Resume Afni

AFNI SIALLAGAN 21080113120022TUGAS DRAINASE

Desain hidrologi untuk penggunaan air disangkutkan dengan pengembangan

sumber daya air untuk memenuhi kebutuhan manusia dan konservasi kehidupan alami

dalam lingkungan perairan. Karena naiknya populasi dan aktivitas ekonomi, begitu pula

dengan permintaan penggunaan air. Dalam membandingkan desain hidrologi untuk

water control, yang mana dikawatirkan dengan mitigasi efek merugikan dari flow yang

tinggi, desain hidrologi untuk penggunaan air di tunjukkan pada memanfaatkan flow

rerata dan mitigasi efek dari flow yang sangat rendah.

15.1 Desain Saluran Air Hujan

Pertumbuhan populasi dan perkembangan daerah urban dapat membentuk

masalah potensial yang berat pada manajemen air daerah urban. Salah satu dari fasilitas

yang paling penting dalam pemeliharaan dan peningkatan lingkungan perairan daerah

urban adalah strom water drainage system yang memadai dan berfungsi dengan baik.

Konstruksi rumah, bangunan komersil, lahan parker, jalan berpaving dan jalan

menaikkan lapisan kedap air pada area batas air dan megurangi infiltrasi. Juga, dengan

urbanisasi, pola ruang aliran dalam area batas air berubah dan ada peningkatan efisiensi

hidraulik aliran yang melalui saluran buatan, pinggiran jalan, got, dan drainase air hujan

dan sistem pengumpul factor ini meningkatkan voume dan kecepatan runoff dan

memproduksi keluarnya puncak banjir dari area batas banjir daerah urban dari pada

yang terjadi pada kondisi sebelum terbentuknya daerah urban.

Salah satu gambaran tipe system drainase daerah urban terlihat di gambar berikut


System bisa dipertimbangkan seperti terdiri atas 2 tipe elemen pokok: unsure

lokasi dan unsure pemindahan. Unsure lokasi adalah tempat dimana air berhenti dan

mengalami perubahan sebagai hasil dari humanly controlled processes, contohnya

penyimpanan air, pengolahan air, penggunaan air, pengolahan air limbah. Unsur

pemindahan menghubungkan unsure lokasi; unsure ini termasuk saluran, saluran pipa,

storm sewers, sanitary sewers, dan jalan.

Konsep system terus meningkat digunakan sebagai penolong dalam memahami

dan menembangkan penyelesaian untuk masalah daerah urban yang kompleks. Masalah

ini melibatkan system distribusi, dan harus dianalisis untuk dihitung variasi spatial dan

temporal. Urban watersheds mengubah tempat pada slope permukaan tanah dan

penutup, dan tipe tanah, berubah dari satu tempat ke tempat lain di watershed.

Prinsip Desain

Storm sewer system adalah jaringan pipa yang digunakan untuk menyampaikan

runoff badai di sebuah kota. Storm drainage design bisa dibagi menjadi dua aspek:

prediksi runoff dan system desain. Berikut merupakan pembatas dan asumsi yang

biasanya digunakan dalam latihan storm sewer design:

1. Aliran permukaan bebas yang ada untuk pelaksanaan desain; yang mana sewer

system di deasin untuk “aliran gravitasi”; stasiun pompa dan tekanan udara riol

tidak dipertimbangkan

2. Riol secara komersil yang tersedia ukuran lingkar diameter tidak lebih kecil dari 8

inchi

3. Desain diameter pipa terkecil secara komersil yang tersedia memiliki kapasitas

aliran yang sama atau lebih besar dari desain dan memenuhi semua pembatas yang

tepat

4. Strom sewers harus ditempatkan pada kedalaman yang tepat sehingga tidak akan

mudah membeku, akan bisa mengeluarkan air dari basement, dan akan cukup

bantalan untuk mencegah kerusakan dalam kaitan dengan memuat permukaan

tanah. Akhirnya lapisan kedalaman miminum harus ditetapkan


5. Sewer digabungkan pada junction seperti sedemikian hingga elevasi puncak

upstream sewer tidak lebih rendah dari downstream sewer

6. Untuk mencegah atau mengurangi deposisi yang berlebihan dari material padat

pada sewer, kecepatan aliran minimum yang diijinkan pada design discharge atau

pada aliran gravitasi pipa yang hampir penuh di spesifikkan (misanya 2,5 ft/s)

7. Untuk mencegah gesekan dan efek yang tak diinginkan dari kecepatan aliran yang

tinggi, kecepatan aliran maksimum yang diijinkan juga di spesifikkan

8. Pada junction tau manhole apapun, downstream sewer tidak bisa lebih kecil dari

upstream sewer manapun pada junction tersebut

9. Sewer system dendritic, atau bercabang, jaringan memusat pada arah downstream

tanpa loops tertutup.

Metode Rasional

Metode rasional adalah metode yang paling banyak digunakan untuk desain

storm sewers (Pilgrim, 1986; Linsley, 1986). Meskipun ada kritik yang valid tentang

kecukupan metode ini, metode rasional terus digunakan untuk desain saluran

pembuangan karena kesederhanaannya.

Ide di balik metode rasional adalah bahwa jika curah hujan intensitas i dimulai seketika

dan berlangsung tanpa batas, tingkat limpasan akan meningkat sampai waktu

konsentrasi tc, ketika semua DAS dalam memberikan kontribusi mengalir di outlet.

Produk intensitas curah hujan i dan DAS wilayah A adalah tingkat inflow untuk sistem

iA, dan rasio untuk tingkat debit puncak Q (yang terjadi pada waktu tc) disebut

koefisien limpasan C (0 <= C <= 1). Hal ini dinyatakan dalam rumus rasional:

Q = C i A (15.1.1)

keterangan :

Q dalam (cfs), i dalam inci per jam, dan A adalah di acres, dan konversi (1 cfs = 1,008

acre/ hr) dianggap termasuk dalam koefisien limpasan. Di daerah perkotaan, daerah

drainase biasanya terdiri dari subareas atau subcatchments dengan karakteristik


permukaan yang berbeda. Akibatnya, analisis komposit diperlukan yang harus

memperhitungkan berbagai karakteristik permukaan. Area dari subcatchments

dilambangkan oleh Aj dan koefisien limpasan masing-masing subcatchment ditandai

oleh Cj. Puncak limpasan kemudian dihitung dengan menggunakan formulir berikut

rumus rasional:

(15.1.2)

Di mana m adalah jumlah subcatchments terkuras oleh saluran pembuangan.

Asumsi terkait dengan metode rasional adalah:

1. dihitung limpasan puncak pada titik outlet dari tingkat curah hujan rata-rata selama

waktu konsentrasi

2. Waktu konsentrasi yang digunakan adalah waktu untuk limpasan untuk mengalir dari

bagian paling terpencil di daerah drainase ke titik masuknya selokan yang sedang

dirancang.

3. Intensitas Curah hujan konstan sepanjang durasi badai.

Koefisien Runoff

Koefisien runoff/ koefisien limpasan (C) adalah variabel yang tepat dari metode

rasional. Penggunaannya dalam rumus memperlihatkan bahwa rasio tetap tingkat

limpasan ke tingkat puncak curah hujan untuk cekungan drainase, yang pada

kenyataannya tidak terjadi. Seleksi yang tepat dari koefisien limpasan membutuhkan

penilaian dan pengalaman pada bagian dari hidrologi. Proporsi total curah hujan yang

akan mencapai saluran storm tergantung pada persen ketahanan, kemiringan, dan

karakter genangan permukaan. Koefisien limpasan juga tergantung pada karakter dan

kondisi tanah. Laju infiltrasi berkurang curah hujan terus berlangsung, dan juga

dipengaruhi oleh kondisi kelembaban tanah. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi

koefisien runoff/ limpasan adalah intensitas hujan, kedekatan muka air/ lapisan air,

tingkat pemadatan tanah, porositas lapisan tanah, vegetasi, tanah lereng, dan


penyimpanan depresi. Contoh koefisien yang disarankan untuk berbagai jenis

permukaan seperti yang digunakan di Austin, Texas pada Tabel 15.1.1.


Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah tingkat curah hujan rata-rata dalam inchi per jam

untuk aliran sungai tertentu atau sub basin. Durasi desain sama dengan waktu

konsentrasi untuk daerah drainase di bawah pertimbangan. Periode balik ditentukan

oleh standar desain atau dipilih oleh hidrologi sebagai parameter desain. Limpasan

diasumsikan mencapai puncaknya pada saat konsentrasi tc ketika seluruh DAS

berkontribusi mengalir di outlet.

Waktu konsentrasi adalah waktu untuk setetes air mengalir dari titik terpencil di daerah

aliran sungai ke tempat tujuan. Sebuah prosedur trial and error dapat digunakan untuk

menentukan waktu kritis konsentrasi di mana ada beberapa jalur aliran yang

dipertimbangkan. Waktu konsentrasi untuk setiap titik dalam sistem drainase adalah

jumlah waktu inlet untuk (waktu yang dibutuhkan untuk aliran dari titik terjauh untuk

mencapai inlet selokan), dan waktu aliran tf di selokan hulu terhubung ke titik terluar:

Tc= to + tf

Persamaan waktu aliran

Dimana

Li adalah panjang i pipa sepanjang jalur aliran, dan

Vi adalah kecepatan aliran dalam pipa.

Waktu inlet, atau waktu konsentrasi untuk kasus tidak ada selokan hulu, dapat diperoleh

dengan pengamatan eksperimental, atau dapat diperkirakan dengan menggunakan

rumus. Ada beberapa rute yang mungkin untuk aliran DAS yang berbeda ; waktu

terlama konsentrasi antara untuk rute yang berbeda diasumsikan kritis waktu


konsentrasi pada daerah drainase.Semua waktu inlet ditentukan atas dasar pengalaman

harus diverifikasi dengan perhitungan aliran langsung.

Area Drainase

Bentuk dan ukuran daerah aliran sungai (DAS) atau sub DAS ditentukan

dengan peta planimeter topografi ( planimetering topographic maps) atau dengan

melakukan survei lapangan dimana dengan mengolah data topografi yang ada atau

dengan peta kontur interval yang untuk membedakan arah aliran. Area drainase

berfungsi memberikan kontribusi ke sistem yang telah didesain dan sub area drainase

berfungsi memberikan kontribusi pada setiap poin inlet yang telah diukur. Outline dari

drainase dapat mengikuti batas air aktual, rata – rata batas tanah komersial yang

digunakan pada desain sanitasi selokan. Pembagian garis inlet dan outline drainase

dipengaruhi oleh beberapoa faktor diantaranya slope trotoar, lokasi downspout dan jalan

bersalpal ataupun tidak beraspal, kualitas rumput, dan masih banyak lagi termasuk

dalam pengaruh urbanisasi

Tabel berikut merupakan rumus rumus yang digubakan untuk menghitung area

drainase menurut berbagai metode dan waktu :


Kapasitas Pipa

Dalam menentukan diameter pipa pembuangan, diameter minimum yang

dibutuhkan dihitung, dan diameter di pasaran yang terbesar mendekati dipilih. Diameter

pipa di pasaran yang tersedia adalah 8, 10, 12, 15, 16, dan 18 in dengan tambahan 3

diantara 18 dan 36 in, dan dengan tambahan 6 diantara 3 ft dan 10 ft.

Ketika desain debit yang masuk ke pipa pembuangan telah dihitung

menggunakan rumus, diameter pipa yang dibutuhkan untuk debit tersebut

ditentukan.Biasanya aliran pipa diasumsikan mengalir secara gravitasi namun tidak

bertekanan, sehingga akapsitas pipa dapat dihitung menggunakan persamaan Manning

atau Darcy-Weisbach untuk aliran saluran terbuka. Untuk persamaan Manning, luas

dirumuskan , dan jari-jari hidrolis Slope

gesekan Sf dibuat sama dengan slope dasar pipa, Sq, dengan asumsi aliran berarutan

(uniform flow) dan debit dihitung untuk aliran pipa penuh

ini adalah penyelesaian untuk diameter

Yang mana Q dalam m3/s, dan D dalam m. Ketika menggunakan unit SI, dengan Q

dalam m3/s dan D dalam m, koefisiennya berubah menjadi 2.16×1.49=3.21


Menggunakan persamaan Darcy-Weisbach, dengan A, R, san Sf untuk persamaan

manning,

Dimana f adalah faktor gesekan darcy-weisbach dan g adalah percepatan gravitasi

merupakan sah untuk konsisten dimensi unit.

Penaksiran Metode Rasional

Metode rasional dikritisi oleh beberapa ahli hidrologi karena pendekatannya

disederhanakan untuk perhitungan debit desain. Namun demikian, metode rasional

masih banyak digunakan untuk desain sistem saluran pembuangan badai di Amerika

Serikat dan negara-negara lain karena kesederhanaannya dan fakta bahwa dimensi yang

diperlukan dari saluran pembuangan badai ditentukan sebagai hasil perhitungan.

Prosedur simulasi aliran lebih realistis melibatkan routing aliran hidrograf

membutuhkan dimensi struktur aliran angkut harus ditentukan. Desain sistem saluran

pembuangan badai yang dihasilkan oleh metode rasional dapat dianggap sebagai desain

awal yang dapat diperiksa oleh routing hidrograf aliran melalui sistem.

Ketidakpastian yang terlibat dalam metode rasional dapat diperiksa oleh

prosedur analisis risiko yang dijelaskan dalam Bab . 13 ( Yen , 1975 ; Yen , et al , 1976;

. Yen , 1978) . Dalam hal ini, pemuatan pada sistem digambarkan dengan rumus

rasional ( 15.1.2 ) dan kapasitas dengan persamaan pipa angkut ( 15.1.5 ) atau ( 15.1.7 ).


Desain intensitas hujannya untuk lokasi ini diberikan ialah i = 120T0,175/(Td+27), dimana i adalah intensitasnya dalam satuan inchi per jam. T adalah waktu baliknya, dan Td adalah durasi dalam menit. Elevasi tanah dalam titik E dan B adalah 498,43 dan 495,55 ft diatas laut. Menggunakan nilai manning dengan n = 0,015. Hitunglah waktu alirannya dalam pipa.

Jawaban:

Waktu konsentrasi untuk aliran memasuki pipa EB hanyalah 10 menit waktu inlet untuk aliran dari sub area tangkapan III menuju titik E. Jadi, Td = 10 menit dan desain intensitas air hujan dengan T = 5 tahun adalah


Desain debit pelimpasannya menggunakan persamaan 15.1.1

Kemiringan dipipa EB adalah perbedaan elevasi dari titik E dan B dipisahkan oleh panjang pipanya: S0 = (498,43 – 495,55)/450 = 0,0064. Pipa yang dibutuhkan dihitung dengan persamaan 15.1.6:

Diameternya kemudian dinaikkan menuju diameter yang ada dipasaran dengan ukuran 1,75 ft atau 21 inchi.

Kecepatan aliran melalui pipa EB ditemukan dengan mengambil nilai nominal diameternya (1,75) dan menganggap pipanya mengalir penuh dengan Q = 10,3 m3/s. Karena, V=Q/A = 10.3/(πx1,752/4) = 4,28 ft/s. Waktu alirannya adalah L/V = 450/4,28 =105 s = 1,75 menit.

Seharusnya dicatat bahwa adanya sedikit kesalahan dalam perhitungan komputasi di waktu aliran yang dikarenakan asumsi bahwa pipa mengalir penuh. Kecepatannya


untuk sebagian aliran sebagian penuh dapat dihitung menggunakan teknik pengulangan Newton dichapter 5 bila diperlukan.

Jawaban: Metode yang sama digunakan seperti Example 15.1.1 untuk pipa, kecuali sekarang waktu konsentrasinya harus memasukkan waktu inlet dan waktu mengalir didalam saluran masuknya. Hasil yang didapat dari Example 15.1.1 untuk pipa EB ditunjukkan ditabel 15.1.4.

Pipa AB.

Pipa ini mengalirkan air dari sub area tangkapan I dan II. Dari tabel 15.1.13. AI = 2 Acre, CI = 0,7 dan waktu inlet adalah tI 5 menit, sementara AII = 3 acre, CII = 0,7 dan tII = 7 menit. Oleh karena itu total area yang masuk ke pipa AB adalah 5 acre dan ∑ CA = CIAI + CIIAII = 0,7x2 + 0,7x3 = 3,5. Waktu konsentrasi yang digunakan adalah 7 menit, yang terbesar dari dua waktu inlet. Kalkulasi untuk diameter dibutuhkan sama seperti


Example 15.1.1: hasilnya ditunjukkan pada tabel 15.1.4. Kalkulasi diameternya adalah 1,94 ft dibulatkan menuju diameter pasaran menjadi 2 ft (24 inchi) untuk pipa AB.

Pipa BC

Pipa ini mengalirkan air dari sub area tangkapan I melalui V: sub area tangkapan I dan II melalui pipa AB, sub area tangkapan III melalui pipa EB dan sub area tangkapan IV dan V secara langsung. Ada empat kemungkinan jalan air mengalir untuk menuju titik B, titik dimana waktu konsentrasinya terbesar dari semua waktu aliran. Waktu aliran untuk aliran pipa AB adalah 7 menit waktu inlet ditambah 1,76 menit waktu mengalir atau 8,76 menit; untuk aliran dari pipa EB adalah 10 menit waktu inlet ditambah 1,75 menit atau 11,75 menit dan kemudian waktu untuk sub area tangkapan IV dan V adalah 10 menit dan 15 menit masing masing. Jadi, waktu konsentrasi untuk pipa BC diambil adalah 15 menit.

Untuk sub area tangkapan I dan II, adalah 3,5, seperti ditunjukkan sebelumnya. Untuk sub area tangkapan III ke V, nilai koefisien limpasannya dan area tangkapannya dapat dilihat pada tabel 15.1.3; dititik C, menggunakan nilai ∑CA = 3,5 + 0,6 x 4 + 0,5 x 5 = 10,8. Melanjutkkan seperti di Example 15.1.1, diameter yang terhitung ialah 2,87 ft, dimana dibulatkan kediameter yang ada dipasaran ialah 3 ft (36 inchi) untuk pipa BC (baris ketiga dari 15.1.4)

Pipa CD

Pipa ini mengalirkan semua ketujuh sub area tangakpan. Menggunakan metode yang sama seperti pipa sebelumnya, waktu konsentrasinya (untuk titik C) ditemukan 15 menit (untuk titik B) ditambah 1,2 menit waktu mengalirnyua di pipa BC atau 16,2 menit dan ∑CA = 15,3. Perhitungan diameter yang terhitung adalah 3,22 ft dibulatkan ke diameter yang ada dipasaran ialah 3,5 ft (42 inchi) (baris keempat ditabel 15.1.4)

Diameter dibutuhkan untuk pipa AB, BC dan CD adalah 21, 36 dan 42 inchi masing masing.


Soal 15.1.1

Diketahui : A = 4 acre

Td = 10 menit

C = 0,6

T = 5

b = h

Ditanya : kapasitas saluran drainase untuk periode ulang 5 tahun

Jawab : i =

=

= 4,3 inch/jam

Q = CiA

= 0,6 x 4,3 x 4

=10,3 cfs

S = (Elevasi awal – Elevasi akhir) / panjang pipa

= (498,43 – 495,55) / 450

= 0,0064

Q =

=

=


10,3 = 7,946 b2

= 7,946 (b10/3(3b)2/3)

b = 1,45 ft

= 17,4 inch

v = Q/A

= 10,3 / bxh

= 10,3 / b2

= 10,3 / 1,452

= 4,9 ft/s

t = L/v

= 450 / 4,9

= 92 s

= 1,53 menit

Resume Afni

Documents

Transcript of Resume Afni