Download - Banjir Rancangan Non Hidrograf
1
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jurusan Teknik Pengairan, FTUB
2013
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
� Tujuan penerapan : untuk menentukan debitbanjir rancangan (Qrancangan)
� Debit yang dihasilkan : hanya Qpuncak (NonHidrograf)
� Syarat : cocok diterapkan pada DAS ≤ 60 km2
Qp (debit banjir rancangan)
2
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jika turun hujan sebesar 1 mm/jam selama 1 jam pada DAS seluas 1 km2 pada permukaan yang licin (C =1) � terjadi Qbanjir sebesar 0,278 m3/dt.
1. Hujan yang turun di DAS diasumsikan memiliki keseragamandalam distribusi ruang dan waktu
2. Debit puncak (Qp) akibat hujan dengan intensitas I, berlangsung selama waktu konsentrasi (Tc) atau lebih lama
3. Qp punya hubungan linier dengan Tc
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
‒ Untuk Luas DAS (A) dalam km2
Q = 0,278 C . I . A
‒ Untuk Luas DAS (A) dalam haQ = 0,00278 C . I . A
dengan:Q = debit banjir rancangan (m3/dt)C = koefisien pengaliranI = Intensitas hujan (mm/jam)A = Luas DAS (km2 atau ha)
3
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Untuk daerah pengaliran lebih dari 0,8 km2 ,
digunakan rumus Metode RasionalModifikasi :
dengan :
Cs = koefisien tampungan
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
� Intensitas curah hujan (I) : “besarnya curah hujan
dalam periode tertentu (satuan: mm/jam)”
dengan:
R24 = total hujan yang turun dalam 24 jam (mm)
I = intensitas hujan rancangan (mm/jam)
Tc = waktu konsentrasi (jam)
� Untuk mendapatkan intensitas hujan (I) selama waktu konsentrasi (Tc) digunakan rumus Mononobe :
4
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
dengan :
Tc = waktu konsentrasi (jam) = To + Td
Td = waktu pengaliran atau drain flow time (jam)
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
� Waktu konsentrasi (Tc) adalah waktu yang diperlukan air untuk mengalir dari suatu titik terjauh pada suatu DAS hingga titik pengamatan aliran (outlet).
� Waktu konsentrasi (Tc) terdiri dari 2 (dua) bagian yaitu:
a) waktu yang diperlukan air larian sampai ke sungai terdekat (To) ------ di lahan (fase lahan)
b) waktu yang diperlukan aliran air sungai sampai ke lokasi pengamatan (Td) ------ di badan sungai (fase
saluran)
5
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Td
Outlet sungai/Titik pengamatan (AWLR)
Td
T0
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
dengan :L = Panjang pengaliran di atas permukaan lahan
(m)n = angka kekasaran ManningS = kemiringan lahan
⌦ To merupakan waktu aliran air permukaan (runoff)untuk mengalir melalui permukaan tanah kesaluran/sungai terdekat
⌦ Rumus waktu konsentrasi : Tc = To + Td
つづくつづくつづくつづく
6
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
� Jika parameter-parameter hidrolik aliran tsb sulit ditentukan maka Td dapat diperkirakan dengan menggunakan kecepatan aliran :
� Td merupakan waktu aliran dimana air jatuhpertama kali pada badan air di sungai/saluran ke outlet pengamatan/tinjauan
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
dengan :
Ls = Panjang pengaliran didalam saluran/sungai (m)v = Kecepatan aliran rerata (m/dt), bila dirumuskan
adalah:
☯ Untuk permukaan tertutup (Paved),
v = 4.918.S0.5
☯ Untuk permukaan tidak tertutup (Unpaved)
v = 6.196.S0.5
Ket. S = slope dasar saluran/sungai (m)
つづくつづくつづくつづく
7
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
dimana :
Tc : waktu konsentrasi (jam)
L : panjang aliran (km)
S : kemiringan rerata
a. Rumus Kirpich:
b. Cara Mc. Dermott
Tc = 0,76 A0,38
dengan :Tc = waktu konsentrasi banjir (menit)A = luas DAS (km2)
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
‒ Koefisien pengaliran (C)“perbandingan antara jumlah air yang mengalir di permukaan akibat hujan (limpasan) pada suatu daerah dengan jumlah curah hujan yang turun di daerah tersebut”
‒ Rumus :
8
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Dimana:
Cm = koefisien pengaliran rata-rata
Ai = luas daerah dari masing-masing tata guna tanah
Ci = koefisien pengaliranmasing-masing tata gunatanah
n = banyaknya jenispenggunaan tanah dalamsuatu daerahpengaliran
AA = 50 km2
AB = 37 km2
AC = 41 km2
AD = 20 km2
Pemukiman
Kebun
Sawah
Lahan terbuka (CD)
(CB) (CC)
(CA)
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
16
9
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tata guna lahan Koefisien Limpasan
- Perumputan
1. Tanah pasir, slope 2%
2. tanah pasir, slope 2 – 7%
3. tanah pasir, slope 7%
- Bisnis
1. Pusat kota
2. Daerah pinggiran
- Perumahan
1. Kepadatan 20 rumah/ha
2. Kepadatan 20 – 60 rumah/ha
3. Kepadatan 60 – 160
rumah/ha
- Daerah industri
1. Industri ringan
2. Industri berat
- Daerah pertanian
- Daerah perkebunan
- Tanah/kuburan
- Tempat bermain
- Jalan aspal
- Jalan beton
- Jalan batu
0,05 – 0,10
0,10 – 0,15
0,15 – 0,20
0,75 – 0,95
0,50 – 0,70
0,50 – 0,60
0,60 – 0,80
0,70 – 0,90
0,50 – 0,80
0,60 – 0,90
0,45 – 0,55
0,20 – 0,30
0,10 – 0,25
0,20 – 0,35
0,70 – 0,95
0,80 – 0,95
0,70 – 0,85
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Sumber : Joesron Loebis,1987
10
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jenis Permukaan/tata guna tanah Koefisien Pengaliran- Perumputan
1. Tanah pasir, slope 2%2. tanah pasir, slope 2 – 7%3. tanah pasir, slope 7%
- Bisnis1. Pusat kota2. Daerah pinggiran
- Perumahan1. Kepadatan 20 rumah/ha2. Kepadatan 20 – 60 rumah/ha3. Kepadatan 60 – 160 rumah/ha
- Daerah industri1. Industri ringan2. Industri berat
- Daerah pertanian- Daerah perkebunan- Tanah/kuburan- Tempat bermain- Jalan aspal- Jalan beton- Jalan batu
0,05 – 0,10
0,10 – 0,15
0,15 – 0,20
0,75 – 0,95
0,50 – 0,70
0,50 – 0,60
0,60 – 0,80
0,70 – 0,90
0,50 – 0,80
0,60 – 0,90
0,45 – 0,55
0,20 – 0,30
0,10 – 0,25
0,20 – 0,35
0,70 – 0,95
0,80 – 0,95
0,70 – 0,85
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
KarakteristikTanah
Tata Guna LahanKoefisien
Limpasan (C)
Campuran pasir Campurankerikil
Geluh dan sejenisnya
Lempung dan sejenisnya
PertanianPadang rumputHutanPertanianPadang rumputHutanPertanianPadang rumputHutan
0,200,150,100,400,350,300,500,450,40
11
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Data Curah Hujan Daerah Harian Maksimum (R24 Maks)
Tahun R24 maks (mm) Tahun R24 maks (mm)
1955
1956
1957
1958
1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
93,90
61,65
72,73
87,62
59,72
72,27
54,94
61,37
76,06
107,40
58,04
73,33
41,03
74,86
80,66
76,40
42,11
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
60,11
64,66
82,51
59,01
40,83
59,11
68,70
50,84
53,56
60,32
81,93
97,17
70,55
103,30
50,56
68,14
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Luas DAS : 82,75 km2
Penggunaan Lahan Luas (km2)
PerumahanIndustri BeratRerumputanTanah Pertanian
30,7018,829,9223,31
Tabel. Penggunaan lahan di DAS
つづくつづくつづくつづく
12
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tahun R24 maks Log R24
(mm)
[Log R24 -Log
R24rerata]3
1955 93.90 1.97 0.0036
1956 61.65 1.79 0.0000
1957 72.73 1.86 0.0001
1958 87.62 1.94 0.0018
1959 59.72 1.78 -0.0001
1960 72.27 1.86 0.0001
1961 54.94 1.74 -0.0005
1962 61.37 1.79 0.0000
1963 76.06 1.88 0.0002
1964 107.40 2.03 0.0094
1. MenghitungR24 dengankala ulang 5 tahun(Metode Log Pearson III)
R24 : Curah Hujan harian (mm)
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Lanjutan Tabel……
Tahun R24 maks
(mm)
Log R24
(mm)
[Log R24 -Log R24rerata]3
1965 58.04 1.76 -0.0002
1966 73.33 1.87 0.0001
1967 41.03 1.61 -0.0089
1968 74.86 1.87 0.0002
1969 80.66 1.91 0.0007
1970 76.40 1.88 0.0003
1971 42.11 1.62 -0.0075
1972 60.11 1.78 -0.0001
1973 64.66 1.81 0.0000
1974 82.51 1.92 0.0009
1975 59.01 1.77 -0.0001
13
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
TahunR24
maksLog R24
(mm)
[Log R24 -Log
R24rerata]3
1975 59.01 1.77 -0.0001
1976 40.83 1.61 -0.0091
1977 59.11 1.77 -0.0001
1978 68.70 1.84 0.0000
1979 50.84 1.71 -0.0015
1980 53.56 1.73 -0.0008
1981 60.32 1.78 -0.0001
1982 81.93 1.91 0.0008
1983 97.17 1.99 0.0047
Lanjutan Tabel……
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
‒ Rerata log R24 = 1.82
‒ Standar deviasi (Sd) = 0.107
‒ Jumlah data (n) = 29
‒ Σ[log R24-log R24 rerata]3 = -0.0062
‒ Koefisien kepencengan (Cs) = -0.194
Hasil perhitungan parameter Log Pearson III :
14
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
☺ Untuk Tr = 5 tahun, probabilitas terjadi = (1/5) x 100% = 20%
� Untuk Tr = 5 tahun dan Gs = -0,19355, dari tabel Distribusi Pearson III, didapat K = 0.85
Sehingga :
log R24 (5 th) = log R24 rerata + K.Sd= 1,82 + 0,85 x 0,107= 1.91= 81.48 mm
Jadi hujan dengan kala ulang 5 th = 81.48 mm
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
�Menghitung C:
Penggunaan Luas Nilai C Luas x C
lahan (km2)
(1) (2) (3) (4)
diketahui diketahui dari tabel (2) x (3)
Perumahan 30.70 0.50 15.35
Industri berat 18.82 0.60 11.29
Rerumputan 9.92 0.15 1.49
Tnh Pertanian 23.31 0.20 4.66
Total 82.75 32.79
Nilai C = 32.79/82.75= 0.4
15
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
� Menghitung I dengan rumus Mononobe
I = R24/24 (24/Tc)2/3 � Tc diperkirakan 6 jam
= (81,48/24)* (24/6)2/3
= 8.6 mm/jam
Q5 = 0,278 x C x I x A (A dalam km2)
= 0,278 x 0,4 x 8,6 x 82,75
= 79.13 m3/det
Banjir rancangan kala ulang 5 th = 79.13 m3/dt
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jurusan Teknik Pengairan, FTUB
2012
Sub Materi:
BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF
(METODE SCS Curve Number))(METODE SCS Curve Number))(METODE SCS Curve Number))(METODE SCS Curve Number))
16
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
�Dikenal juga sebagai “Hydrologic Soil Cover Complex
Number Method”
�Dikembangkan oleh The Soil Conservation Service (1972)
�Curve Number : kurva yang dibuat berdasarkan studi
pengukuran limpasan dari beberapa jenis tanah, land
use, land cover, hydrologic soil group, treatment lahan
di berbagai lokasi
Antecedent Moisture Condition (AMC) dan faktor fisik
DAS dihubungkan untuk menghasilkan Hydrologic Soil
Group
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Pengelompokan AMC SCS Curve Number
1. AMC I : Lowest runoff potential. The watershed
soils are dry enough for satisfactory
cultivation to take place
2. AMC II : Average condition
3. AMC III : Highest runoff potential. The
watershed is practically saturated
from antecedent rain.
AMC berdasarkan total 5-day antecedent rainfall
17
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tabel. Klasifikasi AMC
AMC Group
Total 5-day antecedent rainfall (in)
Dormant season Growing season
I Less than 0.5 Less than 1.4
II 0.5 to 1.1 1.4 to 2.1
III Over 1.1 Over 2.1
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
dengan:
Pe : kedalaman runoff (mm) sama dengan kedalaman
hujan efektif; P : total hujan (mm);
Ia : Initial abstraction (mm) dan S : Retention
maksimum potensial (mm)
18
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Berdasarkan studi dari beberapa DAS kecil di US, diperoleh hubungan :
Sehingga diperoleh :
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Parameter S diperoleh (mm) :
CN adalah Curve Number, yaitu sebuah angka yang tergantung land use, land cover, hydrologic soil group, treatment lahan.
Besar CN = 0 – 100, semakin besar CN, semakin potensial untuk terjadi limpasan
つづくつづくつづくつづく
19
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
1. Group A: A low runoff potential group with very high infiltration rate. From such soils, even under wet condition, the runoff expectation are low. Infiltration rate is 8-12 mm/h. Transmission rate is very high for such soils.
2. Group B : Moderately low runoff potential soil groups with moderate rate of water transmission. Soil textures vary from fine to moderately course. Final infiltration is 4-8 mm/h
3. Group C : Moderately high runoff potential with low infiltration rates with moderately good to well drained soils. Texture is moderately fine to moderately coarse with slow rate of water transmission. Final rate of infiltration is 1-4 mm/h
4. Group D : Very low infiltration rate when throughly wet. Clay soils form such groups. The final infiltration rate for such soils vary from 0-1 mm/h. Such sils have very low rate of transmission
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Hydrologic Soil Group
1. Group A : Deep sand, deep loess, aggregated silts
2. Group B : Shallow loess, sandy loam
3. Group C : Clay loams, shallow sandy loam, soils low in
organic content, dan soil usually high in clay
4. Group D : Soils that swell significantly when wet, heavy
plastic clay and saline soil
つづくつづくつづくつづく
20
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tabel CN (Antecedent Moisture Condition AMC II, Ia = 0.2 S)
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
21
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
22
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
CN untuk AMC I dan III :
CN(I) = 4.2CN(II)
10 – 0.058CN(II)
CN(III) = 23CN(II)
10 + 0.13CN(II)
つづくつづくつづくつづく
23
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tabel. Antecedent Rainfall Condition dan CN (Ia terdiri dari kehilangan
akibat intersepsi, depression syorage
dan infiltrasi)
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Contoh soal SCS :
Land Use
Hydrologic Soil Group
B C
% CN Hasil CN % CN Hasil CN
Pemukiman (30% area kedap air) 20 72 1440 20 81 1620
Pemukiman (65% area kedap air) 6 85 510 6 90 540
Jalan 9 98 882 9 98 882
Lahan terbuka : Penutupan baik
Penutupan biasa
4
4
61
69
244
276
4
4
74
79
296
316
Lahan parkir 7 98 686 7 98 686
Total 50 4038 50 4340
Hitung limpasan yang diakibatkan hujan 5mm pada subDAS 100 ha. Hydrologic soil : 50% group B dan 50% group C dan kondisi AMC II.
24
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jadi,
CN rerata = 4038 + 4340
100
= 83.8
S = 25400
CN
- 254 = 49.1 mm
Pe = (P – 0.2S)2
(P + 0.8S)
Pe = (5 – 0.2x49.1)2
(5 + 0.8x49.1)= 0.52 mm
Bagaimana kedalaman limpasan untuk kondisi AMC I dan AMC III???
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Jurusan Teknik Pengairan, FTUB
2012
Sub Materi:
METODE WEDUWEN, HASPERS, FSRMETODE WEDUWEN, HASPERS, FSRMETODE WEDUWEN, HASPERS, FSRMETODE WEDUWEN, HASPERS, FSR
25
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Metode Weduwen biasa digunakan jika luas DAS kurang dari atau sama dengan 100 km2 (≤ 100 km2), t = 1/6 jam sampai 12 jam digunakan rumus (Loebis, 1987)
Metode Weduwen
Rumusnya adalah sebagai berikut:
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Keterangan :
Qt = debit banjir periode ulang tertentu (m3/det)
α = koefisien pengaliran
β = koefisien pengurangan daerah untuk curah hujan
DAS
t = waktu konsentrasi (jam)
つづくつづくつづくつづく
26
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
f = luas DAS (km2) sampai 100 km2
I = kemiringan sungai
qn = Debit persatuan luas atau curah hujan dari hasil
perhitungan Rn (m3/det.km2)
Rn = curah hujan maksimum dengan kemungkinan
tak terpenuhi n %.
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Untuk menghitung besarnya debit dengan metode
Haspers digunakan persamaan sebagai berikut
(Loebis, 1987) :
Metode Haspers
27
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
つづくつづくつづくつづく
28
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
TAHAPAN PERHITUNGAN (Loebis, 1987) :
a. Menentukan besarnya curah hujan sehari (Rhrencana)
untuk periode ulang rencana yang dipilih.
b. Menentukan koefisien run off untuk DAS
c. Menghitung luas daerah pengaliran, panjang sungai
dan gradien sungai untuk DAS.
d. Menghitung nilai waktu konsentrasi.
e. Menghitung koefisien reduksi, intensitas hujan, debit
persatuan luas dan debit rencana.
29
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Metode FSR Jawa-Sumatera
Untuk mendapatkan Qpuncak banjir pada periode ulang tertentu, maka dapat dikelompokkan menjadi dua tahap perhitungan, yaitu :
1. Perhitungan debit puncak banjir tahunan rata-rata (mean annual flood = MAF)
2. Penggunaan faktor pembesar (Growth factor = GF) terhadap nilai MAF untuk menghitung debit puncak banjir sesuai dengan periode ulang yang diinginkan.
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Perkiraan Qpuncak banjir tahunan rata-rata, berdasarkan ketersediaan data darisuatu DAS, dengan ketentuan
1. Apabila tersedia data debit, minimal 10 tahun data runtut waktu maka, MAF dihitung berdasarkan data serial Qpuncak banjir tahunan.
2. Apabila tersedia data debit kurang dari 10 tahun data runtut waktu, maka MAF dihitung berdasarkan metode puncak banjir di atas ambang (Peak over a threshold = POT).
つづくつづくつづくつづく
30
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
3. Apabila dari DAS tersebut, belum tersedia data debit, maka MAF ditentukan dengan persamaan regresi, berdasarkan data luas DAS (AREA), rata-rata tahunandari curah hujan terbesar dalam satu hari (APBAR), kemiringan sungai (SIMS), dan indeks dari luas genangan seperti luas danau, genangan air, waduk (LAKE).
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
di mana :Q = debit banjir rancangan (m3/detik)GF = faktor pembesar regionalT = periode ulang tertentuAREA = luas DAS (km2)APBAR = Hujan rerata maksimum tahunan yang
mewakili DAS selama 24 jam (mm)= PBAR x ARF
RUMUS METODE FSR JAWA-SUMATRA:
31
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
PBAR = Hujan terpusat rerata maksimum tahunan selama 24 jam. (mm), dicari dari peta isohyet
ARF = Faktor reduksi.
SIMS = indeks kemiringan (m/km) = H (m) / MSL (km)
H = beda tinggi tempat pengamatan dengan batas terjauh DAS (m)
MSL = panjang sungai (km), Jarak terjauh dari tempat pengamatan sampai hulu sungai
LAKE = indeks danau ( 0 s/d 0,25), tidak ada danau = 0
V = 1,02 – 0,0275 log * AREA
MAF = Q banjir rencana maksimum rata-rata (m3/detik)
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tabel: Faktor Reduksi Area (ARF)
つづくつづくつづくつづく
32
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Tabel: Faktor Pembesar Regional GF(T,AREA)
つづくつづくつづくつづく
Jurusan Teknik Pengairan-FTUB
Sekian....
http://www.ub.ac.id