ASPEK HIDROLOGI PADA DRAINASE

PERTEMUAN III

PENTINGNYA HIDROLOGI UNTUK DRAINASE

* Hujan sumber air yang akan dialirkan pada sistem drainase.

* Jumlah Limpasan akibat tidak mampunyai sistem drainase mengalirkanke tempat pembuangan akhir.

* Desain Hidrologi debit pengaliran pada saluran.

Siklus Hidrologi

Konsep Umum Hujan

Dan Allah menurunkan dari langit, hujan, dan dengan air itudihidupkanNya bumi sesudah matinya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda kebesaran Allah

bagi orang-orang yang mendengarkan

An-Nahl (65)

Aspek Hidrologi

Indonesia terletak didaerah iklim tropika dengan temperatur rerata 260 C. Iklim tropika, menyebabkan wilayah Indonesia sebagian besar terkena sinar

matahari yang cukup banyak. Sinar matahari adalah sebagai mesin penggerak untuk proses kejadian siklus hirologi khususnya terhadap kejadian hujan,

sebab itu wilayah Indonesia juga termasuk menerima curah hujan yang tinggi.

Hidrologi adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang keberadaan air di permukaan bumi, baik mengenai kejadiaannya, perputarannya dan distribusinya, sifat fisik dan kimianya serta reakasi terhadap lingkungan termasukhubungannya dengan kehidupan (Unesco, 1979)

1. Pola Monsoon: memiliki perbedaan yang jelas antara musim hujan dan musim kemarau.

2. Pola Equatorial: memiliki 2 puncak musim hujan (bimodial) yang biasanya terjadi pada

bulan Maret dan Oktober.

3. Pola Hujan Lokal: hanya memiliki satu puncak musim hujan (unimodial)

Rata-rata curah hujan di Indonesia setiap tahunnya tidak sama, ada yang curah hujannya tinggi sepanjang tahun, ada yang curah hujannya rendah sepanjang tahun. Rata-ratanya berkisar antara 2000 mm s.d 3000 mm.Terdapat 3 jenis pola hujan di Indonesia yaitu:

HUJAN DI INDONESIA

CURAH HUJAN DI INDONESIAPola umum curah hujan di Indonesia antara lain dipengaruhi oleh letak geografis, pola umum :

Pantai sebelah barat setiap pulau memperoleh jumlah hujan selalu lebih banyak daripada pantai sebelah timur.

Curah hujan di Indonesia bagian barat lebih besar daripada Indonesia bagian timur. Sebagai contoh, deretan pulau-pulau Jawa, Bali, NTB, dan NTT yang dihubungkan oleh selat-selat sempit, jumlah curah hujan yang terbanyak adalah Jawa Barat.

Curah hujan juga bertambah sesuai dengan ketinggian tempat. Curah hujan terbanyak umumnya berada pada ketinggian antara 600 900 m di atas permukaan laut.

Saat mulai turunnya hujan bergeser dari barat ke timur seperti:1) Pantai barat pulau Sumatera sampai ke Bengkulu mendapat hujan terbanyak pada bulan November.2) Lampung-Bangka yang letaknya ke timur mendapat hujan terbanyak pada bulan Desember.3) Jawa bagian utara, Bali, NTB, dan NTT pada bulan Januari Februari.

Curah hujan tahunan rata-rata di Indonesia

MACAM-MACAM HUJAN

Hujan Konvektif/Zenithal Ketidakseimbangan udara karena panas setempat,udara terangkat terkondensasi butiranair jatuh sebagai hujan.

Hujan terjadi di daerah ekuator pada sianghari karena pemanasan yang tinggi terhadapmuka bumi, akibatnya udara mengembangdan bersama-sama uap air akan naik secaravertikal ke atas, uap air yang naik ke ataskarena mengalami pendinginan berubahmenjadi titik-titik air dan jatuh menjadihujan.

HUJAN KONVEKTIF/ZENITHAL

Sifat: intensitas tinggi, waktu singkat, daerah sebaran sempit, kadang-kadang sinar matahari masihdapat terlihat pada saat terjadinya hujan, seringkali disertai guntur

Hujan Orografis Udara yangmengandung uap air terangkatke atas mengikuti barrier alam(gunung, pegunungan). Hujanterjadi pada sisi depan barrier.

Hujan ini terjadi karena adanya udara yang mengandung uap air naik ke pegunungan. makintinggi ke atas udara makin dingin dan uap air mengalami pengembunan (kondensasi) menjadititik air dan jatuh menjadi hujan, sedangkan di lereng sebelahnya bertiup angin jatuh yangkering/angin fohn dan disebut daerah bayangan hujan.

Sifat: tergantung luas barrier dan kandungan uap air

HUJAN OROGRAFIS

MACAM-MACAM HUJAN

HUJAN OROGRAFIS

Awan menumpuk sebelum dinding halangCurah hujan lebih tinggi di depan dindingKetinggian dinding 30 m, sudah cukup utk

penumpukan awan.

HUJAN SIKLONIK/FRONTAL

Hujan Siklonik/Frontal Terjadi akibatpergerakan udara panas di atas lapisan udarayang lebih padat dan dingin.

Hujan yang terjadi karena pertemuaan massaudara panas yang lebih ringan akan naik ke atasudara sejuk. Karena udara panas biasanyamengandung uap air, pergesekkannya denganudara sejuk menyebabkan adanya pengembunan.Hujan tipe ini di sertai angin yang berputar, yangdi sebut Siklon, udara dan uap air makin tinggidan terjadi kondensasi menjadi titik-titik air danjatuh menjadi hujan.

Sifat: sangat lebat dan disertai banyak guntur danangin kencang, mencakup daerah luas, durasi lama.

MACAM-MACAM HUJAN

INDONESIA DAN KEJADIAN HUJAN

HUJAN DI WILAYAH INDONESIA

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Re

rata

Ju

mla

h H

uja

n (

mm

)

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Peringkat Hujan

1 Karang Ploso 17 Berbah

2 Mrican 18 Santan Barat

3 Kalasan 19 Nyemengan

4 Sambiroto 20 Seyegan

5 Tanjung Tirto 21 Prumpung

6 Jakarta 22 Kolombo

7 Samarinda 23 Jambon

8 Juwangen 24 Gandok

9 Patukan 25 Jaya Pura

10 UGM Pertanian 26 Godean

11 Bandung 27 Sidomulyo

12 Medan 28 Gondangan

13 Beran 29 Ngepos

14 Adisucipto 30 Cebongan

15 Santan K 31 Ujung Pandang

16 Dolo

PENGUKURAN HUJAN DAN INTENSITAS

Pengukuran hujan

Informasi tentang sumberdaya air dalam kawasan

Dikumpulkan setiap waktu, makin pendek makin baik

Sebagai data untuk analisis berbagai keperluan di bidang hidrologi

Sketsa alat ukur hujan otomatis jenis sifon

Intensitas hujan

Hasil pengolahan dari data hujan

Sebagai input parameter untuk peramalan debit banjir

ALAT UKUR HUJAN OTOMATIS

1. Weighing bucket rain

2. Float type rain

3. Tipping bucket rain

(bejana goyang)

Sketsa alat ukur hujan otomatis jenis sifon

PENGUKURAN HUJAN

Alat pencatat hujan (otomatik)

Tipping bucket

INTENSITAS HUJAN

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Waktu (menit)

Cu

rah

hu

jan

(mm

)

Waktu (mnt) Hujan (mm)

0 0

10 6

20 14

30 18

40 22

50 22

60 28

70 31

80 35

90 35

I = 28 mm/jam

I = 6 mm/10 menit I = 14 mm/20 menit

umumnya dalam satuan mm/jam

Dalam bentuk rumus dapat dinyatakan:t

RI tt

Seharusnya, dan biasanya,

Intensitas diberikan dalam durasi

hujan/waktu yang pendek, 5 menit,

15 menit, dst.

Jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan/ curah hujan/ volume hujan tiap satuanwaktu

Diperoleh statistic maupun empiris

INTENSITAS HUJAN

Waktu

Ukur dalam unit

Lokasi Tahunin mm

1 menit 1.5 38 Guadeloupe 1970

8 menit 5.0 126 Bavaria 1920

20 menit 8.1 206 Romania 1889

42 menit 12.0 305 Missouri 1947

2 .75 jam 22.0 559 Texas 1935

12 jam 52.8 1340 Reunion 1964

24 jam 73.6 1870 Reunion 1952

2 hari 98.4 2500 Reunion 1952

4 hari 146.5 3721 Cherrapunji 1974

8 hari 162.6 4130 Reunion 1952

1 bulan 366.1 9300 Cherrapunji 1861

6 bulan 884.0 22454 Cherrapunji 1861

1 tahun 1041.8 26461 Cherrapunji 1861

bt

aI

nt

aI

bt

aI

Talbot:

Sherman:

Ishigiro:

3/2

24 24

24

t

RIMononobe:

Jika alat pencatat hanya bisa mencatat/ mengukurhujan dalam jangka waktu 24 jam, harian makadigunakan rumus :

R24 = curah hujan maksimum dalam 24 jam

t = durasi/lamanya hujan dalam 1 satuan waktu (menit, jam)

a & b = konstanta yang tergantung lamanya hujan

Cocok untuk hujan yang lamanya lebih dari 2 jam

IDF, for T=1,2,5,10 years

KURVA IDF Merupakan kurva hubungan

Intensitas, Durasi dan Frekuensi

Intensity-Duration-Frequency Curve

Sifat umum hujanmakin singkathujan berlangsung, makin tinggiintensitasnya, makin besar periodeulang, makin besar intensitasnya.

Data hujan yang diperukan adalahdata hujan jangka pendek seeabsis (duration)

WAKTU KONSENTRASI (tC)

dc ttt 0

s

sd

V

Lt

60

385,02

01000

87,0

S

Lt

Kirpich

Merupakan waktu yang diperlukan untukmengalirkan air dari titik paling jauh daridaerah aliran ke titik control/outlet di hilir.

Pada prinsipnya waktu konsentrasi dibagimenjadi:

Inlet Time (t0) : waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di atas permukaan tanah kesaluran drainase terdekat (jam)

Conduit Time (td) : waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari saluran drainase ke tempatpengukuran (jam)

L : Panjang lintasan aliran (m)

Ls : panjang aliran di saluran (m)

Vs : Kecepatan aliran di saluran (m/s)

Titik pengamatan

t0

td

Titik terjauh

HUJAN RERATA DAN PERIODE ULANG

Hujan Rata-rata dapat dihitung dengan :

Rata-rata Aljabar

Poligon Thiessen

Isohyet

Pada saluran drainase periode ulang yang digunakan tergantung fungsi salurandan daerah tangkap hujan yang akan dikeringkan:

Saluran Kwarter : T = 1 tahun

Saluran Tersier : T = 2 tahun

Saluran Sekunder : T = 5 tahun

Saluran Primer : T = 10 tahun

Perhitungan Analisis Frekuensi : MetodeGumbel Type I, Normal, Log Normal, Log Pearson, dsb.

Bila ditinjau deri segi fisik (hirarki susunan saluran) sistem drainase perkotaan diklassifikasikan atas :

a. Saluran Primer Saluran yang memanfaatkan sungai dan anak sungai. Saluran primer adalah saluran utama yang menerima aliran dari saluran sekunder.

b. Saluran Sekunder Saluran yang menghubungkan saluran tersier dengan saluran primer (dibangun dengan beton/ plesteran semen).

c. Saluran Tersier Saluran untuk mengalirkan limbah rumah tangga ke saluran sekunder, berupa plesteran, pipa dan tanah.

d. Saluran Kwarter Saluran kolektor jaringan drainase lokal.

QP = . C . It,T . A

dengan:

C = koefisien aliran

It,T = intensitas hujan durasi t, kala ulang T tahun

A = luas tangkapan

= koefisien penyebaran hujan/karakteristik DAS

Untuk menghitung debit drainase, digunakan rumus empirisRUMUS RASIONAL

DEBIT RENCANA

Koefisien penyebaran Hujan ()

No A (km2)

1 0 - 4 1

2 5 0,99

3 10 0,98

4 15 0,96

5 20 0,92

6 25 0,875

7 30 0,82

8 50 0,50

Koefisien penyebaran hujan () merupakan nilai yang digunakan untuk mengoreksi pengaruhpenyebaran hujan yang sebenarnya tidak merata pada siuatu daerah pengaliran.

Untuk daerah kecil biasanya =1.

No Jenis Lahan Nilai C1 Perumahan tidak begitu rapat, 20 rumah/Ha 0,25 - 0,40

2 Perumahan kerapatan sedang, 20-60 rumah/Ha 0,40 - 0,70

3 Perumahan rapat, 60-160 rumah/Ha 0,70 - 0,80

4 Taman dan daerah rekreasi 0.20 - 0,30

5 Daerah Industri 0,80 - 0,90

6 Daerah Perniagaan 0,90 - 0,95

Koefisien Aliran (C)

Koefisien pengaliran (C) bergantung pada jenis tanah, vegetasi, karakteristik tata gunalahan dan konstruksi yang ada di permukaan tanah.

CONTOH

1. Berikan perhitungan dan ulasan untuk menentukan besaran intensitas hujan pada suatudaerah aliran apabila diketahui data hujan harian dengan kala ulang 2 tahun R = 42 mm,waktu konsentrasi pada daerah aliran tersebut adalah 1,2 jam.

2. Suatu daerah pusat perniagaan dengan suatubentuk titik Q sebagai titik control keluaran.Saluran drainase berada di tengah-tengah arealdengan kemiringan saluran sebesar 4% (V=0.9m/s), kecepatan aliran di atas permukaantanah diperkirakan sebesar 0.15 m/s. Jikaterjadi hujan merata pada daerah alirantersebut dengan intensitas sebesar 10mm/jam, tentukan besarnya debit maksimumuntuk merancang dimensi saluran drainasenya.Koef pengaliran =0,6. Asumsi aliran E/G P Q

1. a. Langkah-langkah untuk menetapkan besaran intensitas:

Menentukan besaran hujan rancangan dengan kala ulang sesuai dengan debit rancangan yang dikehendaki.

Menganalisis besaran hujan rancangan dengan kala ulang tertentu menjadibentuk intensitas hujan.

b. Hitungan

T= 2 tahun

R = 42 mm

t =1,2 jam

3/2

24 24

24

t

RIMononobe:

3/2

2,1

24

24

42

I

I = 12.89411 mm/jam

JAWABAN

2.