11020-13-633273355310

Bab XIII - 1

REKAYASA HIDROLOGI

MODUL 13

HIDROGRAF LIMPASAN

Bab XIII - 1

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAANUNIVERSITAS MERCU BUANA

Mata Kuliah : Rekayasa Hidrologi

Modul No. 13 : Hidrograf Limpasan

Tujuan Instruksional Umum (TIU)

Mahasiswa mengetahui maksud dan tujuan mempelajari hidrograf limpasan, proses

pembuatan hidrograf, pengertian hidrograf satuan, mempelajari parameter-parameter

yang mempengaruhi, pemahaman arti penterjemahan dari hidrograf terhadap

pemanfaatan dan kegunaan hasil perhitungan hidrograf limpasan bagi bangunan sipil

dan informasi ke masyarakat.

Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

Mahasiswa mampu menjelaskan dan mampu memberikan contoh-contoh arti dari

tampilan hidrograf limpasan, mampu mengolah data hujan/debit sebagai bahan

masukan pembuatan hidrograf limpasan, mampu membuat dan menganalisa /

mengurai hidrograf sesuai dengan jenis aliran dan dapat menerapkan hasil

perhitungan hidrograf limpasan untuk bahan masukan kebutuhan perhitungan

selanjutnya, seperti perhitungan stabilitas konstruksi/ bangunan sipil, perhitungan

dimensi bangunan pengolah banjir (cofferdam) dan bangunan pelimpah.

13. Hidrograf Limpasan (Run off Hydrograph)

13.1. Pendahuluan

Hidrograf limpasan secara umum dapat diartikan grafik hubungan antara debit

pada sumbu ordinat dan waktu pada sumbu absis. Debit dapat diperoleh dari

hasil pengukuran di lapangan atau dari hasil pengolahan data tinggi air (water

level) suatu sungai/alat ukur debit, sedangkan waktu adalah durasi / selang

waktu pengukuran data debit ataupun tinggi muka air.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Hadi Susilo MMREKAYASA HIDROLGI

Bab XIII - 2

13.2. Hidrograph Muka Air (Stage Hydrograph)

Graff hubungan antara tinggi M.A. (H) terhadap waktu. Hidrograf yang lengkap,

memperlihatkan setiap perubahan M.A. yang terjadi, meskipun perubahan itu

sangat kecil.

Hidrograf ini merupakan hasil pencatatan alat AWLR sungai.

Gambar No. 13.1

Tujuan pencatatan Hidrograf:

· Mencari ketinggian M.A. rata-rata harian.

· Mencari ketinggian M.A. rata-rata bulanan, musiman.

· Mencari ketinggian M.A. maximum, minimum selama selang waktu

pengamatan tertentu.

13.3. Hidrograf Debit (Discharge Hydrograph)

Grafik hubungan antara debit (Q) terhadap waktu ini didapatkan dari konversi


Bab XIII - 3

stage Hydrograph dengan menggunakan rating curve (Krva Kalibrasi).

Tujuan dalam menganalisa hydrograph adalah untuk mengetahui debit banjir

mengingat limpasan permukaan yang merupakan salah satu unsur/bagian dari

debit aliran yang menghasilkan puncak-puncak banjir (apabila terjadi hujan lebat).

Gambar No. 13.2

Hidrograph terdiri dari tiga komponen:

1. Bagian naik (rising limb. A)

2. Puncak (Crest, B)

3. Bagian Resesi (Recession limb. C)

13.4. Hubungan antara air permukaan dan air tanah selama banjir

Selama banjir-banjir (M.A.T. tinggi), aliran sungai umumnya terdiri dari limpasan

permukaan (Surface R.O/Direct R.0) dan inflow air tanah (Base Flow).

Pemisahan hidrograph ke dalam komponen-komponen:

• Direct Run off (Limpasan langsung) dan

• Inflow air tanah (Base Flow).

Dapat dilakukan dalam berbagai cara, antara lain :


Bab XIII - 4

Tiga Metoda di bawah ini :

Cara 1 : Fixed Base length Method

Prosedur pemisahan aliran dasar ini berdasarkan pengertian bahwa limpasan

permukaan akan berakhir sesudah waktu tertentu, dihitung dari puncak

hidrograph (time base dari direct R.O. relatif konstan). Metode ini sering dipakai.

Gambar No. 13.3

Langkah-langkah :

· Meneruskan garis resesi dari hidrograph sebelumnya sampai pada titik di

bawah puncak hidrograph.

· Ukurkan suatu titk pada kurva resesi sejarak N dari garis vertikal lewat

puncak hidrograph dengan

N = A°,2,

A = Luas daerah (mile2)

Cara ini diutarakan oleh Linsley (1958), sampai sekarang padahal ahli hidrograph

masih meragukan hasilnya sehingga penentuan N masih harus ditinjau kembali

terhadap beberapa Hydrogaph (didasarkan pada pengamatan/empiris).

Cara 2 : Straight Line method


t

Bab XIII - 5

Cara ini paling sederhana

Gambar No. 13.4

Langkah-langkah:

Hubungkan titik dimana limpasan permukaan mulai terjadi, dengan titik pemisah

aliran dasar pada kurva resesi.

Cara 3 : Variable Slope Method

Pendapat yang dipakai : bahwa aliran dasar (Base Flow) akan mulai memberikan

sumbangan pada periode resesi dari harga puncaknya yaitu pada suatu titik

peralihan (Inflection point), sedang kurva risesi yang terjadi sebelumnya

diteruskan sampai di bawah puncak hidrograph.


Q

t

t

Q

Bab XIII - 6

Gambar No. 13.5

13.5. Hidrograph Satuan (Unit Hydrograph)

Teori Hidrograph satuan ini dikemukakan oleh Sherman, pada tahun 1932.

Tujuannya: Mencari hubungan antara limpasan permukaan dan hujan sebagai

penyebabnya (walaupun sudah jelas terlihat bahwa kuantitas dan intensitas hujan

mempunyai pengaruh langsung terhadap hidrograph, maka dengan hidrograph

satuan dapat dijelaskan bagaimana hubungannya, berapa besar pengaruh hujan

efektif terhadap limpasan permukaan.

Metoda yang dilakukan ini sebagian bersifat empiris, sebagian bersifat teoritis.

1. Hujan efektif terdistribusi dengan intensitas sama (uniform) selama periode

yang ditentukan.

2. Hujan efektif didistribusi merata pada seluruh D.A.S.

3. Hujan efektif yang terjadi dengan duration yang sama, akan menghasilkan run

off dengan duration (time base) yang sama pula.

Tetapi jumlah limpasan/run off yang terjadi tergantung dari intensitas

hujannya.


Bab XIII - 7

4. Dengan kenaikan intensitas hujan efektif/netto secara proporsional i . = n.i

dengan duration yang sama, akan didapat hidrograph limpasan dengan ordinat

Q = n.Q pula (kenaikan Q sebanding dengan kenaikan i).

Gambar No. 13.7

5. Berlaku prinsip super posisi


i

Q

t

t

Bab XIII - 8

Gambar No. 13.8

Penguasaan teknik "unit hydrograph" merupakan salah satu dasar yang penting

dari suatu metoda memperkirakan hydrograph banjir (flood hydrograph) untuk suatu

hujan rencana (design rainfall). Unit hydrograph merupakan fungsi response yang

bersifat linier dari satu input hujan effektif menjadi limpasan langsung sebagai

output.

Gambar No. 13.9

Untuk suatu daerah aliran tertentu dapat ditentukan bahwa satuan hujan efektif

(mm atau cm atau inch) yang berlangsung selama t jam akan menghasilkan suatu

karakteristik hidrograf limpasan langsung yang disebut t jam unit hidrograf.

Sehingga dapat didefinisikan bahwa :

”t jam unit hidrograf” adalah hidrograf limpasan langsung yang dihasilkan oleh 1


Bab XIII - 9

satuan hujan efektif (mm, cm, atau inch) yang jatuh merata d.a.s selama t jam.

Volume dari unit hidrograf sama dengan volume dari 1 satuan tebal air yang

tersebar merata di seluruh luas daerah aliran.

Pembentukan hidrograf dengan unit hidrograf :

Ordinat hidrograf limpasan langsung total :

qt = (aliran rata-rata pada waktu t) = Pex . U(t)

q2t = (aliran rata-rata pada waktu 2t)

= Pex U(2t) + Pey . U(t)


= Pex U(3t) + Pey . U(2t) + Pez . U(t)


= Pex U(5t) + Pey . U(4t) + Pez . U(3t)

q6t = Pex U(6t) + Pey . U(5t) + Pez . U(4t)


Bab XIII - 10

= 0 + Pey . U(5t) + Pez . U(4t)

q7t = + Pey . U(2t) + Pez . U(t)

= 0 + Pez . U(5t)

q8t = Pez . U(6t)

= 0

Faktor-faktor Pembatas

Mengingat adanya pemisalan-pemisalan yang dipakai sebagai dasar teori

hidrograph satuan, diluar mana teori ini sebaiknya tidak digunakan adalah :

Tidak untuk daerah aliran yang terlalu kecil :

· Tidak untuk daerah aliran yang terlalu besar, karena distribusi hujan yang

uniform tidak akan terjamin.

· Tidak pada daerah aliran yang mempunyai pengaruh run off dari reservoir/banjir

kiriman cukup besar, karena hal ini akan menyebabkan penyimpangan dari

sistem linear.

13.6. Istilah-istilah

Direct Run Off Base flow

Stage hidrograf Discharge hydrograph

Unit hydrograph Flood hydrograph

13.7. Soal Latihan

1. Jelaskan pengertian dan komponen dari hidrograf limpaan.

2. Jelaskan pengertian mempelajari pemisahan aliran air pada hidrograf dan

sebutkan cara-cara pembuatannya.

3. Sebutkan asumsi dasar yang membatasi pengertian pembuatan hidrograf satuan

dan jelaskan kegunaan dari pembuatan hidrograf satuan tersebut.

4. Bila diketahui luas daerah pematusan adalah 20 mile2, hitung berapa hari waktu

resesi dari hidrograf menurut teori Linsley.


Bab XIII - 11

5. Pada pukul 10.00 pagi dari data unit hidrograf mempunyai ordinat debit air

sebesar 15 m3/det. Pada jam yang sama terjadi hujan efektif dengan debit 25

m3/det dan hujan kedua sebesar 45 m3/det. Hitung besar debit pada saat pukul

10.00 pagi tersebut.

13.8. Referensi

1. Hidrologi Untuk Pengairan, Ir. Suyono Sosrodarsono , Kensaku Takeda, PT.

Pradnya Paramita, Jakarta, 1976.

2. Hydrologi for Engineers, Ray K. Linsley Ir. Max. A. Kohler, Joseph L.H.

Apaulhus.Mc.Grawhill, 1986.

3. Mengenal dasar dasar hidrologi, Ir. Joice Martha, Ir. Wanny Adidarma Dipl.

H. Nova, Bandung.

4. Hidrologi & Pemakaiannya, jilid I, Prof. Ir. Soemadyo, diktat kuliah ITS. 1976

5. Hidrologi Teknik Ir. CD. Soemarto, Dipl. HE


11020-13-633273355310

Documents