-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
1/19
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan mengucap puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, akhirnya
kami dapat menyelesaikan tugas besar Mata Kuliah Rekayasa Hidrologi SI-2231.
Tugas besar ini dimaksudkan agar kami dapat menuntaskan mata kuliah Rekayasa
Hidrologi pada semester tiga. Dan pada akhirnya mampu menyelesaikan studi S1 di
Program Studi Teknik Sipil, amin.
Dalam tugas besar ini kami melakukan tinjauan hidrologi pada gedung Labtek
XI ITB. Ada pun secara garis besar meliputi pengolahan data hujan, pengolahan data
debit saluran serta desain drainasenya. Disini kami mengaplikasikan apa yang telah
kami dapatkan pada kuliah di kelas sehingga akhirnaya dapat diterapkan secara
praktis. Kajian hidrologi pada kesempatan kali ini juga dapat menjadi bahan evaluasi
apakah drainase existing masih layak ataupun perlu peningkatan kapasitas.
Tentunya dalam pengerjaan tugas besar ini kami mendapatkan bimbingan
yang sangat membantu. Ucapan terima kasih kami tujukan kepada khususnya dosen
mata kuliah Rekayasa Hidrologi kami Bapak Ir. Mulyana Wangsadipura, M.Eng.,
asisten tugas besar Rekayasa Hidrologi Riski Akbar, petugas Tata Usaha Program
Studi Teknik Sipil serta petugas di Direktorat Sarana dan Prasarana ITB.
Demikian semoga tulisan ini dapat bermanfaat, bagi kami pada khususnya
dan pada para pembaca pada umumnya.
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
2/19
1.2 Tujuan
Tujuan dalam pelaksanaan tugas besar mata kulliah Rekayasa Hidrologi SI-
2231 ini adalah melakukan kajian hidrologi di lokasi studi serta mengevaluasi kondisi
drainase eksisting pada lokasi tersebut.
1.3 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN BAB II DESKRIPSI STUDI KASUS BAB III PENGOLAHAN DATA HUJAN BAB IV PENGOLAHAN DEBIT BAB V DESAIN DRAINASE BAB VI SIMPULAN & SARAN
1.4 Ruang Lingkup
Ruang lingkup kajian hidrologi adalah area Labtek XI.
Cakupan data:
Denah ITB As-Built Drawing Curah hujan harian maksimum per tahun untuk 3 stasiun 10 tahun berturut-
turut.
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
3/19
BAB II
DESKRIPSI STUDI KASUS
2.1 Lokasi Studi
Lokasi studi yang ditinjau adalah saluran drainase di wilayah sekitar Gedung
Labtek XI ITB.
Gambar 2. 1 Denah Kampus ITB-Ganesha dan lokasi Labtek XI
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
4/19
Gambar 2. 2 Lokasi Labtek XI (3D)
2.2 Sketsa Daerah
Saluran drainase yang diamati dalam tugas besar ini adalah saluran drainase
terkecil, yaitu saluran drainase yang terdapat di sebelah tenggara Gedung Labtek
ITB. Berdasarkan survei di lapangan secara keseluruhan luas catchment areaDaerah
Tangkapan Air (DTA) untuk Gedung Labtek XI adalah 1699.2 m2 untuk atap dan
untuk lahan = luas lahan total luas atap = 5051.76-1699.2 = 3352.56 m2.
Catchment area ditentukan berdasarkan luas area untuk mengalirkan air hujan
tangkapannya ke saluran drainase sekitar Gedung Labtek XI ITB.
Gambar 2. 3 Denah Saluran Gedung Labtek XI ITB
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
5/19
Gambar 2. 4 Denah Atap Gedung Labtek XI ITB
2.3 Data Saluran Eksisting
Berikut ini adalah detail dimensi dari saluran drainase wilayah sekitar Labtek
XI berdasarkan as built drawingserta pengukuran dan survei langsung di lapangan.
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
6/19
Gambar 2. 5As Built DrawingLabtek XI
Gambar 2. 6 Kondisi Eksisting Saluran
Dari as built drawingdi atas, didapat data sebagai berikut :
1. panjang saluran total = 191.2 m2. lebar atas saluran (b) = 35.5 cm3. diamater lingkaran bawah (d) = 28 cm4. kedalaman saluran (h) = 39 cm sampai 62 cm
untuk perhitungan, diasumsikan luas penampang selalu sama, sehingga diambil
rata-rata h yakni =
cm5. luas penampang saluran
=(b x (h-(0.5d))+(0.5 x x(0.5d)2)
= (35.5 x (50.5-(0.5 x 28)) + (0.5 x x(0.5 x 28)2)
Potongan A
Potongan B
Potongan C
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
7/19
= 1603.626 cm2= 160,36 x 10
-3m
2
6. kemiringan saluran yang diukur adalah kemiringan saluran BC, diasumsikan,kemiringan sepanjang saluran adalah sama.
kemiringan masing-masing saluran =
=
= 0.075
7. keliling basah= (2 x h) + (0.5 x x d) + (b-d)
= (2 x 0.505) + (0.5 x x 0.28) +(0.355 0.28)
=1.5248 m
8. bentuk penampang : persegi panjang dengan setengahlingkaran di bagian bawah
9. material saluran : beton10.kondisi sekitar saluran : taman
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
8/19
BAB III
PENGOLAHAN DATA HUJAN
3.1 Data Curah Hujan
Dalam pengerjaan tugas besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase, kami
menggunakan data curah hujan yang ada di stasiun pengamatan curah hujan stasiun
Pakar/Dago-PLTA, stasiun Cemara, dan stasiun ITB. Berikut data curah hujan yang
diperoleh dari stasiun-stasiun tersebut.
Tabel 3. 1 Data Hujan Awal
Data yang hilang
3.2 Penaksiran Data Hujan yang Hilang
Dalam pengamatan curah hujan di stasiun-stasiun pengamat, seringkali data
hujan yang tercatat (teramati) tidak lengkap. Hal ini umumnya disebabkan olehkerusakan alat, ketidakhadiran pengamat, posisi alat yang dipindah, serta kondisi
yang tidak memungkinkan (contohnya dalam kondisi perang). Ada tiga pendekatan
atau metode untuk menaksir data hujan yang tidak lengkap, yaitu metode rata-rata
Aljabar, metode perbandingan normal (rasio normal), dan metode kebalikan kuadrat
jarak. Pada penaksiran data hujan yang hilang kali ini digunakan metode rasio
normal.
Ra=
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
9/19
Dengan : Ra= data hujan yang hilang
Rb= data hujan yang diketahui
Ha = rata-rata hujan yang hilang
Hb = rata-rata hujan yang diketahui
Hasil pengolahan data hujan adalah sebagai berikut :
Tabel 3. 2 Data Hujan Lengkap
Dari data di atas dapat dihitung parameter-parameter distribusi diantaranya :
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
10/19
1. Deviasi Standar (S)S =
n = 10
Tabel 3. 3 Perhitungan Standar Deviasi
2. Koefisien Variasi (Cv)Cv =
Tabel 3. 4 Perhitungan Koefisien Variasi
3. Koefisien Kemencengan (Cs)Cs =
n = 10
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
11/19
Tabel 3. 5 Perhitungan Koefisien Kemencengan
4. Koefisien Kurtosis (Ck)Ck =
n = 10
Tabel 3. 6 Perhitungan Koefisien Kurtosis
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
12/19
Pada perhitungan-perhitungan selanjutnya, data hujan yang digunakan
adalah data hujan stasiun ITB.
3.3 Analisis Distribusi Frekuensi
Data hujan stasiun ITB yang telah lengkap selanjutnya akan digunakan untuk
menghitung curah hujan rencana. Oleh karena itu dibutuhkan distribusi yang tepat
untuk menentukan curah hujan rencana yang baik. Jenis distribusi ditetapkan
berdasarkan tabel berikut.
Tabel 3. 7 Karakteristik Distribusi
No Distribution Characteristic
1 Normal Cs = 0, Ck = 32 Log Normal Cs = 3Cv
3 Gumbel Cs = 1.1396, Ck = 5.4002
4 Log Pearson III Flexible
Dari tabel di atas, maka ditetapkan dsitribusi yang dipakai pada data curah
hujan tugas besar ini adalah distribusi Log Pearson III. Berikut tabel distribusi Log
Pearson III.
Tabel 3. 8 Perhitungan Distribusi Log Pearson Tipe III
3.4 Debit Banjir
Dengan distribusi Log Pearson III, curah hujan banjir periode ulang 2, 10, 25,
50, 100, dan 200 dapat ditentukan dengan rumus berikut :
log xTr= (log x)rata-rata + S log KTr
Hasil perhitungan Debit Banjir disajikan dalam tabel berikut :
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
13/19
Tabel 3. 9 Perhitungan Debit Banjir
3.5 Intensity Duration Curve (IDC)
Untuk menggambar kurva IDC, kami menggunakan rumus Mononobe.
Alasan dipilihnya Mononobe.
24 ( )
Keterangan:
I = Intensitas curah hujan (mm/jam)
t = Lamanya curah hujan (jam)
R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) = XTr
Tabel 3. 10 Perhitungan Intensitas Banjir
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
14/19
Gambar 3. 1 Kurva Intensitas Banjir (Intensity Duration Curve (IDC))
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
0 100 200 300 400
Intensitas
t (menit)
Intensitas Banjir
Tr = 2
Tr = 10
Tr = 25
Tr = 50
Tr = 100
Tr = 200
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
15/19
BAB IV
PENGOLAHAN DEBIT BANJIR
4.1 Teori Dasar
Dalam hidrologi, analisa debit dilakukan untuk memperoleh debit banjir
rencana atau debit andalan rencana. Debit banjir rencana diperlukan untuk
memperhitungkan tingkat kemanan bangunan yang ingin direncanakan, dalam hal ini
tinggi rendahnya tingkat keamanan yang diinginkan ditujukan dengan besar kecilnya
periode ulang yang dipakai. Debit andalan rencana diperlukan untuk
memperhitungkan tingkat kepercayaan yang dapat dipegang dalam merencanakan
fasilitas suplai air.Pengolahan debit memiliki beberapa metode diantaranya:
a. Analisa debit berdasarkan pengukuranb. Analisa debit berdasarkan metode sintetis
Pada umumnya analisis debit digunakan metode yang kedua karena lebih
mudah dilakukan dibanding metode yang pertama. Analisa debit berdasarkan
metode debit sintetis dikembangkan untuk menghitung debit banjir berdasarkan
data karakteristik DAS yang mempengaruhi interaksi antara hujan-DAS-runoff.
Debit yang akan dihitung dipengaruhi beberapa hal yaitu :
a. Koefisien RunoffKoefisien runoff menggambarkan rasio antara volume air hujan dan
volume air akibat direct runoff.
b. Waktu konsentrasiWaktu konsentrasi merupakan waktu terlama yangdibutuhkan oleh air
hujan yang telah jatuh diatas DAS untuk mencapai titik outlet. Waktu
konsentrasi dibedakan atas dua bagian
Waktu pemasukan = waktu yang dibutuhkan air hujan untukmengalir dari titik jatuhnya ke sistem drainase
Rumus perhitungannya adalah :
167,0}28,33
2{
s
ndxLxxt
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
16/19
t = Waktu pemasukan (menit)
L= Jarak dari titik jatuh hujan kedrainase
S=Kemiringan lahan daerah tangkapan hujan
Nd= Koefisien retardasi mendekati n Manning
Formulasi ini cukup akurat untuk intensitas curah hujan sekitar
500mm/jam
Waktu Pengaliran = waktu yangdibutuhkan air hujan dari titikjatuhnya disungai ketitik kontrol. Waktu pengaliran dapat
diperolah dari pendekatan dengan membagi panjang upstreammaksimum dari saluran drainase denga kecepatan rata-rata pada
saluran tersebut.
Kecepatan rata-rata dapat diperoleh dengan pengukuran
langsung atau dengan metode analisis
V = Kecepatan aliran rata-rata (m/det)
R = Jari-jari hidraulis saluran (m)
I = Kemiringan enerji air
n = Koefisien kekasaran manning
Dengan demikian waktu pengaliran dapat didekati dengan
formulasi
v
Lts
Ts = Waktu pengaliran (det)
L = Panjang saluran/sungai (m)
V = Kecepatan Aliran (m/det)
Setelah mendapatkan waktu konsentrasi, maka digunakan pada analisis debit
digunakan metode rasional. Metode rasional merupakan pengembangan dari
2/13/21 IRn
v
CIAQ
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
17/19
hidrograf rasional, digunakan untuk menetapkan besarnya debit banjir dalam
perencanaan sarana drainase untuk tangkapan yang kecil.
Q= Besarnya debit banjir maksimum
C= Koefisien pengaliran
I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (tc)
A = Luas Catchment Area
4.2 Debit Banjir
Luas daerah tangkapan untuk saluran yang berada di sekitar Gedung LabtekXI adalah 1699.2 m
2 untuk atap dan untuk lahan = luas lahan total luas atap =
5051.76-1699.2 = 3352.56 m2.
C yang kami gunakan untuk menentukan debit atap dan lahan yang berupa
dak beton adalah 0.8.
4.2.1 Perhitungan Debit Banjir Atap
Waktu pemasukan tl akan didapatkan memalui persamaan berikut:
ikxxxS
nxLxxt dl det077.131
0001.0
013.0885.3728,3
3
228,3
3
2 167,0167,0
Dengan :
tl = waktu pemasukan
L = panjang lintasan pemasukan (1/2 diagonal atap)
=37.885 m
nd = koefisien hambat, untuk beton = 0.013
S = kemiringan permukaan = 0.0001 (asumsi)
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
18/19
Waktu pengaliran tl akan didapatkan memalui persamaan berikut:
ik
iRn
L
V
Lts
det665.459
01.0025.0013.0
1
6.95
1 32
32
Dengan :
ts = waktu pengaliran
L = panjang lintasan pengaliran (1/2 keliling atap)
= 95.6 m
n = koefisien hambat, untuk taman = 0.013
R = jari-jari hidrolis
= luas penampang / keliling basah
= 0.005 / 0.2 = 0.025
(asumsi penampang talang berbentuk segi empat dengan
lebar 10 cm dan tinggi 5 cm)
i = kemiringan saluran = 0.001 (asumsi)
Setelah diketahui t;dan tsmaka, besarnya tcadalah:
tc= tl+ ts= 1.467 + 8.517 = 9,984 menit
Melalui tc tersebut, maka bisa didapatkan debit pada daerah tangkapan
berdasarkan intensitas yang telah dihitung pada bab 3, dengan Q = CIA, yang bisa
dilihat dari tabel berikut
periode
(tahun)
intensitas
(mm/jam)
debit
(m3/s)
2 98,1802 0,02455 120,3640 0,0300
10 131,9831 0,0329
25 145,7108 0,0363
50 154,2329 0,0385
100 161,9643 0,0404
200 168,9929 0,0421
-
7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase
19/19
Debit dari lahan lain tidak diperhitungkan karena kontur pada daerah sekitar
Labtek XI tidak memungkinkan air untuk masuk ke saluran drainase wilayah
tersebut, air dari lahan lain tersebut akan langsung masuk ke drainase jalan raya.
4.3 Kapasitas Drainase
Kapasitas drainase dapat dihitung dengan persamaan berikut:
sAiR
nVAQ
3
3
2
3
2m0,7526816036,0)075,010517,0
013,0
1()
1(
Perbandingan debit banjir dan kapasitas drainase untuk menentukan banjir
atau tidak banjir. Hasilnya dapat dilihat dari tabel berikut:
Periode
(Tahun)
QB
m3/s
QS
m3/s
ket
2 0,475516
0,752671439
Tidak banjir
5 0,607421 Tidak banjir
10 0,627137 Tidak banjir
25 0,636994 Tidak banjir
50 0,644975 Tidak banjir
100 0,652016 Tidak banjir
200 0,475516 Tidak banjir
Dari tabel di atas bisa kita lihat bahwa tidak akan terjadi banjir karena
drainase mampu menampung debit banjir.