Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

28
Drainase 2 - 1 BAB 2. PENERAPAN HIDROLOGI DALAM PERENCANAAN DRAINASE PERKOTAAN 2.1 Data Hujan Ada 2 (dua) macam data hujan yang umum digunakan dalam analisa hidrologi, yaitu data hujan yang berasal dari pencatatan manual (data hujan harian) dan data yang dicatat oleh alat penakar otomatik (data hujan jangka waktu pendek, menitan). Data hujan harian (24 jam) adalah tinggi hujan yang terjadi dalam waktu 24 jam. Dalam kurun waktu 24 jam tersebut, tidak diketahui distribusi hujannya serta saat terjadinya hujan maksimum, sedang pada data dari stasiun otomatik, hasil pencatatan berupa grafik, yaitu hubungan antara tinggi hujan dan waktu, sehingga dapat diketahui tinggi hujan setiap menitnya. Sehubungan dengan itu, rumus yang digunakan untuk analisa hidrologi, disesuaikan dengan macam data yang tersedia. 2.2. Perhitungan Tinggi Hujan Rencana Tinggi hujan rencana atau curah hujan maksimum yang terjadi 1x dalam suatu periode ulang tertentu. Pernyataan tinggi hujan harian rencana 10 tahunan sebesar 120 mm, mempunyai arti menurut teori probabilitas adalah bahwa rata-rata dalam kurun waktu 10 tahun akan terjadi satu

Transcript of Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Page 1: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 1

BAB 2.

PENERAPAN HIDROLOGI

DALAM PERENCANAAN DRAINASE PERKOTAAN

2.1 Data HujanAda 2 (dua) macam data hujan yang umum digunakan dalam analisa hidrologi,

yaitu data hujan yang berasal dari pencatatan manual (data hujan harian) dan data yang

dicatat oleh alat penakar otomatik (data hujan jangka waktu pendek, menitan). Data

hujan harian (24 jam) adalah tinggi hujan yang terjadi dalam waktu 24 jam. Dalam

kurun waktu 24 jam tersebut, tidak diketahui distribusi hujannya serta saat terjadinya

hujan maksimum, sedang pada data dari stasiun otomatik, hasil pencatatan berupa

grafik, yaitu hubungan antara tinggi hujan dan waktu, sehingga dapat diketahui tinggi

hujan setiap menitnya. Sehubungan dengan itu, rumus yang digunakan untuk analisa

hidrologi, disesuaikan dengan macam data yang tersedia.

2.2. Perhitungan Tinggi Hujan Rencana

Tinggi hujan rencana atau curah hujan maksimum yang terjadi 1x dalam suatu

periode ulang tertentu. Pernyataan tinggi hujan harian rencana 10 tahunan sebesar 120

mm, mempunyai arti menurut teori probabilitas adalah bahwa rata-rata dalam kurun

waktu 10 tahun akan terjadi satu kali hujan yang lebih besar atau sama dengan 120

mm, peluang kemungkinan terjadinya adalah 10% akan terjadi setiap tahun.

Prosedur analisanya adalah sebagai berikut :

1. Hitung tinggi hujan rata-rata daerah, menggunakan salah satu dari metode

berikut ini :

a. Metode aritmatik (rata-rata aljabar)

b. Metode Thiessen

c. Metode Isohyet

Pilihan metode tergantung pada jumlah stasiun yang tersedia yang diperkirakan

berpengaruh pada lokasi studi/proyek, serta kondisi topografi daerah. Pemilihan

Page 2: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 2

stasiun hujan tidak dipengaruhi oleh batas administratif daerah.

2. Analisa statistik untuk menentukan tinggi hujan rencana, antara lain dapat

digunakan metode berikut ini:

a. Gumbel

b. Log Pearson Tipe III

c. Normal

d. Log Normal, dsb.

Uji statistik perlu dilakukan untuk dapat memilih distribusi hujan yang sesuai

dengan data yang tersedia.

3. Menetapkan Periode Ulang (Return Period)

Besaran periode ulang tidak sama, tergantung pada tingkat urgensi lokasi/

daerah studi, serta luas daerah pengaliran.

Tabel 2.1. Periode Ulang Hujan (PUH) untuk perencanaan saluran kota dan bangunan-bangunannya

No Distribusi Puh (tahun)1 Saluran Mikro Pada Daerah :

- Lahan rumah, taman, kebun, kuburan, lahan tak terbangun

2

- Kesibukan dan perkantoran 5- Perindustrian : * Ringan 5 * Menengah 10 * Berat 25 * Super berat/proteksi negara 50

2 Saluran Tersier :- Resiko kecil 2- Resiko besar 5

3 Saluran Sekunder :- Tanda resiko 2- Resiko kecil 5- Resiko besar 10

4 Saluran Primer (Induk) :- Tanda resiko 5- Resiko kecil 10Lanjutan Tabel 2.1.

No Distribusi Puh (tahun)- Resiko besar 25Atau :

Page 3: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 3

- Luas DAS (25 A 50) Ha 5- Luas DAS (50 A 100) Ha (5-10)lanjutan- Luas DAS (100 A 1300) Ha (10-25)- Luas DAS (1300 A 6500) Ha (25-50)

5 Pengendali Banjir Makro 1006 Gorong-gorong :

- Jalan raya biasa 10- Jalan by pass 25- Jalan ways 50

7 Saluran Tepian :- Jalan raya biasa (5-10)- Jalan by pass (10-25)- Jalan ways (25-50)

Catatan : Dikategorikan sebagai resiko besar, apabila pada hujan periode ulang setingkat di bawahnya menimbulkan genangan yang merugikan.

Cara-cara perhitungan hujan rencana berdasarkan data hujan harian maksimum

yang dicatat selama beberapa tahun, diperlukan untuk merencanakan dimensi saluran

dan bangunan air yang diperlukan.

Uraian mengenai analisa hujan rencana menggunakan data hujan harian maksimum

(R24) tidak diberikan pada kuliah Drainase ini. Silahkan periksa kembali catatan kuliah

Hidrologi anda.

2.3. Perhitungan Intensitas Hujan2.3.1. U m u m

Curah hujan jangka pendek dinyatakan dalam intensitas per jam yang disebut

intensitas curah hujan (mm/jam). Intensitas curah hujan rata-rata dalam t jam

dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

Ii =

R t

t

Di mana Rt = curah hujan selama t jam

Besarnya intensitas curah hujan itu berbeda-beda yang disebabkan oleh

lamanya curah hujan atau frekwensi kejadiannya Ada berbagai metode perhitungan

intensitas hujan untuk perencanaan drainase, namun pada pokoknya perhitungan

intensitas hujan

Page 4: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 4

menggunakan data curah hujan harian (R24)terdiri dari :

Perhitungan tinggi hujan rencana (lihat sub bab 2.2)

Perhitungan untuk mendapatkan hubungan antara intensitas hujan dan durasi

hujan.

Sedang untuk hujan berjangka waktu pendek dilakukan analisa pada hasil

pencatatan hujan menitan (dari alat ukur hujan otomatis).

2.3.2. Perhitungan Intensitas Hujan

A. Untuk Data Hujan harian (R24)

Rumus yang umum dipakai adalah rumus Mononobe, sebagai berikut :

I t=R24

24 (24t )

2/3

mm/jam (2.1)

Dimana : It = intensitas hujan pada waktu t , mm/jam

R24 = tinggi hujan rencana periode ulang T tahun, mm

t = waktu, dalam jam.

Dalam perencanaan saluran t diambil = tc = waktu konsentrasi

B. Data hujan Jangka Waktu Pendek

Hubungan antara intensitas hujan dan durasi hujan yang menggunakan data

hujan jangka pendek dapat dihitung dengan beberapa perumusan, antara lain adalah

dengan rumus Talbot (1881), Sherman (1905), dan Ishiguro (1953). Dari beberapa

rumus hubungan antara t dan I, dipilih rumus yang menghasilkan selisih terkecil

terhadap data yang ada.

Satuan untuk waktu t adalah menit dan mm/jam untuk I (intensitas).

Talbot : I= a

t+b (2.2a)

Sherman : I= a

tn

(2.2b)

Page 5: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 5

Ishiguro : I= a

√t +b(2.2c)

Dimana : t = tc = waktu konsentrasi (menit)

I = intensitas hujan (mm/jam)

a, b = konstanta

2.4. Waktu KonsentrasiWaktu Konsentrasi (Time of Concentration, tc)

Waktu konsentrasi dihitung dengan rumus di bawah ini :

tc = to + tf (2.3)

Dimana : to = waktu yang dibutuhkan untuk mengalir di permukaan

untuk mencapai inlet (overland flow time, inlet time)

tf = waktu yang diperlukan untuk megalir di sepanjang saluran

Perhitungan to :

a. Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya to :

- intensitas hujan

- jarak aliran

- kemiringan medan

- jenis penutup permukaan lahan (tumbuhan, aspal dsb)

b. Diusahakan agar aliran secepatnya dapat masuk ke inlet sistem pembuangan.

Untuk daerah urban normal disarankan untuk memakai to : 4 menit dan

kurang dari 5 menit untuk daerah permukiman yang luas, dimana air hujan

mengalir dari atap, turun ke saluran di pekarangan / halaman menuju saluran

tepi jalan. Di permukaan jalan, air mengalir di lapisan perkerasan (aspal,

paving, beton) , dan berm lapangan, mencapai saluran tepi jalan. Perumusan

yang umum untuk menghitung to :

Rumus Kerby (1959)

Page 6: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 6

t o=1 , 44×(nd×l

√s )0 .467

(2.4)

I < 400 m

di mana : l = jarak dari titik terjauh ke inlet (m)nd = koefisien setara koefisien kekasarans = kemiringan medan

Tabel 2.2. Harga koefisien hambatan, nd

Jenis Permukaan nd

Permukaan impervious dan licin 0.02

Tanah padat terbuka dan licin 0.10

Permukaan sedikit berumput, tanah dengan tanaman

berjajar, tanah terbuka kekasaran sedang

0.20

Padang rumput 0.40

Lahan dengan pohon-pohon musim gugur 0.60

Lahan dengan pohon-pohon berdaun, hutan lebat,

lahan berumput tebal

0.80

Penentuan harga to dengan grafik

Ada dua grafik yang dapat dipakai untuk menentukan harga to.

Kurva pada Gambar 2.1. untuk menetapkan harga waktu yang dibutuhkan

mengalir di atas permukaan beberapa jenis lahan (to), bila diketahui panjang

lintasan aliran dan kemiringan medan.

Gambar 2.2 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 soal 1 :

Diketahui :

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

Page 7: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 7

Jenis permukaan : rumput tebal (dense grass)

Kemiringan medan : 1%

Tentukan to.

Penyelesaian :

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

Gunakan Gambar 2.1. Tarik garis mendatar dari Distance (jarak) 492 ft,

memotong kurva untuk Dense grass pada kemiringan 1%. Terbaca Time in

minutes (waktu, to) : 41 menit. Jadi to = 41 menit.

Gambar 2.1. Penentuan Harga to

Page 8: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 8

Gambar 2.2 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 sama

dengan Forest with heavy ground litter and hay meadow). Kemiringan medan

3%. Jarak lintasan airnya 150 m.

Tentukan to.

Penyelesaian : Gunakan grafik pada Gambar 2.2. Baca kemiringan medan

(Slope) : 3%. Tarik garis mendatar memotong 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.

Page 9: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 9

Gambar 2.2. Penentuan kecepatan aliran di atas lahan

Perhitungan tf :

t f =Lsaluran

V saluran (2.5)

Perhitungan tc secara langsung :

Rumus Kirpich (untuk luas lahan < 200 ha. di daerah pertanian atau pedesaan)

t c=0. 00025 ( 1√s )

0 . 80

(jam) (2.6)

di mana : l = panjang catchment menurut alur sungai terpanjang

s = kemiringan medan = H/l, dimana H adalah beda elevasi antara

Page 10: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 10

titik terjauh dengan outlet.

Beberapa Contoh Penentuan tc

Untuk 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.

Penyelesaian :

Data sebagai berikut :

Lahan Panjang alur(m)

Kemiringan Koef. Hambn

A L1 i1 n1

B L2 i2 n2C L3 i3 n3D L4 i4 n4E L5 i5 n5

Perhitungan waktu konsentrasi :

to ditentukan menggunakan grafik atau menggunakan rumus Kerby.

Titik kontrol Lahan to tf tc tcmaks

1 A toA -- toA

2 B toB tf1-2 t0B + tf1-2

Page 11: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

2

1

Drainase 2 - 11

C toC tf1-2 t0c + tf1-2 tc2maks *)

A tcAmaks tf1-2 tc1maks + tf1-2

3 D toD tf2-3 t0D + tf2-3

E toE tf2-3 t0E + tf2-3 tc3maks *)

A,B,C tc2maks tf2-3 tc2maks + tf2-3

Catatan : *) dipilih tc maksimum dari perhitungan di titik ybs.

2) Suatu lahan dengan penutup permukaan berbeda, luas masing-masing A1 dan

A2. Panjang alur aliran l1 dan l2, kemiringan medan masing-masing s1 dan s2,

koefisien hambatan n1 dan n2. Aliran lurus menuju saluran 1-2. Waktu untuk

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

to

Saluran

Penyelesaian :

Di atas lahan limpasan hujan mengalir di atas permukaan yang berbeda,

sehingga waktu yang dibutuhkan perlu dihitung masing-masing. Harga to untuk

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 aliran l1 kemiringan medan s1,

luas lahan A2, panjang alur aliran l2 kemiringan medan s2. , Permukaan lahan

kanan luas lahan A3, panjang alur aliran l3 kemiringan medan s3.

A1, C1

to1

A2, C2

2tf

t01 t02

Saluran

terbuka

l1, n1, S1

l2, n2, S2

tc2 = (t01 + t02) + t f1-2

Page 12: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 12

Hitung waktu konsentrasi di titik 2.

Penyelesaian :

Dari lahan kanan : tokanan = to1

tc = tokanan + tf1-2

Dari lahan kiri : tokiri = to2 + to3

tc = tokiri + tf1-2 Pilih harga tc terbesar.

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 A3 masuk saluran 2-3 melalui inlet 2.

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

Hitung waktu konsentrasi di titik 3.

Di titik 0 : tc0 = toA1 = tc0max 3

A2, C2to2

A2, C2 A3, C3A1, C1

0 1 2

Page 13: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 13

Di titik 1 : tc1 = tc0max + tf0-1

tc1 = toA2 (kiri inlet)

Pilih yang terbesar → tc1max

Di titik 2 : tc2 = toA3

tc2 = tc1max + tf1-2

Pilih yang terbesar → tc2max

Di titik 3 : tc3 = tc2 max + tf2-3

PERHATIKAN SOAL NO 4 :

o 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).

2.5. Koefisien Pengaliran CUntuk menjadi limpasan, air hujan yang jatuh ke permukaan bumi mengalami

kehilangan air akibat :

Intersepsi oleh daun tumbuh-tumbuhan (di daerah permukiman 0,03 cm, di

daerah hutan 0,13 cm).

Infiltrasi pada tanah permeabel (lulus air) tergantung pada jenis tumbuhan

penutup tanah mempengaruhi harga infiltrasi. Pada tanah terbuka besarnya

kapasitas infiltrasi dapat mencapai 3 sampai 7 kali kapasitas infiltrasi pada

tanah yang tertutup rumput-rumputan.

Tabel. 2.3. Infiltrasi

Jenis Tanah Infiltrasi (cm/hari)Permeabilitas tinggi(tanah berpasir, struktur lepas) 1.3 – 2.5

Permeabilitas sedang (loam) 0.3 – 1.3

Page 14: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 14

Permeabilitas rendah(clay, struktur padat) 0.003 – 0.3

Retensi pada depresi permukaan,

Hujan-hujan yang pertama turun mengisi ceruk-ceruk di permukaan tanah.

Besarnya retensi tergantung pada sifat permukaan tanah.

Jenis tumbuhan penutup tanah mempengaruhi harga infiltrasi. Pada tanah

terbuka besarnya kapasitas infiltrasi dapat mencapai 3 sampai 7 kali kapasitas

infiltrasi pada tanah yang tertutup rumput-rumputan.

Tabel 2.3. Besarnya retensi di permukaan tanah

No Sifat Permukaan Tanah Besarnya retensi (cm)1 Hutan dengan permukaan penuh sisa daun-

daun 0.082 Padang rumput 0.023 Tanah terolah baik 0.13 – 0.304 Daerah permukiman dengan permukaan

impervious 0.135 Daerah permukiman dengan permukaan

pervious normal 0.3

Pada prakteknya kehilangan air dihitung secara total, dengan kata lain koefisien

C mencakup semua cara kehilangan air. Diasumsikan, koefisien C tidak bervariasi

dengan durasi hujan.

Koefisien C pada Tabel 2.3 dapat diaplikasikan untuk hujan dengan periode

ulang 5 – 10 tahun. Intensitas hujan tinggi menyebabkan koefisien C tinggi, sebab

infiltrasi dan kehilangan air lainnya hanya berpengaruh kecil pada limpasan. Koefisien

C untuk suatu wilayah permukiman (blok, kelompok) dimana jenis permukaannya leih

dari satu macam, diambil harga rata-ratanya dengan rumus seperti dibawah ini :

C rata-rata = ∑ CiAi

∑ A (2.7)

dimana :

Ci = Koefisien pengaliran untuk bagian daerah

yang ditinjau dengan satu jenis permukaan

Ai = Luas bagian daerah

Page 15: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 15

Tabel 2.1. menyajikan harga-harga koefisien C untuk periode ulang T :

T = 5 s/d 10 tahun

Tabel 2.4. Koefisien pengaliran C.Komponen lahan Koefisien C ( %)

Jalan : - aspal 70 - 95 - beton 80 - 95 - bata/paving 70 - 85Atap 75 - 95Lahan berumput: - tanah berpasir, - landai (2%) 5 - 10 - curam (7%) 15 - 20 - tanah berat , - landai (2%) 13 - 17 - curam (7%) 25 - 35Untuk Amerika Utara, harga secara keseluruhan :

Koefisien pengaliran total

Lahan C (%)Daerah perdagangan - penting, padat 70 - 95 - kurang padat 50 - 70Area permukiman : - perumahan tunggal 30 - 50 - perumahan kopel berjauhan 40 - 60 - perumahan kopel berdekatan 60 - 75 - perumahan pinggir kota 25 - 40 - apartemen 50 - 70Area industri : - ringan 50 - 80 - berat 60 - 90Taman dan makam 10 - 25Taman bermain 20 - 35Lahan kosong/terlantar 10 - 30

(Dikutip dan diterjemahkan dari Design and Contruction of Sanitary and Storm Sewers)

Untuk persawahan atau kolam diambil harga C = 1, karena dianggap tanah dibawahnya

sudah dalam keadaan jenuh air dan tidak dapat menerima resapan lagi.

2.6. Perhitungan debit Rumus untuk debit, tergantung pada luas daerah pematusannya. Untuk kawasan

di perkotaan dengan luas < 150 ha, dapat menggunakan rumus rasional, sedang untuk

daerah yang lebih luas digunakan rumus lain, diantaranya rumus….

Rumus Rasional :

Page 16: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 16

Q = 0,278 C i A m³/detik (2.8)

dimana :

Q = debit (m³/detik)

C = koefisien pengaliran

i = intensitas hujan untuk periode ulang tertentu (mm/jam)

A = area yang akan didrain (km²)

Hidrograf aliran

Hidrograf adalah hubungan antara besarnya debit dengan waktu. Apabila

menggunakan rumus Rasional, maka bentuk umum hidrografnya adalah segitiga atau

trapesium. Setiap titik di sepanjang saluran mempunyai hidrograf masing-masing,

karena waktu konsentrasi untuk mencapai titik tersebut berbeda-beda; makin ke hilir

waktu konsentrasi semakin panjang. Luasan segitiga dan trapezium menggambarkan

volume limpasan.

Hidrograf saluran digunakan untuk merencana kapasitas kolam tampungan.

a) : tc = td

Gambar 2.3a. Hidrograf segitiga

Volume limpasan = ½ × tb × Qp = ½ × 2tc × Qp = tc × Qp

b) td > tc

Page 17: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 17

Gambar 2.3b. Hidrograf trapesium

2.7. Perhitungan debit sungaiUntuk menghitung debit suatu sungai yang melalui daerah perkotaan /

permukiman, dapat digunakan berbagai metode perhitungan. Diantaranya metode :

Gabungan Rasional-Weduwen untuk luas daerah aliran ≥ 100 km2

Weduwen untuk luas daerah aliran < 100 km2

Rasional untuk luas daerah aliran < 1 km2

Dalam materi kuliah Drainase digunakan rumus Bayern untuk mengestimasi waktu

konsentrasi aliran dari suatu daerah aliran sebagai berikut :

W =72×( HL )

0,6

km/jam (2.9)

di mana : W = kecepatan aliran

H = beda tinggi/elevasi antara titik terjauh di daerah pengaliran

dengan titik yang ditinjau (m)

L = panjang sungai

t c=LW km/jam

Page 18: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 18

Contoh :

Suatu sungai melalui kota. Jarak dari titik terjauh sampai dengan titik X di kota : L =

15 km, 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 :

W =72×( HL )

0,6=72×(10

15000 )0,6

=0 ,895 km/jam

t c=LW

=150 , 895

=16 , 8jam

I=12024

×(2416 ,8 )

2 /3=6 ,342

mm/jam

Q= 13,6

×0 ,55×6 , 342×60=58 ,13m3/dt

2.8. Rangkuman1. Data untuk perhitungan intensitas hujan ada 2 macam, yaitu a) data hujan harian

(dari pencatatan manual) dan b) data hujan menitan (dari pencatatan otomatis).

2. Intensitas hujan dengan data a) dapat dihitung dengan rumus Mononobe dengan tc

dalam jam, sedang rumus Talbot, Sherman, Ishiguro untuk data b) dengan tc dalam

menit. Ingat !!!

3. 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 tc terbesar/ maksimum. Ingat!!!

4. Rumu (2.4) Kerby dan rumus 2.6. (Kirpich) sesuai untuk menghitung tc lahan

dengan penutup yang homogen. Dalam rumus tsb. l adalah panjang alur atau

saluran di area itu yang dilalui titik air dari titik terjauh menuju titik kontrol.

Bedakan dengan panjang saluran, L.

Page 19: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 19

5. Saluran terbuka menerima air dari lahan kiri kanannya sepanjang saluran.

Saluran tertutup meneruskan aliran air melalui inlet.

6. 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.

7. Cgabungan dihitung untuk limpasan dari beberapa lahan yang masuk ke saluran yang

sama.

8. Besarnya debit dihitung berdasarkan waktu konsentrasi tc, sedang debit rencana

untuk menentukan dimensi untuk saluran terbuka a-b pilih di hilir, Qb.

Untuk saluran tertutup antara titik a dan b, pilih debit rencana yang terbesar

untuk desain diameter pipa.

9. Hitung Cgabungan (beberapa lahan) untuk suatu titik kontrol yang ditinjau.

10. Untuk basin drainage bisa dipakai rumus Bayern atau perhitungan hidrograf (ada

macam-macam metode).

2.9. Daftar Pustaka Geyer, John C., Okun, Daniel A, Water and Wastewater Engineering,

Volume 1, John Wiley and Sons, Inc, New York, 1966.

Hardjosuprapto, Masduki Moh., Drainase Perkotaan, DPU Kanwil Propinsi

Jawa Barat, Proyek Peningkatan Prasarana Permukiman Jawa Barat, 1999.

2.9.1. Soal latihan

Soal seperti contoh perhitungan tc pada kasus No 3. Data :

Lahan Luas (km2) C Lo (m) nd S (%)

A1 0,040 0,5 100 0,2 0,5

A2 0,030 0,3 120 0,4 0,4

A3 0,.050 0,5 200 0,1 0,6

Ls = 400 m, kecepatan rata-rata = 0,5 m/dt, hujan rencana R24 = 80 mm. Hitung debit

saluran.

Jawaban :

Page 20: Bab 2 Penerapan Hidrologi Dalam Perencanaan Drainase Perkotaan.docx

Drainase 2 - 20

to maksimum = 30,78 menit. = 0,51 jam, I = 43,3 mm/jam, Q = 0,649 m3/dt.

Dari lahan kiri : tokiri = to2 + to3

to 2=1 ,44×(100× 0,2√0 , 005 )

0 , 467=20 ,1

min

t o 3=1 ,44×(120× 0,4√0 , 004 )

0,467

=31 , 9 min

tc = 20,1 + 31,9 = 52 min = 0,87 jam

Dari lahan kanan : tokanan = tc = to1

t01=1 , 44×(200×0,11 )

0 , 467=29 , 3

min < tc lahan kiri

tf =4000,5×60

=13 ,3 min=0 , 22 jam

tc = 0,87 + 0,22 = 1,09 jam

Intensitas hujan :I 2=80

24×(24

1 ,09 )2/3

= 26,1 mm/jam

Cgab=0,5×0 , 04+0,3×0 , 03+0,5×0 , 05(0 ,04+0 , 03+0 , 05 )

=0 , 0540 , 12

=0 , 45

Debit : Q=0 ,278×0 , 45×26 ,1×0 , 12=0 , 391 m3/dt