analisa hidrologi dan hidrolika untuk perencanaan saluran drainase

8/17/2019 Analisa Hidrologi Dan Hidrolika Untuk Perencanaan Saluran Drainase

1/32

ANALISA HIDROLOGI DAN

HIDROLIKA UNTUK

PERENCANAAN SALURAN

DRAINASE1


2/32

PERHITUNGAN DEBIT SALURAN

Rumus Rasional :

Q = 1/3.6 C i A m³/detik

Koefisien Pengaliran C di pengaruhi banyakfaktor :

- Intersepsi

- Infiltrasi

- Retensi dan depresi permukaan

2


3/32

Suatu lahan dapat terdiri dari beberapa macam

penutup permukaan, misalnya rumah-rumah,

jalan, taman, pertokoan dll, dapat dihitung Crata-rata sebagai berikut :

HargaCrata-rata

=

=

= 0,75

LahanMacam

penutup permukaan

Harga

C

Luas

(ha)

A Perumahan 0,70 3,50

B Jalan aspal 0,75 4,10

C Taman 0,25 1,20

D Pertokoan 0,90 5,20

3

)2,52,11,45,3(

2,59,02,125,01,475,05,370,0

+++×+×+×+×

∑

∑ × Ai

AiCi


4/32

Koefisien pengaliran C.

4


5/32

Catatan

C gabungan atau Crata2 dihitung terhadap suatu

titik yang dilalui aliran.

Contoh Cgab di titik P mencakup lahan A, B, C.

Lahan E di luar sistem, sehingga harga C tidak

digabungkan.

P

5


6/32


7/32

Beberapa rumus intensitas curah hujan yang

dihubungkan dengan hal-hal ini, telah disusun

sebagai rumus-rumus eksperimentil.1. Rumus Talbot (1881)

Rumus ini banyak digunakan karena mudah

diterapkan dimana tetapan-tetapan a dan b

ditentukan dengan harga-harga yang diukur.

2.Rumus Sherman (1905)

Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu

curah hujan yang lamanya lebih dari 2 jam.7

bt

a I

+=

nt

a I =


8/32

3. Rumus Ishiguro (1953)

4. Rumus Mononobe

di mana :

I = intensitas curah hujan (mm/jam)

t = lamanya curah hujan (menit) dan jam untukrumus mononobe.

a, b, n, m = tetapan8

bt

a

I +

=

m

t R I

= 24

2424


9/32

Waktu konsentrasi tc adalah waktu yang

diperlukan oleh titik air air untuk mengalir

dari tempat yang hidrolis terjauh di daerahalirannya ke suatu titik yang ditinjau

(inlet), sehingga td = tc, dengan pengertian pada

saat itu seluruh daerah aliran memberikan

kontribusi aliran di titik tersebut , pada saat itudebit adalah maksimum.

9


10/32

PERIODE ULANG

Pada dasarnya besarnya hujan rencana dipilih

berdasar pada pertimbangan nilai urgensi dan

nilai sosial ekonomi daerah yang diamankan.

Untuk daerah permukiman umumnya dipilih

hujan rencana dengan periode ulang 5 – 15 tahun.

Sedang untuk daerah pusat pemerintahan yang

penting, daerah komersial dan daerah padat

dengan nilai ekonomi tinggi dapat

dipertimbangkan periode ulang antara 10 –50tahun. Perencanaan gorong-gorong jalan raya,

lapangan terbang antara 3 – 15 tahun.

Perencanaan pengendalian banjir yang berkaitan

dengan sungai antara 25 – 50 tahun.10


11/32

Periode Ulang Hujan (PUH) untuk perencanaan saluran

kota dan bangunan-bangunannya

11


12/32

WAKTU KONSENTRASI (TIME OF

CONCENTRATION, TC)

Waktu konsentrasi dihitung dengan rumus di

bawah ini :

tc = to + tf

Dimana :to =waktu yang dibutuhkan untuk mengalir di

permukaan untuk mencapai inlet (overland

flow time, inlet time)

tf = waktu yang diperlukan untuk megalir disepanjang saluran

12


13/32

Perhitungan to :

Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya to

intensitas hujan jarak aliran

kemiringan medan

kapasitas infiltrasi

adanya cerukan di atas permukaan tanah(depression storage)

o Diusahakan agar aliran secepatnya dapat masuk

ke inlet sistem pembuangan. Untuk daerah urbannormal disarankan untuk memakai to: 4 menit dan

kurang dari 5 menit untuk daerah permukiman

yang luas, dimana aliran dari atap, jalan,

lapangan, jalan beraspal untuk mencapai inlet.13


14/32

Perumusan yang umum untuk menghitung to:

1. Rumus Kerby (1959)

Untuk I < 400 m

di mana :

l = jarak dari titik terjauh ke inlet (m)

nd = koefisien setara koefisien kekasaran

s = kemiringan medan

14

467.0

44,1

××=

s

l nt d o


15/32

Harga koefisien hambatan, nd

15


16/32

Perhitungan t f :

Perhitungan tcsecara langsung :

Rumus Kirpich (untuk luas lahan < 200 ha. di

daerah pertanian atau pedesaan)

(jam)

di mana :

l = panjang catchment menurut alur sungaiterpanjang

s = kemiringan medan = H/l, dimana H adalah

beda elevasi antara titik terjauh dengan outlet. 16

80.0

100025.0

=

st c

saluran

saluran f

V

Lt =


17/32

Penentuan harga to dengan grafik

Ada dua grafik yang dapat dipakai untuk menentukan harga to.

Kurva 1 untuk menetapkan harga waktu yang dibutuhkan

mengalir di atas permukaan beberapa jenis lahan (to), biladiketahui panjang lintasan aliran dan kemiringan medan.

Contoh 1:

Diketahui :

Panjang alur/ lintasan air di atas permukaan medan = 150 m

Jenis permukaan = rumput tebal (dense grass)

Kemiringan medan = 1%

Tentukan to?

Penyelesaian :

Jarak lintasan air 150 m = 150*3,28 = 492 ft.

Tarik garis mendatar dari Distance (jarak) 492 ft, memotong kurva

untuk Dense grasspada kemiringan 1%. TerbacaTime in minutes

(waktu, to) : 41 menit.

Jadi to = 41 menit.

17


18/32

Kurva 2 adalah hubungan antara kecepatan aliran di atas

permukaan yang ditentukan oleh kemiringan medan. Grafik ini

berlaku untuk jarak lintasan air sebesar 300 ft = 91,44 m ≈ 100

m. Untuk jarak yang lebih besar aliran sudah terpusat.Selanjutnya to = panjang alur / kecepatan aliran

Contoh 2 :

Diketahui :

Lahan di hutan dengan semak-semak lebat (kurang lebih samadengan Forest with heavy ground litter and hay meadow).

Kemiringan medan 3%. Jarak lintasan airnya 150 m.

Tentukan to.Penyelesaian :

Baca kemiringan medan (Slope) : 3%. Tarik garis mendatarmemotong kurva Forest with heavy ground litter and hay meadow).

Kemudian dari perpotongan itu tarik garis vertikal ke bawah, dan

terbaca di absisnya : kecepatan limpasan air (velocity) = 0,42 ft/s =

0,42*0,3048 = 0,13 m/dt.→

Maka to= 150/0,13 = 1154 detik = 19,2 menit.

18


19/32


20/32

Beberapa Contoh Penentuan tcUntuk memperjelas cara perhitungan, lihat

contoh-contoh berikut ini.1) Suatu sub catchment area seperti pada gambar

berikut. Garis lengkung putus-putus

menggambarkan batas sub DAS, panah

menunjukkan arah aliran dipermukaan lahan,sedang garis lengkung sejajar menggambarkan

saluran.

Hitung waktu konsentrasi di outlet.

20


21/32

Penyelesaian :

Data sebagai berikut :

21


22/32

Perhitungan waktu konsentrasi :

toditentukan menggunakan grafik atau

menggunakan rumus Kerby.

Catatan : *) dipilih tc maksimum dari perhitungan

di titik ybs.

22


23/32

2) Suatu lahan dengan penutup permukaan

berbeda, luas masing-masing A1 dan A2.

Panjang alur aliranl1 dan l 2,kemiringan medan

masing-masing s1 dan s 2,koefisien hambatan n1 dan n 2. Aliran lurus menuju saluran 1-2. Waktu

untuk mengalir di aluran 1-2 adalah tf1-2.Hitung waktu konsentrasi di titik 2.

23


24/32

Penyelesaian :

Di atas lahan limpasan hujan mengalir di atas

permukaan yang berbeda, sehingga waktu yang

dibutuhkan perlu dihitung masing-masing. Harga tountuk masing-masing dapat dihitung dengan rumus

Kerby atau grafik.

to1 dan to2 masing-masing adalah waktu pengaliran di

atas lahan A1 dan A2, sehingga waktu untuk mencapai

saluran adalah to = to1 + to2.Selanjutnya tc dapat dihitung :tc = to + tf1-2

3) Lihatlah 2 lahan di kiri dan kanan saluran. Permukaan

lahan kiri terdiri dari 2 macam penutup : Luas lahan A1,

panjang alur aliranl1kemiringan medan s1,luas lahan A2, panjang alur aliranl 2kemiringan medan s 2. ,Permukaan lahan kanan luas lahan A3, panjang alur

aliranl 3kemiringan medan s 3.

Hitung waktu konsentrasi di titik 2.24


25/32

Penyelesaian :

Dari lahan kanan : tokanan = to1

tc = tokanan+ tf1-2

Dari lahan kiri : tokiri = to2+ to3

tc = tokiri+ tf1-2

Pilih harga

tc terbesar. 25


26/32

4) Tiga lahan A1, A2, dan A3. Arah aliran di atas

lahan ditunjukkan dengan panah. Aliran dari

lahan A1 masuk kesaluran 0-1 melalui inlet 0, dari

lahan A2 masuk saluran 1-2 melalui inlet 1, dan

dari lahan A3masuk saluran 2-3 melalui inlet 2.

Saluran 0-1, 1-2 dan 2,3 adalah saluran tertutup.

Hitung waktu konsentrasi di titik 3.

26


27/32

Penyelesaian :

Di titik 0: tc0 = toA1 = tc0max

Di titik 1: tc1 = tc0max + tf0-1

tc1 = toA2 (kiri inlet) Pilih yang terbesar → tc1max

Di titik 2: tc2 = to A3

tc2 = tc1max + tf1-2

Pilih yang terbesar → tc2maxDi titik 3: tc3 = tc2 max + tf2-3

PERHATIKAN SOAL NO 4 :

Contoh saluran 0-1, Lahan (2) tidak masuk saluran

tersebut, jadi tidak diikutkan dalam perhitungan debit

saluran 0-1.

Di pipa 1-2 tepat di kiri manhole 1, ada tambahan

aliran dari lahan (2), berarti dalam pipa 1-2 mengalir

air dari lahan (1) dan (2).

27


28/32

PERHITUNGAN DEBIT SUNGAI

Untuk menghitung debit suatu sungai yang

melalui daerah perkotaan / permukiman, dapat

digunakan berbagai metode perhitungan.

Diantaranya metode :

Gabungan Rasional-Weduwen untuk luas daerahaliran ≥ 100 km2

Weduwen untuk luas daerah aliran < 100 km2

Rasional untuk luas daerah aliran < 1 km2

Dalam materi kuliah Drainase digunakan rumusBayern untuk mengestimasi waktu konsentrasi

aliran dari suatu daerah aliran sebagai berikut :

28


29/32

km/jam

di mana :

W = kecepatan aliran

H = beda tinggi/elevasi antara titik terjauh di

daerah pengaliran dengan titik yang ditinjau(m)

L = panjang sungai

29

6,0

72

×= L

H W


30/32

Contoh :

Suatu sungai melalui kota. Jarak dari titik

terjauh sampai dengan titik X di kota : L = 15km, sedang beda tinggi antara hulu dan hilir H =

10 m Luas daerah aliran sungai terhadap titik X

= 60 km2. Koefisien C rata-rata = 0,55. Hujan

rencana R24 = 120 mm. Hitung debit sungai di

titik X.

Penyelesaian :

30

jamkm L

H W /895,0

15000

107272

6,06,0

=

×=

×=

jamW

L

t c 8,16895,0

15

===

jammm I /342,68,16

24

24

120 3/2

=

×=

dt mQ /313,5860342,655,0

6,3

1=×××=


31/32

RANGKUMAN

Data untuk perhitungan intensitas hujan ada 2 macam, yaitu a)

data hujan harian (dari pencatatan manual) dan b) data hujan

menitan (dari pencatatan otomatis).

Intensitas hujan dengan data a) dapat dihitung dengan rumus

Mononobe dengan tc dalam jam, sedang rumus Talbot, Sherman,

Ishiguro untuk data b) dengan tcdalam menit.Ingat !!!Untuk menghitung tc,bayangkan jalannya titik air dari lahan-

lahan (bila ada lebih dari satu lahan) menuju saluran, kemudian

bergerak/mengalir di sepanjang saluran menuju titik kontrol.

Dari beberapa kemungkinan harga tc= to + tf , pilih harga tcterbesar/ maksimum. Ingat!!!

Rumus Kirpich sesuai untuk menghitung tc lahan dengan

penutup yang homogen. Dalam rumus tsb.ladalah panjang alur

atau saluran di area itu yang dilalui titik air menuju titik kontrol.

Saluran terbuka menerima air dari lahan kiri kanannya

sepanjang saluran.

31


32/32

Saluran tertutup meneruskan aliran air melalui inlet.

Debit dihitung dengan rumus rasional.Ingat satuan : Q

(m3 /dt), I (mm/jam), A (km2). 1/3,6 adalah konversi untuk I :

mm/jam→ m/dt, A : km2 → m2. Cgabungandihitung untuk limpasan dari beberapa lahan yang

masuk ke saluran yang sama.

Debit rencana untuk saluran terbuka a-b pilih di hilir, Qb.

Untuk saluran tertutup antara titik a dan b, pilih debitrencana yang terbesar untuk desain diameter pipa.

Hitung Cgabungan (beberapa lahan) untuk suatu titik kontrol

yang ditinjau.

Untukbasin drainage bisa dipakai rumus Bayern atau

perhitungan hidrograf (ada macam-macam metode).

32

analisa hidrologi dan hidrolika untuk perencanaan saluran drainase

Documents