bab iv (4.3 design flood)

Rabu 12 April 2023 desi supriyan 1

BAB IV ANALISIS CURAH

HUJAN

4.3 Perkiraan besarnya debit banjir rencana (Design Flood)


Design flood adalah besarnya debit yang direncanakan melewati sebuah

bangunan air yang dalam hal ini berupa bendung dengan periode ulang tertentu.

Beberapa metoda

empiris untuk analisis design

flood, antara lain :

a. Metoda Rational (DR. Mononobe)

b. Metoda Haspers

c. Metoda Melchior


Q = x r x f (English unit)atauQ = ( x r x f) / 3,6 (Metric unit)

Di mana : = Run off coefisient (empiris)r = Intensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)t = Luas daerah pengaliran (km2)Q = Debit maksimum (m3/dt)

a. Metoda Rational (DR. Mononobe)


Run Off Coefisien ()

Besarnya run off coefisient tergantung dari factor – factor daerah pengalirannya seperti :• jenis tanah, • kemiringannya, • keadaan hutan penutupnya dan sebagainya, • juga tergantung dari besar kecilnya banjir.

Data – data run off coefisien () yang didapat dari hasil penelitian di Jepang dapat dilihat pada(Tabel 4.9)


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

di mana: :r = intensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)R = Hujan sehari (mm)t = time of concentration (jam)


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

di mana : L = Panjang sungai (km)V = Kecepatan banjir (km/jam)T = Time of concentration / waktu perambatan banjir (jam)


Kecepatan (V)

Untuk menghitung V dipakai rumus Dr. Rziha sebagai berikut :

6.0

72

L

HV

di mana :H = Beda tinggi antara titik terjauh dan mulut daerah pengaliran (km)L = Panjang sungai (km)V = Kecepatan perambatan banjir (km/jam)


Kondisi Daerah Pengaliran Koefisien Pengaliran( )

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

Tabel 4.9 Koefisien Pengaliran


b. Metoda Haspers

fqQt di mana :α = Run off coefisienβ = Reduction coefisienq = Intensitas hujan yang diperhitungkanf = Luas daerah pengaliranQt = Debit dengan kemungkinan ulang T tahun


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

Jika t < 2 jam, maka :

2)2()260(008.01 tRt

Rtp

Jika 2 jam < t < 19 jam

1

t

Rtp

Jika 19 jam < t < 30 hari

1707.0 tRp

atau


c. Metoda Melchior

200

RtfqQt

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


Prosedure perhitungan

a. Lukis elips yang mengelilingi Catchment Area, dengan sumbu panjang a : 1.5 kali sumbu pendek b dan kemudian dihitung luasnya atau

banf 4

1


b. Dengan nilai nf dari table Melchior kemudian dilanjutkan dengan menentukan nilai q = q1

Menghitung kecepatan :

2.0

5 2

52.031.1

iFqV disarankan agar = 0.52

c. Menghitung time of concentration dengan rumus :

(jam) 4 V

LT

di mana : L = Panjang sungai teoritis

sungai = 0.9 x l (km)


d. 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 q2 = q1.

Setelah diperoleh harga q akhir maka q akhir harus dikoreksi dengan menggunakan tabel karena adanya pengaruh nilai T.


Grafik Melchior


Tabel 4.10 Hubungan nF dengan q

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

Tabel 4.11 Faktor Koreksi


Contoh Soal

Luas Daerah pengaliran sungai (DPS) = 316,5 km2

Panjang sungai = 39 kmKemiringan dasar sungai rata-rata = 0,0013Kondisi topografi (sungai dengan tanah dan hutan) C = 0,75Besarnya curah hujan untuk masing-masing periode ulang adalah :• R2 = 97,51 mm• R5 = 118,30 mm• R10 = 130,92 mm• R25 = 146,22 mm• R50 = 157,40 mm• R100 = 167,11 mmTentukan besarnya debit banjir rencana untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahun .


Penyelesaian :

Contoh perhitungan debit banjir rencana untuk periode ulang 2 tahun.

a. Metode Rational

det/21,2526,3

5,316.825,3.75,0

6,3

..

825,327,26

24

24

51,9724

24

27,26336,1

39.9,0

336,1)0013,0(.72.72.72

6,3

..

3

3/23/2

6,06,06,0

mFr

Q

t

Rr

jamV

Lt

iL

HV

FrQ


b. Metode Haspers

32,0)5,316.075,0(1

)5,316.012,0(1

).075,0(1

).012,0(1

...

7,0

7,0

7,0

7,0

F

F

FiQ

t = 0,1 . L 0,8 . i -0,3 = 0,1 (0,9 . 39)0,8 . 0,0013 -0,3 = 12,65 jam


det/45,138

5,316.984,1.689,0.32,0...

984,165,12.6,3

366,90

.6,3

366,90165,12

51,97.65,12

1

.

689,0

452,112

5,316

)1565,12(

)10.7,3(65,121

12)15(

)10.7,3(1

1

3

2

75,0

2

65,12.4,075,0

2

.4,0

m

FqQ

t

rq

t

Rttr

F

t

t t


c. Metode Melchior

Dibuat ellip, misalnya sumbu panjang a= 25,5 km dan sumbu pendek b = 17 kmnF = ¼,π . a . b = ¼ . 3,14 . 25,5 . 17 = 340,3 km2

berdasarkan nilai nF = 340,3 dari table diperoleh q1 = 3,518 m3/det/km2 (hasil interpolasi).Dianjurkan untuk α = 0,52

373,0

52,0

52,00013,05,316518,3.31,1

52,0....31,1

2,0

5 2

2,0

5 21

xxxiFqV


jamx

x

V

LT 53,23

373,04

399,0

.4

.9,0

Selanjutnya lihat grafik Melchior, didapat q2 = 1,7 m3/det/km2

Dengan q2 = 1,7 m3/det/km2, dihitung kembali nilai V :

jamx

x

V

LT

xxV

25,27322,04

399,0

.4

.9,0

322,052,0

52,00013,05,3167,131,1

2,0

5 2


Selanjutnya lihat grafik kembali, didapat q3 = 1,5 m3/det/km2

Dengan cara yang sama akan diperoleh :V = 0,315T = 27,86 jamLihat grafik Melchior, didapat q4 = 1,41 m3/det/km2, dihitung lagi dan diperoleh :V = 0,311T = 28,2 jamDari hasil ini, lihat grafik diperoleh q5 = 1,409 m3/det/km2 (sudah sama dengan q4, maka :q = q4 + 22 % . q4 = 1,409 + 22% . 1,409 = 1,719 m3/det/km2, sehingga

det/93,137

200

51,97.719,1.5,316.52,0

200...

32

2

mQ

RtqFQ


4.4 Analisis Debit AndalanDebit Andalan adalah debit aliran yang ada setiap saat

Fungsi Debit Andalan adalah :

• untuk memenuhi kebutuhan air di sawah (irigasi)

• Untuk memenuhi kebutuhan pengolahan air bersih

• Untuk pembangkit PLTM

• Dimensi bangunan pengambilan (Intake)

Besaran Debit

Andalan

Pengukuran langsung di lapangan

Analisis empiris berdasarkan data curah hujan bulanan


ANALISIS EMPIRIS

Rumus debit dapat dipakai dari persamaan Dr. Mononobe (Rational) atau yang lainnya.

Curah hujan didasarkan pada nilai curah hujan R80, yaitu besarnya curah dengan probabilitas 80 % terlampaui, dengan persamaan, sebagai berikut :

15

80 n

R n : jumlah tahun pengamatan


Data Curah Hujan Bulanan :

Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nop Des

1986 212 189 123 87 65 48 94 112 145 209 218 112

1987 267 215 179 112 97 101 151 85 169 206 256 235

1988 189 161 200 167 121 62 88 215 315 411 251 189

1989 176 198 116 47 47 116 161 217 241 316 275 274

1990 215 167 228 106 106 75 116 146 199 246 277 351

1991 231 251 188 87 67 42 39 95 124 164 257 211

1992 234 210 189 116 87 27 94 149 198 224 279 291

1993 199 299 185 171 119 111 82 254 157 201 255 267

1994 187 240 291 152 82 100 53 131 117 281 216 201

1995 157 341 257 108 171 79 189 21 76 149 200 175

1996 341 259 209 89 152 164 102 76 217 244 271 349

1997 219 312 211 109 109 117 58 71 198 213 114 255

1998 136 228 273 218 108 78 42 81 154 219 298 312

1999 152 219 274 314 89 43 88 194 174 218 256 223

Contoh Soal :


15

80 n

R

15

1480 R

= 3,8 ≈ 4

• Artinya nilai R80 terletak pada ranking ke 4

• Untuk mendapatkan nilai yang lebih baik (akurat), data ditambah keatas dua buah dan kebawah dua buah


Rank Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nop Des

1 136 161 116 47 47 27 39 21 76 149 114 112

2 152 167 123 87 65 42 42 71 117 164 200 175

3 157 189 179 87 67 43 53 76 124 201 216 189

4 176 198 185 89 82 48 58 81 145 206 218 201

5 187 210 188 106 87 62 82 85 154 209 251 211

6 189 215 189 108 89 75 88 95 157 213 255 223

7 199 219 200 109 97 78 88 112 169 218 256 235

8 212 228 209 112 106 79 94 131 174 219 256 255

9 215 240 211 116 108 100 94 146 198 224 257 267

10 219 251 228 152 109 101 102 149 198 244 271 274

11 231 259 257 167 119 111 116 194 199 246 275 291

12 234 299 273 171 121 116 151 215 217 281 277 312

13 267 312 274 218 152 117 161 217 241 316 279 349

14 341 341 291 314 171 164 189 254 315 411 298 351


Rank Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nop Des

1

2 152 167 123 87 65 42 42 71 117 164 200 175

3 157 189 179 87 67 43 53 76 124 201 216 189

4 176 198 185 89 82 48 58 81 145 206 218 201

5 187 210 188 106 87 62 82 85 154 209 251 211

6 189 215 189 108 89 75 88 95 157 213 255 223

Rata2 171,2 195,8 172,8 95,4 78 54 64,6 81,6 139,4 198,6 228 199,8

R80bulanan

176 198 179 89 82 48 58 81 145 201 218 201

R80Harian

5,68 7,07 5,77 2,97 2,65 1,6 1,87 2,61 4,83 6,48 7,27 6,48


Untuk menghitung besarnya Debit Andalan, dapat menggunakan persamaan dari Dr. Mononobe (Rational), yaitu :

Q = x r x f (English unit)atauQ = ( x r x f) / 3,6 (Metric unit)

Refreshing.pps

bab iv (4.3 design flood)

Documents