.634
23.613
7.334
6.022
1.73
38.699
13
0.534
19.859
6.168
5.065
1.73
32.822
14
0.449
16.702
5.187
4.260
1.73
27.879
15
0.377
14.047
4.363
3.582
1.73
23.722
16
0.317
11.814
3.669
3.013
1.73
20.226
17
0.267
9.936
3.086
2.534
1.73
17.286
18
0.225
8.356
2.595
2.131
1.73
14.813
19
0.189
7.028
2.183
1.792
1.73
12.733
20
0.159
5.911
1.836
1.507
1.73
10.984
21
0.134
4.971
1.544
1.268
1.73
9.513
22
0.112
4.181
1.298
1.066
1.73
8.275
23
0.094
3.516
1.092
0.897
1.73
7.235
24
0.079
2.957
0.918
0.754
1.73
6.360
0.772
0.634
1.73
3.137
0.533
1.73
2.263
1.73
1.730
HIROGRAF BANJIR RANCANGAN KALA ULANG 100 TAHUN METODE NAKAYASU 400
350
300
) t 250 d / 3 m ( l a t 200 o t Q
150
100
50
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Waktu (jam)
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
