04 analisis hujan
DESCRIPTION
Analisis HujanTRANSCRIPT
HIDROLOGIAnalisis Hujan
Program Studi D4Semester V
Tujuan Pembelajaran :Mahasiswa mampu melakukan analisis
frekuensi dan intensitas curah hujan dengan berbagai metode serta dapat memperkirakan
debit banjir rencana.
Analisis Hujan 2
ANALISIS FREKUENSI Sistem hidrologi kadang-kadang dipengaruhi
oleh peristiwa-peristiwa yang luar biasa (ekstrim)
Besaran peristiwa ekstrim tersebut berbanding terbalik dengan frekuensi kejadiannya
Peristiwa yang sangat ekstrim kejadiannya sangat langka
Tujuan analisis frekuensi data hidrologi adalah berkaitan dengan besaran peristiwa ekstrim yang berkaitan dengan frekuensi kejadiannya melalui penerapan distribusi kemungkinan
Data-data hidrologi yang dianalisa diasumsikan tidak bergantung (independent), terdistribusi secara acak dan bersifat stokastik
Analisis Hujan 3
ANALISIS FREKUENSI Frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu
besaran hujan disamai atau dilampaui Sebaliknya, kala ulang (return period) adalah waktu
hipotetik dimana hujan dengan besaran tertentu akan disamai atau dilampaui
Namun tidak berarti bahwa kejadian tersebut akan berulang terjadi secara teratur menurut periode ulangnya
Untuk analisis frekuensi diperlukan seri data hujan dari stasiun penakar hujan
Analisis ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang
Dengan asumsi bahwa sifat statistik kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian di masa lalu
Analisis Hujan 4
ANALISIS FREKUENSIMacam seri data yang digunakan dalam analisis
frekuensi yaitu: Seri Data Maksimum Tahunan (maximum annual series)
Tiap tahun hanya diambil satu besaran maksimum. Seri data parsial
Data seri yang ada diurutkan dari yang terbesar sampai yang terkecil, kemudian diambil data-data terbesar dari seri data tersebut. Ada kemungkinan dalam satu tahun terdapat lebih dari satu data yang diambil (tahun dengan data-data yang besar), atau dalam satu tahun tidak satupun data yang diambil (tahun dengan data-data yang kecil).
Dalam analisis frekuensi, hasil yang diperoleh tergantung pada kualitas dan panjang data. Makin pendek data yang tersedia, makin besar penyimpangan yang dapat terjadi
Analisis Hujan 5
analisis frekuensi1. Metode Normal
SxKXaXt T
Xt = Curah hujan yang diharapkan berulang setiap t tahun
Xa = Curah hujan rata – rata dari suatu catchment area
KT = Reduce Variate GaussSx = Standar Deviasi
Analisis Hujan 6
analisis frekuensi2. Metode Log Normal
X = Data curah hujanYt = Perkiraan nilai yang
diharapkan berulang setiap t tahunYa = Nilai rata – rata dari suatu catchment
areaKT = Reduce Variate GaussSx = Standar Deviasi
LogXY
SyKYaYt T
Analisis Hujan 7
analisis frekuensi3. Metode Gumbel
SxSn
YnYtXaXt
Xt = Curah hujan yang diharapkan berulang setiap t tahun
Xa = Curah hujan rata – rata dari suatu catchment area
Yt = Reduce Variate (Tabel 2)Yn = Reduce Mean (Tabel 3)Sn = Reduce Standart Deviation (Tabel 4)Sx = Standar Deviasi
Analisis Hujan 8
analisis frekuensi4. Metode Log Pearson III
SiGXaLogXiLog
Log Xi = Logaritma data curah hujanLog Xa = Rata – rata logaritma data curah hujanSi = Standart Deviation logaritma data curah
hujanG = Harga yang diperoleh dari Tabel 5,
tergantung dari skew coefficient (Cs) dan Percent chance
n
XiLogXaLog
1
2
n
XaLogXiLogSi
3
21
Si
Log XaXiLog
nn
nCs
Analisis Hujan 9
analisis frekuensi5. Metode Haspers
Rt = Curah hujan dangan return periode T tahunRa = Curah hujan maksimum rata – rata Sx = Standart deviasi untuk pengamatan n tahunR1 = Curah hujan absolut maksimum 1R2 = Curah hujan absolut maksimum 21 = Standard Variable untuk periode ulang R1
2 = Standard Variable untuk periode ulang R2
m1 & m2 = masing – masing ranking dari curah hujan R1 dan R2
n = jumlah tahun pengamatan = Standard variable untuk return periode T
SxRaRt
2
2
1
1
2
1
RaRRaR
Sx
111
1
m
nT
222
1
m
nT
Analisis Hujan 10
analisis frekuensiTabel 1. Reduce Variate Gauss (Kt)
No.Periode Ulang Peluang KT*
T tahun1 1.001 0.999 -3.052 1.005 0.995 -2.583 1.010 0.990 -2.334 1.050 0.950 -1.645 1.110 0.900 -1.286 1.250 0.800 -0.847 1.330 0.750 -0.678 1.430 0.700 -0.529 1.670 0.600 -0.25
10 2.000 0.500 011 2.500 0.400 0.2512 3.330 0.300 0.5213 4.000 0.250 0.6714 5.000 0.200 0.8415 10.000 0.100 1.2816 20.000 0.050 1.6417 50.000 0.020 2.0518 100.000 0.010 2.3319 200.000 0.005 2.5820 500.000 0.002 2.8821 1000.000 0.001 3.09
Sumber: Suripin, 2004
Analisis Hujan 11
analisis frekuensi
Return Period Reduced Variate
2 0,3665
5 1,4999
10 2,2502
20 2,9606
25 3,1985
50 3,9019
100 4,6001
Tabel 2. Return Period a Function of Reduced (Yt)
Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2
Analisis Hujan 12
analisis frekuensi
Reduced Mean (Yn)
No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5102 0,5520
20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5300 0,5320 0,5882 0,5343 0,5353
30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5400 0,5410 0,5418 0,5424 0,5430
40 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5468 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481
50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518
60 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545
70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5569 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567
80 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585
90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599
Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2
Tabel 3. Reduced Mean (Yn)
Analisis Hujan 13
analisis frekuensi
Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2
Tabel 4. Reduced Standard Deviation (Sn)
Reduced Standard Deviation (Sn)
No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,9490 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565
20 1,0628 1,0690 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080
30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388
40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,1590
50 1,1607 1,1623 1,1658 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734
60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844
70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930
80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001
90 1,2007 1,2007 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2044 1,2049 1,2050 1,2060
Analisis Hujan 14
analisis frekuensi
Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2
Tabel 5a. Nilai G berdasarkan Skew Coef. dan Precent Change (utk Cs = 3.0 – 0.0)
Coef .
Cs
Periode Ulang (Tahun)
2 5 10 25 50 100
Probabilitas Kemungkinan Terjadinya
50 20 10 4 2 1
3,0 - 0,396 0,420 1,180 2,278 3,152 4,051 2,5 - 0,360 0,518 1,250 2,262 3,048 3,845 2,2 - 0,330 0,574 1,284 2,240 2,970 3,705 2,0 - 0,307 0,609 1,302 2,219 2,912 3,605 1,8 - 0,282 0,643 1,318 2,193 2,848 3,499 1,6 - 0,254 0,675 1,329 2,163 2,780 3,388 1,4 - 0,225 0,705 1,337 2,128 2,706 3,271 1,2 - 0,195 0,732 1,340 2,087 2,626 3,149 1,0 - 0,164 0,758 1,340 2,043 2,542 3,022 0,9 - 0,148 0,769 1,339 2,018 2,498 2,957 0,8 - 0,132 0,780 1,336 1,998 2,453 2,891 0,7 - 0,116 0,790 1,333 1,967 2,407 2,824 0,6 - 0,099 0,800 1,328 1,939 2,359 2,755 0,5 - 0,083 0,808 1,323 1,910 2,311 2,686 0,4 - 0,066 0,816 1,317 1,880 2,261 2,615 0,3 - 0,050 0,824 1,309 1,849 2,211 2,544 0,2 - 0,033 0,830 1,301 1,818 2,159 2,472 0,1 - 0,017 0,836 1,292 1,785 2,107 2,400 0,0 0,000 0,842 1,282 1,750 2,054 2,326
Analisis Hujan 15
analisis frekuensi
Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2
Tabel 5b. Nilai G berdasarkan Skew Coef. dan Precent Change (utk Cs = 0.0 – -3.0)
Coef .
Cs
Periode Ulang (Tahun)
2 5 10 25 50 100
Probabilitas Kemungkinan Terjadinya
50 20 10 4 2 1
0,0 0,000 0,842 1,282 1,750 2,054 2,326- 0,1 0,017 0,836 1,270 1,716 2,000 2,252- 0,2 0,033 0,850 1,258 1,680 1,945 2,178- 0,3 0,050 0,853 1,245 1,643 1,890 2,104- 0,4 0,066 0,855 1,231 1,606 1,834 2,029- 0,5 0,083 0,856 1,216 1,567 1,777 1,955- 0,6 0,099 0,857 1,200 1,528 1,720 1,880- 0,7 0,116 0,857 1,183 1,488 1,663 1,806- 0,8 0,132 0,856 1,166 1,448 1,606 1,733- 0,9 0,148 0,854 1,147 1,407 1,549 1,660- 1,0 0,164 0,852 1,128 1,366 1,492 1,588- 1,2 0,195 0,844 1,086 1,282 1,379 1,449- 1,4 0,225 0,832 1,041 1,198 1,270 1,318- 1,6 0,254 0,817 0,994 1,116 1,166 1,197- 1,8 0,282 0,799 0,945 1,035 1,069 1,087- 2,0 0,307 0,777 0,895 0,959 0,980 0,990- 2,2 0,330 0,752 0,844 0,888 0,900 0,905- 2,5 0,360 0,711 0,771 0,793 0,796 0,799- 3,0 0,396 0,636 0,660 0,666 0,666 0,667
Analisis Hujan 16
analisis frekuensi
Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2
Tabel 5. Standart Variable HaspersT μ
1,00 - 1,861,01 - 1,351,02 - 1,261,03 - 1,231,04 - 1,191,05 - 1,151,06 - 1,121,08 - 1,071,10 - 1,021,15 - 0,931,20 - 0,851,25 - 0,791,30 - 0,731,35 - 0,681,40 - 0,631,50 - 0,541,60 - 0,461,70 - 0,401,80 - 0,331,90 - 0,282,00 - 0,22
T μ2,20 - 0,132,40 - 0,042,60 0,042,80 0,113,00 0,173,20 0,243,40 0,293,60 0,343,80 0,394,00 0,444,50 0,555,00 0,645,50 0,736,0 0,816,5 0,887 0,95
7,5 1,018 1,069 1,17
10 1,2611 1,35
T μ12 1,4313 1,5014 1,5715 1,6316 1,6917 1,7418 1,8019 1,8520 1,8921 1,9422 1,9823 2,0224 2,0625 2,1026 2,1327 2,1728 2,1929 2,2430 2,2731 2,3032 2,33
T μ33 2,3634 2,3935 2,4136 2,4437 2,4738 2,4939 2,5140 2,5441 2,5642 2,5943 2,6144 2,6345 2,6546 2,6747 2,6948 2,7149 2,7350 2,7552 2,7954 2,8356 2,86
T μ58 2,9060 2,9362 2,9664 2,9966 3,0268 3,0570 3,0872 3,1174 3,1376 3,1678 3,1880 3,2182 3,2384 3,2686 3,2888 3,3090 3,3392 3,3594 3,3796 3,3998 3,41
T μ100 3,43110 3,53120 3,62130 3,70140 3,77150 3,84160 3,91170 3,97180 4,03190 4,09200 4,14220 4,24240 4,33260 4,42280 4,50300 4,57350 4,77400 4,88450 5,01500 5,13600 5,33
T μ700 5,51800 5,56900 5,801000 5,925000 7,9010000 8,8350000 11,0880000 12,32500000 13,74
Analisis Hujan 17
PENGEPLOTAN PROBABILITAS Pengeplotan probabilitas dilakukan untuk
mengetahui ketepatan distribusi probabilitas data hidrologi
Hasil dari kegiatan ini dapat merepresentasikan sebaran data-data yang dapat digunakan untuk interpolasi atau ekstrapolasi
Posisi pengeplotan merupakan nilai probabilitas yang dimiliki masing-masing data yang diplot
Untuk kegiatan ini, data yang tersedia diurutkan dari yang terbesar sampai yang terkecil dan selanjutnya dapat diketahui probabilitas dan periode ulang dari data tersebut
Analisis Hujan 18
Periode ulang data yang diurutkan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Data yang telah diurutkan dan periode ulangnya dihitung menggunakan persamaan di atas, dapat diplot di atas kertas probabilitas sehingga diperoleh garis Tr vs P (hujan) atau Q (debit)
PENGEPLOTAN PROBABILITAS
Weibull
CaliforniaHazen
Gringorten
CunnaneBlom
Turkey
Contoh Perhitungan dpt dilihat dlm file analisis hujan.xls
Analisis Hujan 19
ANALISIS INTENSITAS CURAH HUJAN Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah
hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu dimana air tersebut berkonsentrasi.
Intensitas curah hujan mempunyai satuan mm/jam artinya besarnya tinggi curah hujan yang terjadi sekian mm dalam kurun waktu perjam.
Intensitas curah hujan umumnya dihubungkan dengan kejadian dan lamanya (duration) hujan turun atau disebut Intensity Duration Frequency (IDF).
Sehingga diperlukan data curah hujan jangka pendek, misalnya 5 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-jaman.
Analisis Hujan 20
analisis intensitas curah hujan
Jika data curah hujan yang tersedia berupa curah hujan harian, maka perhitungan Intensitas curah hujan dapat menggunakan Rumus dari Dr. Mononobe, yaitu :3/2
24 24
24
t
RI
I : Intensitas curah hujan (mm/jam)t : lamanya curah hujan (jam)R24 : Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)
Analisis Hujan 21
analisis intensitas curah hujan
Jika data hujan yang tersedia merupakan curah hujan jangka pendek, maka perhitungan intensitas curah hujan rata-rata dalam t jam (It), dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Rt merupakan besarnya curah hujan selama t jam.
t
RI t
t
Analisis Hujan 22
analisis intensitas curah hujan
Beberapa rumusan dalam perhitungan intensitas curah hujan yang disusun berdasarkan eksperimentil yang sering digunakan untuk penentuan debit konstruksi-konstruksi seperti gorong-gorong, saluran samping dan lain-lain diantaranya : Formula Prof. Talbot (1881) Formula Prof. Sherman (1905) Formula Dr. Ishiguro (1953)
Analisis Hujan 23
analisis intensitas curah hujan
Formula Prof. Talbot (1881) :
bt
aI
I : Intensitas curah hujan (mm/jam)t : lamanya curah hujan (jam)a dan b : konstanta yang tergantung pada lamanya
curah hujan yang terjadi di Daerah aliran.
][][][
][].[][].[2
22
IIIN
ItIItIa
][][][
][].[][2
2
IIIN
tINtIIb
Analisis Hujan 24
analisis intensitas curah hujan
Formula Prof. Sherman (tahun 1905):
I : Intensitas curah hujan (mm/jam)t : lamanya curah hujan (jam)a dan b : konstanta yang tergantung pada lamanya
curah hujan yang terjadi di Daerah aliran.
nt
aI
][log][log])[(log
][log]log.[log])[(log][loglog
2
2
tttN
tIttIa
][log][log])[(log
]log.[log][log][log2 tttN
ItNtIn
Analisis Hujan 25
analisis intensitas curah hujan
Formula Dr. Ishiguro (tahun 1953) :
I : Intensitas curah hujan (mm/jam)t : lamanya curah hujan (jam)a dan b : konstanta yang tergantung pada lamanya
curah hujan yang terjadi di Daerah aliran.
bt
aI
][][][
][].[][].[2
22
IIIN
ItIItIa
][][][
].[].[][2
2
IIIN
NtItIIb
Contoh Perhitungan dpt dilihat dlm file intensitas hujan.xls
Analisis Hujan 26
Mengubah Curah Hujan Harian menjadi Intensitas
Metode Van Brain Menurut Van Brain curah hujan harian
yang terjadi selama 4 jam hanya diperhitungkan 90 %.
Misal : curah hujan R 10 th = 126 mm/hari
jammmI
Rt
I
jammmR
harimmR
menittT
menit
jam
/2,34035,285
60
60
/35,284
4,113
/4,113126%90
510
6010
6010
410
Analisis Hujan 27
Mengubah Curah Hujan Harian menjadi Intensitas
Metode Bell
T = periode ulang (tahun) --(2 ≤ T ≤ 100 ) tahun t = waktu hujan (menit) ---- (2 ≤ t ≤ 120 )menit I = Intensitas curah hujan
)
(1060
:
60
)50,054,0()52,0ln21,0(
6010
6010
25,0
Tanimototabelpadadilihat
dapattahunulangperiodedenganmenitselamahujancurahR
tahunTulangperiodepadamenittselamahujancurahR
Dimana
Rt
I
RtTR
tT
tT
T
Analisis Hujan 28
Contoh:
untuk t = 5 menit T = 10 tahun
jammm
TanimototabellihatR
R
/62,42
2
2887
170
126
)()2
2887(
1701060
10
jammm
RI
menitmm
R
/64,157137,13.5
60
.5
60
5/137,13
62,42.307,0.004,1
62,42.)50,05.54,0()52,010ln21,0(
510
510
25,0510
Dengan cara yang sama dapat dihitung nilai I dengan waktu t = 5, 10, 20, 30, 40 , 60, 80, 120 menit
Analisis Hujan 29
Jam Ke Hujan (mm)170 230 350 470
1 87 90 96 1012 28 31 36 423 18 20 26 314 11 14 20 255 8 11 16 226 6 9 14 207 6 8 13 198 4 7 12 189 5 10 15
10 5 10 1511 4 9 1412 4 9 1413 4 9 1414 4 9 1415 3 8 1316 3 8 1317 3 7 1318 2 7 1219 7 1120 7 1121 7 1122 6 1123 4 10
Catatan untuk Tabel Tanimoto :UntukR < 200 mm/hari kolom 170200 < R ≤ 290 mm/hari kolom 230290 < R ≤ 420 mm/hari kolom 350R > 420 mm/hari kolom 470
Analisis Hujan 30
Waktu Konsentrasi (tc) Definisi : waktu yang dibutuhkan oleh butiran air
untuk bergerak dari titik terjauh pada daerah pengaliran sampai ke titik yang ditinjau.
Pada daerah terbangun, waktu konsentrasi terdiri dari waktu yang diperlukan oleh air yang mengalir pada permukaan tanah menuju saluran terdekat (overland time of flow = to) dan waktu air mengalir pada saluran kesuatu tempat yang ditinjau (td), sehingga : tc = to + td
Besarnya to dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu : Kekasaran permukaan tanah Kemiringan tanah Ukuran luas daerah aliran dan jarak dari street inlet Adanya lekukan pada tanah Banyaknya bangunan yang mempengaruhi jumlah air
yang meresap.
Analisis Hujan 31
Sebagai pendekatan harga to dapat dihitung dengan persamaan berikut :
So
Locto 3
)1,1(26,3
Keterangan :to : waktu limpasan (menit), dimana Lo < 300 mLo: panjang limpasan (m)So: kemiringan medan limpasan ( % )c: angka pengaliran
V
Ltd
.60 Dimana :
L : panjang saluran (m)V : kecepatan aliran rata-rata (m/det)
Analisis Hujan 32
Koefisien Pengaliran ( C ) Koefisien pengaliran tergantung dari
karakteristik daerah pengaliran. Harga C akan bertambah besar jika daerah kedap air di daerah pengaliran bertambah besar. Umumnya daerah pemukiman mempunyai nilai c yang cukup besar namun tetap dibawah 1 (satu).
Jika daerah pengaliran mempunyai tata guna lahan (land use) yang bervaratif (non- uniform), maka nilai koefisien pengalirannya dapat dihitung dengan persamaan berikut :
n
nn
AAA
CACACACw
......
...........
21
.2.21.1
Dimana :C1, C2, Cn : koefisien pengaliran untuk setiap sub catchment areaA1, A2, An : sub area dengan karakteristik permukaan tanah berbeda
Analisis Hujan 33
No Kondisi Permukaan Tanah Koefisien Pengaliran (C)1 Jalan beton dan jalan aspal 0,70 – 0,952 Jalan kerikil dan jalan tanah 0,40 – 0,703 Bahu jalan :
- tanah berbutir halus- tanah berbutir kasar- batuan massif keras- batuan massif lunak
0,40 – 0,650,10 – 0,200,70 – 0,850,60 – 0,75
4 Daerah perkotaan 0,70 – 0,955 Daerah pinggir 0,60 – 0,706 Daerah industri 0,60 – 0,707 Permikiman padat 0,60 – 0,808 Permukiman tidak padat 0,40 – 0,609 Taman dan kebun 0,20 – 0,40
10 Persawahan 0,45 – 0,6011 Perbukitan 0,70 – 0,8012 Pegunungan 0,75 – 0,90
Analisis Hujan 34
No Jenis Material Kecepatan aliran yang diijinkan (m/det)
1 Pasir halus 0,45
2 Lempung kepasiran 0,50
3 Lanau alluvial 0,60
4 Kerikil halus 0,75
5 Lempung kokoh 0,75
6 Lempung padat 1,10
7 Kerikil kasar 1,20
8 Batu-batu besar 1,50
9 Pasangan batu 1,50
10 Beton 1,50
11 Beton bertulang 1,50
Analisis Hujan 35
Perkiraan Besarnya Debit Banjir Rencana Design flood adalah besarnya debit yang
direncanakan melewati sebuah bangunan air yang dalam hal ini dengan periode ulang tertentu.
Beberapa metoda empiris untuk analisis design flood, antara lain Metoda Rational (DR. Mononobe) Metoda Haspers Metoda Melchior
Analisis Hujan 36
Metoda Rational (Dr. Mononobe)
(English unit)(Metric unit)
Di mana :α = Run off coefisient (empiris)r = Intensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)f = Luas daerah pengaliran (km2)Q = Debit maksimum (m3/dt)
frQ
6.3
frQ
Analisis Hujan 37
Run Off Coefficient (α) Besarnya Run Off Coefficient tergantung dari
faktor – faktor daerah pengalirannya seperti jenis tanah, kemiringannya, keadaan hutan penutupnya dan sebagainya, juga tergantung dari besar kecilnya banjir.
Koefisien ini dapat menunjukkan besarnya aliran permukaan (run off) terhadap intensitas hujan yang terjadi.
Dibawah ini adalah data – data run off coefficient (α) yang didapat dari hasil penelitian di Jepang.
Kondisi Daerah Pengaliran Koefisien Pengaliran ( C )
Bergunung dan curam 0,75 - 0,90
Pegunungan tertier 0,70 - 0,80
Sungai dengan tanah dan hutan di
bagian atas dan bawahnya
0,50 - 0,75
Tanah dasar yang ditanami 0,45 - 0,60
Sawah waktu diairi 0,70 - 0,80
Sungai bergunung 0,75 - 0,85
Sungai dataran 0,45 - 0,75
Analisis Hujan 38
Intensitas Hujan Karena intensitas hujan pada umumnya
sukar didapat, juga di Indonesia, maka untuk mendapatkan intensitas hujan (r) selama time of concentration (t), yang biasanya 24 jam, dipergunakan hujan sehari (R).
Untuk itu dipergunakan rumus Dr. Mononobe sebagai berikut :
3/224
24
t
Rr
Dimana: :r = intensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)R = Hujan sehari (mm)T = time of concentration (jam)
Analisis Hujan 39
Time Of Concentration
Dianggap bahwa lamanya hujan yang akan menyebabkan debit banjir adalah sama dengan time of concentration (t).
Untuk menghitung t, dipakai rumus :V
Lt
Dimana : L = Panjang sungai (km)V = Kecepatan banjir (km/jam)T = Time of concentration / waktu perambatan banjir (jam)
Analisis Hujan 40
Kecepatan (V)
Untuk menghitung V dipakai rumus Dr. Rziha sebagai berikut :6.0
72
L
HV
Dimana : H = Beda tinggi antara titik terjauh dan mulut daerah pengaliran (km)L = Panjang sungai (km)V = Kecepatan perambatan banjir (km/jam)
Analisis Hujan 41
Metoda Haspers
Di mana :β = Koefisien reduksiC = Koefisien runoffI = Intensitas hujan yang diperhitungkanA = Luas daerah pengaliranQt = Debit dengan kemungkinan ulang T tahun
AICQt
Analisis Hujan 42
Prosedur Perhitungan
Jika t < 2 jam, maka :
2)2()260(008.01 tRt
Rtp
1
t
Rtp 1707.0 tRp
Jika 2 jam < t < 19 jam
Jika 19 jam < t < 30 hari
fqQt 7.0
7.0
075.01
012.01
f
f
1215
107.31
1 75.0
2
4.0 f
t
t t
3.08.01.0 iLt jam) dalam(t
6.3 t
pq
hari) dalam(t 4.86 t
pq
Analisis Hujan 43
Metoda Melchior
Di mana :α = Run off coefisienq = Intensitas hujan (m3/km2/dt)f = Luas daerah pengaliran (km2)Rt = Curah hujan dengan periode ulang T tahun (mm)Qt = Debit maksimum
200
RtfqQt
Analisis Hujan 44
Prosedur Perhitungan
Lukis elips yang mengelilingi Catchment Area, dengan sumbu panjang a = 1.5 kali sumbu pendek b dan kemudian dihitung luasnya atau (km2)
banA 4
1
Analisis Hujan 45
Dengan nilai nf dari table melchior kemudian dilanjutkan dengan menentukan nilai q = q1
Menghitung kecepatan :
disarankan agar = 0.52 bila tidak maka untuk dapat menggunakan grafik, V harus dikalikan dengan
2.0
5 2
52.031.1
iFqV
5
1
52.0
Analisis Hujan 46
Menghitung time of concentration dengan rumus :
menentukan nilai q baru = q1 dengan menggunakan grafik melchior dengan menggunakan nilai T dan nf.
Kemudian dengan sistem coba – coba atau trial and error diharapkan q2 = q1 namun bila tidak maka harus mengulangi prosedur diatas dengan menggunakan q2 sebagai q1 dan demikian seterusnya sampai didapat q 2 = q1.
Setelah diperoleh harga q akhir maka q akhir harus dikoreksi dengan menggunakan tabel karena adanya pengaruh nilai T.
(jam) 4 V
LT
Di mana :
L = Panjang sungai teoritis sungai = 0.9 x l (km)
Analisis Hujan 47
nF q nF q nF Q
0,14 29,60 144 4,75 720 2,30
0,72 22,45 216 4,00 2080 1,85
1,44 19,90 288 3,60 1440 1,53
7,20 14,15 360 3,30 2160 1,20
14,00 11,85 432 3,05 2880 1,00
29,00 9,00 504 2,85 4320 0,70
72,00 6,25 576 2,65 5760 0,54
108,00 5,24 648 2,45 7200 0,48
T
(menit)
Kenaikan
(%)
T
(menit)
Kenaikan
(%)
0 - 40 2 1330 - 1420 18
40 – 115 3 1420 - 1510 19
115 - 190 4 1510 - 1595 20
190 - 270 5 1595 - 1680 21
270 - 360 6 1680 - 1770 22
360 - 450 7 1770 - 1860 23
450 - 540 8 1860 - 1950 24
540 - 630 9 1950 - 2035 25
630 - 720 10 2035 - 2120 26
720 - 810 11 2120 - 2210 27
810 - 895 12 2210 - 2295 28
895 - 980 13 2295 - 2380 29
980 - 1070 14 2380 - 2465 30
1070 - 1150 15 2465 - 2550 31
1150 - 1240 16 2550 - 2640 32
1240 - 1330 17 2640 - 2725 33
Hubungan nF dengan q
Faktor Koreksi
Analisis Hujan 48
Analisa Debit Andalan Perhitungan debit andalan dengan periode
ulang yang diperlukan (biasanya diambil 5 tahun), dibutuhkan untuk menilai luas daerah potensial yang dapat diairi (apabila bendung bukan berfungsi sebagai pembangkit listrik tenaga mini hydro)
Untuk dapat mengetahui besarnya debit andalan yang terjadi dengan seakurat mungkin adalah dengan cara pengukuran langsung di lapangan dengan membaca papan duga tiap hari.
Dan jika tidak tersedia data maka tentang muka air dan debit, maka dapat dilakukan dengan perhitungan berdasarkan curah hujan bulanan.
Analisis Hujan 49
Berikut adalah rumus empiris yang dapat digunakan untuk menghitung debit andalan :
Curah hujan diurutkan dari yang terkecil hingga yang terbesar.
Selanjutnya dengan menggunakan curah hujan efektif, maka dapat dihitung besarnya debit andalan dengan menggunakan metoda – metoda yang telah diuraikan sebelumnya.
15
80 n
R Di mana :n = Jumlah tahun pengamatan
Analisis Hujan 50
Rangkuman Analisis frekuensi adalah berulangnya suatu
kejadian dalam kurun waktu N tahun. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah
hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu dimana air tersebut berkonsentrasi.
Waktu Konsentrasi (tc) adalah waktu yang dibutuhkan oleh butiran air untuk bergerak dari titik terjauh pada daerah pengaliran sampai ke titik yang ditinjau.
Koefisien pengaliran adalah suatu besaran yang nilainya tergantung pada tata guna lahan daerah pengaliran.
Debit banjir rencana adalah besarnya debit yang direncanakan melewati sebuah bangunan air dengan periode ulang tertentu.
Debit andalan adalah debit air yang dibutuhkan dan selalu ada setiap saat.