1

Pertemuan 14Hidrograf

Matakuliah : S0634/Hidrologi dan Sumber Daya Air

Tahun : 2006

Versi :

2

Learning Outcomes

Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa

akan mampu :

• Mahasiswa dapat menghubungkan karakteristik aliran yang berupa muka air dan debit dengan waktu

3

Outline Materi

• Materi 1: Hidrograf Muka Air

• Materi 2: Hidrograf Debit

4

LIMPASAN DAN HIDROGRAF

RUNOFF CHANNEL PRECIPITATION

SURFACE RUNOFF

INTERFLOW

GROUNDWATER FLOW

DIRECT RUNOFF

5

Skema sungai perenial (perenial stream)

6

Skema sungai intermiten (intermitten streams)

7

Skema sungai epimeral (ephimeral streams)

8

PERKIRAAN LIMPASAN

1. SIFAT DAN TUJUAN PERANCANGAN SECARA UMUM.2. KEMAMPUAN, KETELITIAN, MODEL YANG TERSEDIA.3. KUALITAS DAN KUANTITAS DATA YANG TERSEDIA.4. KETERSEDIAAN SUMBERDAYA MANUSIA

CACHMENT SYSTEM

1. LINEAR TIME INVARIANT2. NON LINEAR TIME INVARIANT3. LINEAR TIME VARIANT4. NON LINEAR TIME VARIANT

9

HORTONIAN OVERLAND FLOW

hujan

infiltrasi(kehilangan)

limpasan permukaan

1. lengkung infiltrasi2. indeks PHI3. koefisien limpasan

10

LENGKUNG INFILTRASI f f f f eckt

0 0

INDEKS PHI (PHI INDEX)

indeks PHI

aliran dasar

hujan efektif =

limpasan langsung

11

PERSAMAAN RASIONAL

Q = 0,278 CIA

Waktu Konsentrasi (tc) (Pilgrim, Cordery, 1993) : waktu sejak hujan efektif terjadi sampai seluruh DAS menyumbangkan aliran di titik kontrol.

Kirpich : ct L S 3 97 0,77 0,385,

Pilgrim dan Cordery ct LA S 14 6 0,1 0,2,

12

Tiga kemungkinan yang terjadi :

1. Apabila lama hujan (duration) lebih pendek dari tc maka debit maksimum belum dapat terjadi.2. Apabila lama hujan sama dengan tc, maka debit maksimum terjadi pada saat tc dan waktu resesi juga sama dengan tc.3. Apabila lama hujan lebih panjang dari tc, maka debit maksimum terjadi pada saat tc, kemudian debit tetap selama selisih waktu antara lama hujan dan tc, dan waktu resesi sama dengan tc.

13

HIDROGRAF (hydrograph)

HUBUNGAN KARAKTERISTIK ANTARA SALAH SATU UNSURALIRAN DENGAN WAKTU ( merupakan tanggapan menyeluruh /integral response DAS terhadap masukan tertentu )

* hidrograf muka air (stage hydrograph)* hidrograf debit (discharge hydrograph)* hidrograf sedimen (sediment hydrograph)* hidrograf kecepatan (velocity hydrograph)* hidrograf polutan (polutant hydrograph)

14

sisi naik(rising limb)

puncak (crest)

sisi resesi(recession / depletion limb)

waktu (t)

HIDROGRAF

. .

15

SISI RESESI(single linear reservoir)

t

t

kQ Q 0

Edelman , van Dam

m

T

j mT

jT

mq T e f e q

1 1( )

16

Karakter khas sisi resesi

17

Beberapa cara pemisahan aliran dasar

A-D Straight line MethodA-B-D Fixed Base LengthA-B-C-D Variabla Slope Method

18

Linsley (1958) T A 0,2

dengan : T = waktu dalam hari A = luas DAS dalam mil persegi.

Sri Harto (1993)(kondisi di P. Jawa)

T L 0,25 70 001 3 1, ,

dengan : T = waktu, dalam jam L = panjang sungai utama, dalam km

19

SISTEM DAS( catchment system )

1. SISTEM LINEAR TIME INVARIANT

2. SISTEM LINEAR TIME VARIANT

3. SISTEM NONLINEAR TIME INVARIANT

4. SISTEM NONLINEAR TIME VARIANT

20

KONSEP TRANSLASI

R

tc

RA / tc

t (jam)

i

t

Q=m3/det

Transformasi hujan sesaat dengan konsep translasi

21

t ( jam)

Q (m3/det)

22

TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN TRANSLASI

dt

t ( jam)

i

i.dt.Am/ t

tc

i.A

23

TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN KONSEP TRANSLASI

t ( jam)

i

t ( jam)

24

h0

Q0

t ( jam )

Transformasi hujan sesaat dengan konsep tampungan

25

KONSEP TAMPUNGAN ( STORAGE )

Q V

Qdt+Adh = 0

Ahdh Adh 0atau

hdh

dt

h ce t

0

apabila syarat batas t=0, nilai h = h0, maka c=h0

h h e

Q h A e

t

t

0

0

26

Transformasi hujan menerus dengan konsep tampungan

dt

t ( jam )

27

Transformasi hujan durasi (t) dengan konsep tampungan

t ( jam )

t ( jam )

28

HIDROGRAF SATUAN (UNIT HYDROGRAPH ) adalah hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan-efektif yang terjadi merata di seluruh DAS dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu tertentu.

ANDAIAN :1. Sistem LINEAR TIME INVARIANT2. Hujan terjadi merata di seluruh DAS (spatialy evenly distributed)3. Intensitas tetap dalam satu unit waktu (constant intensity).4. Hujan terjadi kapan pun tidak berpangaruh pada proses trans-

formasi (time invariant).5. Debit (hidrograf) berbanding lurus dengan hujan dan berlaku

asas superposisi (linear).6. Waktu resesi (dari akhir hujan sampai berakhirnya limpasan-

langsung) selalu tetap.

29

Transformasi dengan hidrograf-satuan

R1 R2 R3 X1 X2 X3 X4

Akibat R1Akibat R2Akibat R3

R1X1 R1X2 R1X3 R1X4R2X1 R2X2 R2X3 R2X4 R3X1 R3X2 R3X3 R3X4

A B C D E FHidrograf

30

HIDROGRAF SATUAN TERUKUR (observed unit hydrograph)

Persamaan polinomial 1. Diplih satu kasus hujan dan rekaman AWLR yang terkait.

(Sebaiknya dipilih Single Peaked Hydrograph).2. Ubah AWLR menjadi hidrograf dengan liku kalibrasi.3. Aliran dasar dipisahkan untuk memperoleh hidrograf-limpasan

langsung. Hujan efektif dapat ditetapkan.4. Hidrograf-satuan hipotetik ditetapkan, dengan misalnya debit

q1, q2, q3 dst. Jumlah ordinat diperkirakan dengan : n = nq - np + 1, dengan nq = jumlah ordinat hidrograf terukur dan np jumlah periode hujan.

5. Hidrograf limpasan langsung yang dihitung (computed) diperoleh dengan mengalikan hujan efektif dengan hidrograf satuan hipote- tik.

6. Hasil hitungan dibandingkan untuk memperoleh q1, q2, q3, dst.

31

Skema penurunan hidrograf-satuan terukur

masukkan

HS hipotetik

Hidrograf-limpasan-langsung terukur

bandingkan

32

CARA COLLINS

1 s/d 3 sama dengan cara sebelumnya4 Tetapkan hidrograf-satuan hipotetik dengan debit sebarang.5 Hitung hidrograf nya dengan semua hujan kecuali hujan maksimum.6. Hasil hitungan tsb adalah hidrograf limpasan langsung dengan hidrograf satuan hipotetik dan semua hujan dikurangi dengan hidrograf akibat hujan maksimum.7. Kurangkan hasil langkah (6) dari hidrograf limpasan langsung terukur, hasilnya adalah hidrograf yang ditimbulkan oleh hujan maksimum.8. Apabila hidrograf yang diperoleh dalam langkah (7) dikalikan dengan 1/Rmax, yang diperoleh adalah hidrograf-satuan yang baru.9. Apabila HS terakhir ini dibandingkan dengan HS sebelumnya berbeda banyak, langkah 5 dst diulangi dengan HS terakhir. Bila perbedaan kecil, HS terakhir adalah HA yang dicari.

33

CARA COLLINS

Hidrograf limpasan langsung terukur(HLLT)

Hidrograf satuan hipotetik (HSH)

kalikan(kecuali hujan max)

Kurangkan dari HLLTKalikan 1/Rmax

Bandingkan dg HSH

34

HIDROGRAF SATUAN SINTETIK

SNYDER (1938) p tt CC LLc0 3,

rp

tt

5 5,

p p pq C t 640

pR p R rt t t t 0 25,

pRp

pR

pR pp

pR

qC

t

q qt

t

640

35

Parameter HSS Gama I

1. Source Factor (SF) : Perbandingan antara panjang semua sungai tingkat I dan panjang semua sungai (semua tingkat)2. Sorce Frequency (SN) : Perbandingan antara jumlah segmen sungai tingkat I dengan jumlah segmen semua sungaio (semua tingkat).3. Faktor Lebar/ Width Factor (WF) adalah perbandingan antara lebar DAS diukur di titik di sungai berjarak 0,75 L dan di titik berjarak 0,25 L dari titik kontrol (sta hidrometri).4. Relative Upstream Area (RUA) : Perbandingan luas DAS sebelah hulu dan luas DAS.5. Symmetry Factor (SIM) merupakan parameter bentuk DAS = WF x RUA6. Joint Frequency (JN) jumlah pertemua semua sungai.7. Drainage Density (D) jumlah panjang sungai semua tingkat setiap satuan luas.

36

Penetapan tingkat sungai (stream order, Strahler, 1964)

1 1

1 2 1 12

3

3

1

13 3 1 1

1 2 3

2

1 3

37

Parameter Lebar WF ( Width Factor )

A

B

C

WU

WL

A ~ C = 0,75 LB ~ C = 0,25 LWF = WU/WL

38

C

UA

LA

RUA = UA / A

Parameter RUA (Relative Upstream Area)

UA

39

HSS GAMA I (Sri Harto, 1985)

DSFSA5617,0K

RUASNSTR4132,27TB

JNTRA1836,0QP

2775,1SIM0665,1SF100

L43,0TR

0452,00897,11446,01798,0

2574,07344,00986,01457,0

2381,04008,05886,0

3

10 4093 3 859 10 1 6985 106 2 134

, , . , .AA

SNQB A D0 4751 0 6444 0 9430, , ,

40

HSS GAMA I

QP

TB-1

TB

t p

t

KQ Q e

TR

41

UNIT HYDROGRPAHS DERIVED FROM DIFFERENT METHODS

42

THE GAMA II SYNTHETIC FLOW

QB

domain of the Gama I SUH

Qt=Qp.e-t / k

Qt= QB.e-t / kg2

Kg2 = 100 (16.5395+0.6578F7-17.0379SN-1.911D)0.5

domain of the Gama IISynthetic Flow

43

OBSERVED AND COMPUTED CUMULATIVE DAILY FLOWBY THE GAMA II SYNTHETIC FLOW

44

Perubahan Satuan

HS 2 mm / 2 jam x 0,5

HS 1 mm / 2 jam

45

S Curve

HS 2 mm / 2 jam

46

RAINFALL RETURN PERIOD vs FLOOD RETURN PERIOD

47

REGIONAL CHARACTERISTICS

ON THE ISLAND OF JAWABased on Index Flood Method :

QQ

QQ

QQ

QQ

AQ

7143.033.2100

7344.033.250

7600.033.225

3117.033.210

7366.033.2

466.1

4197.1

3692.1

268.1

1346.1

48

GRAPHICAL REPRESENTATIONOF THE INDEX FLOOD METHOD ON THE ISLAND OF JAWA

49

FLOOD DIRECT RELATIONSHIPON THE ISLAND OF JAWA

AQ

AQ

AQ

AQ

6579,0100

6764.050

7048.025

7398.010

4252.1

3794.1

3229.1

2387.1

50

T YEARS FLOOD vs AVERAGE FLOODS IN SOUTHERN SULAWESI