analisis debit rancangan

ANALISIS DEBIT RANCANGAN

ANALISIS DEBIT RANCANGAN MENCAKUP:

I. ANALISIS DEBIT ANDAL

II. ANALISIS DEBIT BANJIR

ANALISIS DEBIT ANDAL

A. Pengertian

Debit Andal adalah debit minimum yang diharapkan tersedia dengan peluang tertentu selama umur rencana

Debit andal 80% (Q80) artinya debit minimum yang diharapkan tersedia selama 80% dari umur rencana atau peluang gagal (tidak terpenuhinya) hanya 20%.

Contoh: Q80 = 5,00 m3/detik, artinya ada peluang sebesar 80% bahwa debit yang tersedia minimum sebesar 5,00 m3/detik atau peluang Q ≥ 5,00 m3/detik sama dengan 80 %.

B. Metode perhitungan Ada berbagai metode statistik yang dapat digunakan untuk menentukan debit

andal dengan keandalan (peluang) tertentu. Pada penerapan metode statistik langkah pertama yang harus ditentukan adalah pemilihan model distribusi yang sesuai, dan selanjutnya dari model distribusi tersebut dapat ditentukan debit andalnya.


C. Metode Grafis

Metode grafis yang lasim digunakan untuk menentukan debit andal, dikenal sebagai metode Plotting Position (Posisi Penggambaran).

Prosedur perhitungan & penggambaran:

(1) Urutkan data mulai dari yang terbesar sampai yang terkecil

(2) Tentukan posisi penggambaran (plotting position) p dengan persamaan:

%1001

Nmp

dengan m = nomor urut data dan N = banyaknya data

(3) Gambarkan hubungan antara debit (Q) dan posisi penggambarannya (p), kemudian tentukan lengkung debit (trend Q)

(4) Tentukan debit andal sesuai keandalan yang dinginkan


No Urut

mDebit,

Q(m3/detik)

1

2

3

.

.

.

.

.

N

Format Tabel Pernitungan

%1001

Nmp


Menentukan Q andal dari Lengkung Debit

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

p (%)

Q (m

3 /det

ik)

Q80


Contoh Soal: Tentukan debit andal 80% (Q80) dan debit andal 90% (Q90) dari data debit berikut ini.

BulanDebit

(m3/det)Jan 67,2Feb 42,7Mar 36,3Apr 25,0Mei 30,1Jun 22,4Jul 27,8Ags 28,0Sep 29,5Okt 45,6Nop 55,3Des 70,5

ANALISIS DEBIT BANJIR

A. Metode Rasional

Asumsi: • Curah hujan tersebar merata di seluruh daerah tangkapan hujan (DTH) atau catchment area

• Debit maksimum tercapai jika seluruh daerah tangkapan hujan telah menyumbangkan alirannya pada penampang sungai / saluran yang ditinjau; dengan kata lain durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi.

Rumus Umum:

Q = C . I . A

dimana: Q = debit banjir [m3/detik]

C = koefisien pengaliran atau koefisien limpasan (Runoff coefficient)

I = intensitas curah hujan [mm/jam atau mm/hari]

A = luas daerah tangkapan hujan (catchment area) [km2 atau ha]


1. Metode Rasional Jepang (berlaku untuk A ≤ 5000 ha)Prosedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:(1) Ukur / hitung luas daerah tangkapan hujan (A) dengan planimeter

(2) Tentukan koefisien limpasan (C) dengan memperhatikan karakteristik DTH, terutama tata guna lahan, jenis tanah, vegetasi, dan kemiringan medan.

i

n

i

i CAAC

1

dengan

n

iiAA

1

Hitung C rata-rata dengan persamaan:

dc ttt 0(3) Hitung waktu konsentrasi (tc) dengan persamaan:

t0 = waktu pengaliran dari titik terjauh ke awal sungai/saluran

td = waktu pengaliran di dalam saluran sampai ke outlet yang ditinjau

t0 dihitung dengan rumus Kirpich:

77.0

0

00 0195.0

SLt menit


+ 2500+ 1800

+ 500

Rencana Bendung

S. B

edo’

L = panjang sungai utama

L0 = jarak titik terjauh ke awal sungai

L0


dimana: L0 = jarak titik terjauh ke awal sungai/saluran [m]

S0 = kemiringan medan rata-rata; dihitung dengan persamaan:

00 L

HS dengan H adalah beda tinggi antara titik terjauh dengan

awal saluran

td dihitung dengan persamaan:VLt d

d

dimana: Ld = panjang sungai/saluran

V = kecepatan rata-rata aliran dalam sungai.

Untuk keperluan praktis, nilai-nilai V untuk saluran alam dapat ditaksir berdasarkan kemiringan rata-rata dasar saluran (lihat Tabel R1)


Tabel R1. Taksiran kecepatan aliran berdasarkan kemiringan rata-rata dasar sungai / saluran

No Kemiringan, S (%) Kecepatan Aliran, V (m/detik)

1 < 1 0,4

2 1 – 2 0,6

3 2 – 4 0,9

4 4 – 6 1,2

5 6 – 10 1,5

6 10 – 15 2,4

(4) Hitung intensitas hujan (I) dengan rumus Mononobe:

t = waktu konsentrasi (jam)

R = curah hujan rencana (mm/hari); 3

224

24

tRI mm/jam;


(5) Hitung debit banjir dengan persamaan berikut:

m3/detAICCfQ s

• Jika A ≤ 80 ha:

• Jika: 80 < A ≤ 5000 ha:

AICfQ m3/det

dimana f = faktor konversi satuan yang nilainya adalah:

f = 0.278 jika A dinyatakan dalam km2;

Cs = koefisien penampungan palung sungai/saluran yang dapat dihitung dengan persamaan:

f = 0.00278 jika A dinyatakan dalam ha

dc

cs tt

tC

2

2

Tabel Koefisien Limpasan (Runoff Coefficient), C

Diskripsi lahan / karakteristik permukaan

Koef limpasan, C

Business perkotaan 0,70 – 0,95 pinggiran 0,50 – 0,70 Perumahan rumah tunggal 0,30 – 0,50 multi-unit, terpisah 0,40 – 0,60 multi-unit, tergabung 0,60 – 0,75 perkampungan 0,25 – 0,40 apartemen 0,50 – 0,70 Industri ringan 0,50 – 0,80 berat 0,60 – 0,90 Perkerasan aspal dan beton 0,70 – 0,95 batu bata, paving 0,50 – 0,70 Atap 0,75 – 0,95 Halaman kereta api 0,10 – 0,35 Taman tempat bermain 0,20 – 0,35 Taman, pekuburan 0,10 – 0,25 Hutan datar, 0 – 5% 0,10 – 0,40 bergelombang, 5 – 10% 0,25 – 0,50 berbukit, 10 – 30% 0,30 – 0,60



2. Metode MelchiorProsedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:

(1) Lukis ellips mengelilingi daerah tadah hujan dengan sumbu panjang kira-kira 1,5 x sumbu pendek, kemudian hitung luas ellips (F) dengan rumus :

abF 25,0

a = sumbu panjang ellips.

+ 1800

+ 500

S. B

edo’

a

b

+ 1500

P

b = sumbu pendek ellips.

a = 1,5 x b

P berjarak 0,9 L dari bendung

L = panjang sungai utama


(2) Ukur / hitung luas daerah tangkapan hujan (A) dengan planimeter; A dalam km2

(3) Hitung kemiringan rata-rata dasar sungai dengan persamaan:

LHS9,0

H adalah beda tinggi dan L adalah panjang sungai.

(4) Hitung β1 dengan persamaan: 11

1720396012,0

1970

F

(5) Taksir curah hujan R1 (m3/det/km2) berdasarkan luas ellips dengan menggunakan Tabel M1.

(6) Hitung Q dengan persamaan: ARQ 11 m3/det


(7) Hitung V dengan persamaan:

(8) Hitung t dengan persamaan:

2,0231,1 QSV

VLt

3610

21

m/det

L dalam km dan V dalam m/det

jam;

(9) Tentukan β2 berdasarkan nilai t dan F dengan menggunakan Tabel M2

(10) Hitung β dengan persamaan:

(11) Hitung R dengan persamaan:

R24-maks adalah curah hujan terpusat maksimum sehari;sebagai acuan, untuk Jakarta R24-maks = 200 mm

tRR maks

3610 24


(12) Periksa apakah nilai R sama dengan R1 yang ditaksir. Jika sama, lanjutkan perhitungan Q; namun jika tidak, ulangi perhitungan mulai dari prosedur (5) dengan mengganti nilai R1 dengan nilai R yang diperoleh pada prosedur (11).

Prosedur tersebut harus diulangi sampai didapatkan: 1 nn RR

(13) Tentukan nilai tambahan untuk curah hujan, ΔR berdasarkan nilai t dengan menggunakan Tabel M3, kemudian hitung:

RRR n

(14) Hitung Q dengan persamaan: 200rCRAQ

r adalah curah hujan harian maksimum (curah hujan rencana) pada daerah perencanaan.


Tabel M1. Perkiraan nilai R berdasarkan luas ellips F

F(km2)

R(m3/det/km2)

F(km2)

R(m3/det/km2)

F(km2)

R(m3/det/km2)

0,14 29,60 144,00 4,75 720,00 2,30

0,72 22,45 216,00 4,00 1080,00 1,85

1,40 19,90 288,00 3,60 1440,00 1,55

7,20 14,15 360,00 3,30 2160,00 1,20

14,00 11,85 432,00 3,05 2880,00 1,00

29,00 9,00 504,00 2,85 4320,00 0,70

72,00 6,25 576,00 2,65 5760,00 0,54

108,00 5,25 648,00 2,45 7200,00 0,48

Sumber: Subarkah Iman, 1980, Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma, Bandung


Tabel M2. Faktor reduksi 2 terhadap R24-maks untuk hujan yang durasinya kurang dari 24 jam

F(km2)

Nilai 2 (%) untuk durasi hujan (t) dalam jam

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 16 20 24

0 44 64 80 89 92 92 93 94 95 96 98 100

10 37 57 70 80 82 84 87 90 91 95 97 100

50 29 45 57 66 70 74 79 83 88 94 96 100

300 20 33 43 52 57 61 69 77 85 93 95 100

~ 12 23 32 42 50 54 66 74 83 92 94 100



Tabel M.3. Tambahan nilai R (dalam % terhadap Rn) untuk berbagai waktu konsentrasi

t(menit)

R(%)

t(menit)

R(%)

t(menit)

R(%)

t(menit)

R(%)

40 2 630 – 720 10 1330 – 1420

18 2035 – 2120

26

40 – 115 3 720 – 810 11 1420 – 1510

19 2120 – 2210

27

115 – 190 4 810 – 895 12 1510 – 1595

20 2210 – 2295

28

190 – 270 5 895 – 980 13 1595 – 1680

21 2295 – 2380

29

270 – 360 6 980 – 1070 14 1680 – 1770

22 2380 – 2465

30

360 – 450 7 1070 – 1155

15 1770 – 1860

23 2465 – 2550

31

450 – 540 8 1155 – 1240

16 1860 – 1950

24 2550 – 2640

32

540 – 630 9 1240 – 1330

17 1950 – 2035

25 2640 – 2725

33

2725 – 2815

34



3. Metode Weduwen (A < 100 km2)Prosedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:



LHS9,0


(3) Taksir waktu konsentrasi t (jam)


(5) Hitung R dengan persamaan:

A

Att

120

91120

45,165,67

tR

(6) Hitung C dengan persamaan:7

1,41

R

C

m3/det/km2


(7) Hitung Q dengan persamaan:

(8) Hitung t kontrol dengan persamaan:

RACQ

25,0125,08 SQLt k

240rRACQ

(9) Periksa apakah nilai t taksiran sama dengan nilai tk. Jika t ≠ tk, ulangi prosedur (3) sampai dengan (8) hingga diperoleh t = tk.


r adalah curah hujan harian maksimum pada daerah perencanaan

Catatan: untuk menyederhanakan perhitungan, sebaiknya ditabelkan

m3/det

jam; L dalam km

m3/det


4. Metode Haspers (A < 200 km2)Prosedur perhitungan dan rumus-rumus yang digunakan:



LHS9,0


(3) Hitung C dengan persamaan:


7,0

7,0

075,01012,01

AAC

(4) Hitung t dengan persamaan: 3,08,01,0 SLt

1215107,311 75,0

2

4,0 At

t t

t dalam jam dan L dalam km


(6) Hitung R dengan ketentuan dan persamaan sebagai berikut:

• Jika t < 2 jam, maka: 224

24

22600008,01 tRtRtR

maks

maks

• Jika 2 jam < t < 19 jam , maka:

• Jika 19 jam < t < 30 hari , maka:

124

tRtR maks

1707,0 24 tRR maks

tRq6,3

qACQ

mm

mm

mm

(7) Hitung q dengan persamaan:

t dalam satuan hari


m3/det/km2

m3/det


B. Metode Hidrograf

1. Pengertian:

• Hidrograf adalah penyajian secara grafis variasi atau fluktuasi debit terhadap waktu.

Q

t

Leng

kung

nai

kpuncak

Lengkung turun

Aliran langsung

Aliran dasar


• Ordinat hidrograf dapat dipisahkan menjadi dua unsur, yaitu unsur aliran/limpasan langsung dan unsur aliran dasar (base flow).

• Hidrograf satuan adalah hidrograf aliran langsung akibat hujan sebesar 1 mm, tersebar merata pada seluruh DPS.

• Curah hujan efektif (curah hujan netto) adalah bagian dari curah hujan yang menghasilkan aliran langsung.

• Hidrograf satuan sintetik adalah model (tiruan) hidrograf satuan yang dapat digunakan untuk mengestimasi hidrograf banjir pada sebarang daerah dengan menyesuaikan parameter hidrograf satuan tersebut dengan karakteristik DPS yang ditinjau.

• Hidrograf bersifat unik untuk setiap DPS dan sangat dipengaruhi oleh karakteristk DPS tersebut.

• Contoh hidrograf satuan sintetik yang digunakan secara luas, antara lain:

(1) Hidrograf Snyder(2) Hidrograf Nakayasu


2. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

qp

0,09 qp

0,3 qp

qd1

qd2

qd3

qa

lengkung naik lengkung turun

Tp T0,3 1,5 T0,3

tr

tg0,8 trq

t

r


Ordinat hidrograf dihitung sebagai berikut: Ordinat puncak hidrograf:

3,0

0

3,06,3 TTCARq

pp

A = luas daerah tadah hujan (catchment area)

R0 = curah hujan satuan (= 1 mm) Tp = waktu sejak awal hujan sampai terjadinya debit puncak (lag time); jam. T0,3 = waktu sejak terjadinya debit puncak sampai tercapai debit sebesar 30 %

(= 0,3) debit puncak

Lag time Tp dihitung dengan persamaan: tgtT rp 8,0

tr = durasi hujan efektif (diambil 0,5 tg sampai tg)

tg = waktu konsentrasi, bergantung panjang sungai utama; dihitung sebagai berikut:

• Jika L ≤ 15 km, maka

• Jika L > 15 km, maka

7,021,0 Ltg

Ltg 058,04,0 L dalam km dan tg dalam jam


T0,3 dihitung dengan persamaan: gtT 3,0

= 2,0 untuk daerah pengaliran biasa,

= 1,5 untuk daerah pengaliran yang lengkung naik hidografnya lebih lambat dan lengkung turun lebih cepat.

= 3,0 untuk daerah pengaliran yang lengkung naik hidografnya lebih cepat dan lengkung turun lebih lambat.

Ordinat pada lengkung naik (t < Tp):4,2

ppa T

tqq

Ordinat pada lengkung turun (t > Tp):

- untuk Tp < t < (Tp+T0,3) :

- untuk (Tp+T0,3) < t < (Tp+2,5 T0,3) :

- untuk t > (Tp+2,5 T0,3) :

3,0/1 3,0 TTt

pdpqq

3,03,0 5,1/5,02 3,0 TTTt

pdpqq

3,03,0 2/5,13 3,0 TTTt

pdpqq


Debit banjir akibat hujan dengan intensitas sebesar I mm/jam, dihitung dengan persamaan:

ItqItQ 1,,

Untuk hujan dengan durasi lebih dari 1 jam, dengan intensitas masing-masing I1, I2, I3, . . ., In; debit total dihitung dengan metode superposisi sebagai berikut:

nIntqItqItqItqtQ 1,11,21,11, 321

analisis debit rancangan

Documents