III-1
BBaabb IIIIII
Hasil Analisis HidrologiHasil Analisis Hidrologi
33..11 DDAATTAA KKLLIIMMAATTOOLLOOGGII
Data yang di dapat untuk analisa hujan adalah data hujan harian maksimum dimana
konsultan menemukan 3 (tiga) stasiun hujan yang berdekatan dengan lokasi
pekerjaan. Adapaun stasiun hujan adalah sebagai berikut:
Tabel III.1 Stasiun Hujan Batubassi, Maros, Sulawesi
Selatan
III-2
Tabel III.2 Stasiun Hujan Mallanroe, Soppeng,
Sulawesi Selatan
Tabel III.3 Stasiun Hujan PG. Camming, Bone, Sulawesi
Selatan
III-3
Gambar III-1 Peta Lokasi Stasiun Hujan
Dapat dilihat bahwa berdasarkan kelengkapan data dan posisi stasiun, maka
stasiun Mallanroe, Batubassi dan PG. Camming yang akan dipakai sebagai data
dasar perhitungan hidrologi, karena dengan posisinya yang berada di lokasi
pekerjaan, dianggap paling bisa mewakili dan menggambarkan bagaimana pola
dan intensitas curah hujan di wilayah pekerjaan.
Konsultan juga telah menganalisa awal dengan menggunakan data dari stasiun
yang lain, konsultan mendapatkan nilai error yang melebihi ambang batas sehingga
data tidak bisa terpakai.
33..22 PPEERRHHIITTUUNNGGAANN CCUURRAAHH HHUUJJAANN
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa curah hujan yang dipakai adalah dari 3 (tiga
stasiun saja yaitu stasiun Mallanroe, Batubassi dan PG. Camming, dengan
mempertimbangkan kelengkapan data dan posisi stasiun. Sehingga tahapan
perhitungan curah hujan rata-rata menggunakan metode rata-rata aljabar.
III-4
Tabel III.4 Tabel Curah Hujan Maksimum Rata-Rata dari
Beberapa Stasiun Hujan
33..33 CCUURRAAHH HHUUJJAANN RREENNCCAANNAA
Analisis curah hujan rencana berguna untuk mengetahui besarn curah hujan
maksimum dengan periode ulang tertentu yang berguna dalam perhitungan debit
rencana. Metode yang digunakan untuk perhitungan curah hujan, yaitu cara statistik
atau metode distribusi pada curah hujan harian maksimum rata-rata DAS. Analisis
curah hujan rencana dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa jenis
distribusi diantaranya adalah sebagai berikut:
Metoda Distribusi Normal
Metoda Distribusi Log Normal 2 Parameter
Metode Distribusi Gumbel
Metoda Distribusi Log Pearson Type III
Metoda Distribusi Haspers.
III-5
Metoda yang dipakai nantinya harus ditentukan dengan melihat karakteristik
distribusi hujan daerah setempat. Periode ulang yang akan dihitung pada
masing-masing metode adalah untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, dan 100 tahun.
Uraian masing-masing dari metoda yang dipakai adalah sebagai berikut :
3.3.1 Metoda Distribusi Normal
Merupakan fungsi distribusi kumulatif (CDF) Normal atau dikenal dengan distribusi
Gauss (Gaussian Distribution). Distribusi normal memiliki fungsi kerapatan
probabilitas yang dirumuskan :
F (x)
2
.2
1exp..2.
1
x ; x
Dimana :
dan = parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-
rata dan standar deviasi dari variat.
3.3.2 Metode Log Normal 2 Parameter
Untuk curah hujan rencana yang dihit`ung dengan menggunakan Persamaan Log
Normal 2 Parameter yang digunakan adalah:
log XTR = log οΏ½Μ οΏ½ + k.Slogx
πΆπ =πππππ₯
log οΏ½Μ οΏ½
Slogx = ββ(ππππ₯ Μ β ππππ₯π)2
(πβ1)
log οΏ½Μ οΏ½ = β ππππ₯π
π
Dimana:
XTR = besarnya curah hujan dengan periode ulang t
n = jumlah data
log = curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga
logaritmik
k = faktor frekuensi dari Log Normal 2 parameter, sebagai
fungsi dari koefisien variasi, Cv dan periode ulang t
III-6
Slogx = standard deviasi dari rangkaian data dalam harga
logaritmiknya
Cv = koefisien variasi dari log normal 2 parameter.
3.3.3 Metode Gumbel
Menurut Gumbel, curah hujan untuk perioda ulang tertentu (Tr) dihitung
berdasarkan persamaan sebagai berikut.
x
n
nTR
TR SS
YYXX *
Besarnya koefisien-koefisien di atas dihitung dengan persamaan berikut ini.
TR
TRYTR
1 ln ln
1
1
2
n
XX
S
n
i
i
x
Dimana:
XTR = Curah hujan dengan perioda ulang TR (mm).
X = Curah hujan rata-rata (mm).
TR = Periode ulang.
Yn dan Sn = Konstanta berdasarkan jumlah data yang dianalisis.
SX = Standar deviasi dari Log X.
Hasil analisis frekuensi dapat dilihat pada Tabel berikut.
III-7
Tabel III.5 Nilai Koefisien Yn dan Sn untuk Metode
Gumbel
Sumber : Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Dr. Ir. Suripin M. Eng, 2004
3.3.4 Metode Log Pearson Tipe III
Analisis frekuensi dengan menggunanakan metoda Log Person III menggunanakan
persamaan sebagai berikut.
LogTR SKXLogLog * X TR
Besarnya koefisien-koefisien di atas dihitung dengan persamaan berikut ini.
n
XLogXLog
1
2
log
n
LogXLogXS X
3
3
2 1 LogXSnn
LogXLogXnC
Sampel Yn Sn Sampel Yn Sn Sampel Yn Sn
10 0.4952 0.9496 41 0.5442 1.1436 71 0.5550 1.1854
11 0.4996 0.9676 42 0.5448 1.1458 72 0.5552 1.1873
12 0.5035 0.9833 43 0.5453 1.1480 73 0.5555 1.1881
13 0.5070 0.9971 44 0.5458 1.1499 74 0.5557 1.1890
14 0.5100 1.0095 45 0.5463 1.1519 75 0.5559 1.1898
15 0.5128 1.0206 46 0.5468 1.1538 76 0.5561 1.1906
16 0.5157 1.0316 47 0.5473 1.1557 77 0.5563 1.1915
17 0.5181 1.0411 48 0.5477 1.1574 78 0.5565 1.1923
18 0.5202 1.0493 49 0.5481 1.1590 79 0.5567 1.1930
19 0.5220 1.0565 50 0.5485 1.1607 80 0.5569 1.1938
20 0.5236 1.0628 51 0.5489 1.1623 81 0.5570 1.1945
21 0.5252 1.0696 52 0.5493 1.1638 82 0.5572 1.1953
22 0.5268 1.0754 53 0.5497 1.1658 83 0.5574 1.1959
23 0.5283 1.0811 54 0.5501 1.1667 84 0.5576 1.1967
24 0.5296 1.0864 55 0.5504 1.1681 85 0.5578 1.1973
25 0.5309 1.0915 56 0.5508 1.1696 86 0.5580 1.1987
26 0.5320 1.0861 57 0.5511 1.1708 87 0.5581 1.1987
27 0.5332 1.1004 58 0.5515 1.1721 88 0.5583 1.1994
28 0.5343 1.1047 59 0.5519 1.1734 89 0.5583 1.2001
29 0.5353 1.1086 60 0.5521 1.1747 90 0.5586 1.2007
30 0.5362 1.1124 61 0.5524 1.1759 91 0.5587 1.2013
31 0.5371 1.1159 62 0.5527 1.1770 92 0.5589 1.2020
32 0.5380 1.1193 63 0.5530 1.1782 93 0.5591 1.2026
33 0.5388 1.1226 64 0.5533 1.1793 94 0.5592 1.2032
34 0.5396 1.1255 65 0.5535 1.1803 95 0.5593 1.2038
35 0.5402 1.1287 66 0.5538 1.1814 96 0.5595 1.2044
36 0.5410 1.1313 67 0.5540 1.1824 97 0.5596 1.2049
37 0.5418 1.1339 68 0.5543 1.1834 98 0.5598 1.2055
38 0.5424 1.1363 69 0.5545 1.1844 99 0.5599 1.2060
39 0.5430 1.1388 70 0.5548 1.1854 100 0.5600 1.2065
40 0.5436 1.1413
III-8
Dimana:
XTR = Curah hujan dengan perioda ulang TR (mm).
X = Curah hujan rata-rata (mm).
TR = Periode ulang.
KTR = Faktor frekuensi berdasarkan perioda ulang TR.
C = Koefisien kemencengan, digunakan untuk mencari
besarnya harga KTR.
n = Jumlah data hujan yang ditinjau.
SLog X = Standar deviasi dari Log X.
Tabel III.6 Nilai KTR untuk Metode Pearson Tipe III
III-9
Sumber : Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Dr. Ir. Suripin M. Eng, 2004
Skew RETURN PERIODE(YEAR)
Coef. 2 5 10 25 50 100 200
C' EXCEEDENCE PROBABILITY
Cs' 0.500 0.200 0.100 0.040 0.020 0.010 0.005
-3.0 0.396 0.636 0.666 0.666 0.666 0.667 0.667
-2.9 0.390 0.651 0.681 0.683 0.689 0.690 0.690
-2.8 0.384 0.666 0.702 0.712 0.714 0.714 0.714
-2.7 0.376 0.681 0.747 0.738 0.740 0.740 0.741
-2.6 0.368 0.696 0.771 0.764 0.768 0.769 0.769
-2.5 0.360 0.711 0.795 0.793 0.798 0.799 0.800
-2.4 0.351 0.725 0.819 0.823 0.830 0.832 0.833
-2.3 0.341 0.739 0.844 0.855 0.864 0.867 1.869
-2.2 0.330 0.752 0.869 0.888 0.900 0.905 0.907
-2.1 0.319 0.765 0.895 0.923 0.939 0.946 0.949
-2.0 0.307 0.777 0.920 0.959 0.980 0.990 0.995
-1.9 0.294 0.788 0.945 0.996 1.023 1.038 1.044
-1.8 0.282 0.799 0.970 1.035 1.069 1.087 1.097
-1.7 0.268 0.808 0.884 1.075 1.116 1.140 1.155
-1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197 1.216
-1.5 0.240 0.825 1.018 1.157 1.217 1.256 1.282
-1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.270 1.318 1.351
-1.3 0.210 0.838 1.064 1.240 1.324 1.383 1.424
-1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449 1.501
-1.1 0.180 0.848 1.107 1.324 1.435 1.518 1.581
-1.0 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588 1.664
-0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.660 1.749
-0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733 1.837
-0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806 1.926
-0.6 0.099 0.857 1.200 1.528 1.720 1.880 2.016
-0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.770 1.955 2.108
-0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029 2.201
-0.3 0.500 0.853 1.245 1.643 1.890 2.104 2.294
-0.2 0.033 0.850 1.258 1.680 1.945 2.178 2.388
-0.1 0.017 0.846 1.270 1.716 2.000 2.252 2.482
0.0 0.000 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 2.576
0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.400 2.670
0.2 -0.033 0.830 1.301 1.818 2.159 2.472 2.763
0.3 -0.050 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544 2.856
0.4 -0.066 0.816 1.317 1.880 2.261 2.615 2.949
0.5 -0.083 0.808 1.323 1.910 2.311 2.686 3.041
0.6 -0.099 0.800 1.328 1.939 2.359 2.755 3.132
0.7 -0.116 0.790 1.333 1.967 2.407 2.824 3.223
0.8 -0.132 0.780 1.336 1.993 2.453 2.891 3.301
0.9 -0.148 769.000 1.339 2.018 2.498 2.957 3.401
1.0 -0.164 0.758 1.340 2.043 2.542 3.022 3.489
1.1 -0.180 0.745 1.341 2.066 2.585 3.087 3.575
1.2 -0.195 0.732 1.340 2.087 2.626 3.149 3.661
1.3 -0.210 0.719 1.339 2.108 2.666 3.211 3.745
1.4 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.271 3.828
1.5 -0.240 0.690 1.333 2.146 2.743 3.330 3.910
1.6 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.780 3.388 3.990
1.7 -0.268 0.660 1.324 2.179 2.815 3.444 4.069
1.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.828 3.499 4.147
1.9 -0.282 0.627 1.310 2.207 2.881 3.553 4.223
2.0 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605 4.298
2.1 -0.319 0.592 1.294 2.230 2.942 3.656 4.372
2.2 -0.330 0.574 1.284 2.240 2.970 3.705 4.444
2.3 -0.341 0.555 1.274 2.248 3.997 3.753 4.515
2.4 -0.351 0.537 1.262 2.256 3.023 3.800 4.584
2.5 -0.360 0.518 1.250 2.262 3.048 3.845 4.652
2.6 -0.368 0.799 1.238 2.267 3.017 3.899 4.718
2.8 -0.384 0.460 1.210 2.275 3.114 3.937 4.847
2.8 -0.376 0.479 1.224 2.272 3.093 3.932 4.783
2.9 -0.390 0.440 1.195 2.277 3.134 4.013 4.909
3.0 -0.396 0.420 1.180 2.278 3.152 4.051 4.970
III-10
3.3.5 Distribusi Haspers
Parameter yang digunakan:
1
11
1
m
nT
; 2
22
1
m
nT
2
2
1
1
2
1
RaRRaRSx
Curah Hujan dapat dihitung
SxRaRt
Rt = Curah hujan dangan return periode T tahun
Ra = Curah hujan maksimum rata β rata
Sx = Standart deviasi untuk pengamatan n tahun
R1 = Curah hujan absolut maksimum 1
R2 = Curah hujan absolut maksimum 2
ΞΌ1 = Standard Variable untuk periode ulang R1
ΞΌ 2 = Standard Variable untuk periode ulang R2
m1 & m2 = masing β masing ranking dari curah hujan R1 dan R2
n = jumlah tahun pengamatan
ΞΌ = Standard variable untuk return periode T
III-11
Tabel III.7 Nilai Standard Variable untuk Beberapa
Periode Ulang
Kemudian dari hasil kelima metode analisa frekuensi yang dilakukan, dilakukan uji
kecocokan metode Chi-Square dan metode Smirnov-Kolmogorov untuk
menentukan metode mana yang menghasilkan error terkecil, yang dipilih menjadi
curah hujan rencana yang selanjutnya dipergunakan untuk mencari debit banjir di
lokasi studi. Didapat Metode Normal memepunyai error terkecil, berikut disajikan
hasil rekapitulasi perhitungan hujan rencana.
T ΞΌ T ΞΌ T ΞΌ T ΞΌ
1.00 -1.86 6 0.81 38 2.49 94 3.37
1.01 -1.35 7 0.88 39 2.51 96 3.39
1.02 -1.26 7 0.95 40 2.54 98 3.41
1.03 -1.23 8 1.01 41 2.56 100 3.43
1.04 -1.19 8 1.06 42 2.59 110 3.53
1.05 -1.15 9 1.17 43 2.61 120 3.62
1.06 -1.12 10 1.26 44 2.63 130 3.70
1.08 -1.07 11 1.35 45 2.65 140 3.77
1.10 -1.02 12 1.43 46 2.67 150 3.84
1.15 -0.93 13 1.50 47 2.69 160 3.91
1.20 -0.85 14 1.57 48 2.71 170 3.97
1.25 -0.79 15 1.63 49 2.73 180 4.03
1.30 -0.73 16 1.69 50 2.75 190 4.09
1.35 -0.68 17 1.74 52 2.79 200 4.14
1.40 -0.63 18 1.80 54 2.83 220 4.24
1.50 -0.54 19 1.85 56 2.86 240 4.33
1.60 -0.46 20 1.89 58 2.90 260 4.42
1.70 -0.40 21 1.94 60 2.93 280 4.50
1.80 -0.33 22 1.98 62 2.96 300 4.57
1.90 -0.28 23 2.02 64 2.99 350 4.77
2.00 -0.22 24 2.06 66 3.02 400 4.88
2.20 -0.13 25 2.10 68 3.05 450 5.01
2.40 -0.04 26 2.13 70 3.08 500 5.13
2.60 0.04 27 2.17 72 3.11 600 5.33
2.80 0.11 28 2.19 74 3.13 700 5.51
3.00 0.17 29 2.24 76 3.16 800 5.56
3.20 0.24 30 2.27 78 3.18 900 5.80
3.40 0.29 31 2.30 80 3.21 1000 5.92
3.60 0.34 32 2.33 82 3.23 5000 7.90
3.80 0.39 33 2.36 84 3.26 10000 8.83
4.00 0.44 34 2.39 86 3.28 50000 11.08
4.50 0.55 35 2.41 88 3.30 80000 12.32
5.00 0.64 36 2.44 90 3.33 500000 13.74
5.50 0.73 37 2.47 92 3.35
Sumber: Suripin, 2004
III-12
Tabel III.8 Rekapitulasi Uji Kecocokan Metode Chi-
Square dan Metode Smirnov-Kolmogorov
Dari analisa uji kecocokan di dapat bahwa hasil metoda Normal yang akan di pakai
sebagai perhitungan Curah Hujan rencana karena memiliki deviasi dan error yang
paling kecil dari metode yang lainnya. Berikut rekapitulasi perhiungan Curah Hujan
rencana dengan beragam metode perhitungan pada periode ulang tertentu.
III-13
Tabel III.9 Tabel Hujan Rencana
33..44 DDEEBBIITT BBAANNJJIIRR
Dalam analisa perhitungan debit banjir rencana pada daerah studi, digunakan
beberapa metode yang berlaku saat ini, yaitu :
Metode Rasional
Metode Haspers
Metode Melchior
Metode Weduwen
Hidrograf Satuan
Dalam analisa debit banjir rencana dihitung berdasarkan perkiraan debit dengan
beberapa periode ulang tahunan. Debit rancangan ditetapkan pada posisi rencana
lokasi jembatan untuk masing-masing sungai.
3.4.1 Metode Rasional
Metode Rasional menyatakan bahwa puncak limpasan pada suatu DAS akan
diperoleh pada intensitas hujan maksimum yang lamanya sama dengan waktu
konsentrasi (Tc). Waktu konsentrasi adalah lamanya waktu yang diperlukan untuk
pengaliran air dari yang paling ujung dari suatu DAS sampai ke outlet.
Metode Rational dalam bentuk rumus adalah sebagai berikut:
Q = πΆ Γ πΌ Γ π΄
3.6
Dimana :
Q = Debit Puncak banjir (m3/dt)
C = Koefisien Limpasan (0 < C < 1)
III-14
I = Intensitas hujan maksimum dengan lama hujan sama
dengan waktu konsentrasi (mm/jam)
A = Luas DAS (km2)
Untuk pendugaan intensitas hujan dengan lama hujan kurang dari 24 jam,
digunakan rumus empirik dari dr. Mononobe :
It =
3/224
24
T
Rt
dengan :
It = Intensitas hujan dengan t jam (mm/jam),
R24 = Maksimum hujan 24 jam (mm).
T = (0.87 Γ πΏ2
1000 Γπ)
0.385
= Lama waktu curah hujan/ lama waktu konsentrasi aliran
(jam).
3.4.2 Metoda Haspers
Dasar dari metoda ini sama dengan Metoda Melchior dan Weduwen, yaitu rumus
Rational, dalam bentuk rumus adalah sebagai berikut :
Q = ..qn.A
dimana :
= Run off coefisien. = 1 + 0.012Γπ΄0.70
1 + 0.075Γπ΄0.70
= Reduction coefisien; 1
π½= 1 +
π‘+3.70Γ10β0.40π‘
π‘2+15Γ
π΄0.75
12
qn = Hujan maksimum (m3/km2/det) = π‘Γπ π
3.6Γπ‘
t = Lamaya curah hujan = 0.10 Γ πΏ0.80 Γ πβ0.30
L = Panjang sungai (km)
i = Kemiringan sungai
Rn = π‘Γπ π‘
π‘+1
Rt = Curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu (mm)
III-15
A = Luas Catchment Area (km2)
Q = Debit maksimum (m3/det)
3.4.3 Metode Melchior
Untuk menghitung besarnya debit dengan metode Melchior digunakan persamaan
sebagai berikut :
Q = ..I.A
dimana :
= Run off coefisien, Melchior menetapkan antara 0.42 β 0.62.
= Reduction coefisien = π½1 Γ π½2
F = 1970
π½1β0.12β 3960 + (1720 Γ π½1)
= Luas elips yang mengelilingi daerah aliran sungai dengan
sumbu panjang βaβ tidak lebih dari 1.50 kali pendek βbβ.
Besaran F dinyatakan dalam km2, dan nilainya > luas
daerah pengaliran A.
π½2 = Ditentukan berdasarkan hubungan antara F dan lama
hujan, lihat tabel berikut:
Tabel III.10 Presentase π·π menurut Melchior
I = Intensitas hujan (m3/km2/det) = 10Γπ½Γπ 24
36Γπ‘π
tc = Waktu konsentrasi (jam) = 10ΓπΏ
36Γπ
V = Kecepatan aliran (m/s) = 1.31 Γ (π Γ π2)0.2
S = Kemiringan sungai = π»
πΏ
F
(Km2) 1 2 3 4 5 6 8 10 12 16 24
0 44 64 80 89 92 92 93 94 95 96 100
10 37 57 70 80 82 84 87 90 91 95 100
50 29 45 57 66 70 74 79 83 88 94 100
300 20 33 43 52 57 61 59 77 85 93 100
~ 12 23 32 42 50 54 66 74 83 92 100
Sumber: Subarkah 1980
Lama Hujan, t (jam)
III-16
H = Beda tinggi antara tinggi titik pengamatan dan titik terjauh
sungai (m)
L = Panjang sungai utama (m)
A = Luas Catchment Area (km2)
Q = Debit maksimum (m3/det)
3.4.4 Metode Weduwen
Metode ini digunakan untuk memperkirakan debit banjir rencana untuk daerah aliran
sungai yang luasnya <100 Km2.
Dasar dari metode ini sama dengan metode Melchior, yaitu Rasional, digambarkan
dalam bentuk yang kita kenal sebagai rumus :
Q = ..I.A
dimana :
= Run off coefisien = 1 β4.10
1+7
= Reduction coefisien = 120+
π‘+1
π‘+9Γπ΄
120+π΄
I = Intensitas hujan ( m3/km2/dt) = 7.74
π‘+1.45
t = Lamanya hujan (jam) = 0.476Γπ΄3/8
(πΌΓπ½ΓπΌ)1/8Γπ1/4
S = Kemiringan sungai
A = Luas Catchment (km2)
Q = Debit maksimum (m3/dt)
3.4.5 Hidrograf Satuan
Adalah hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh
hujan efektif yang terjadi merata di seluruhDAS dengan intensitas tetap dalam satu
satuan waktu tertentu.
Untuk memperoleh hidrograf satuan dalam suatu kasus banjir, maka diperlukan
data sebagai berikut:
Rekaman AWLR
Pengukuran debit yang cukup
Data hujan biasa (manual)
III-17
Data hujan otomatis
Maka dari itu untuk mendapatkan suatu hidrograf satuan pada suatu daerah
sebenarnya sangat sulit, karena ketersediaan data biasanya tidak dapat terpenuhi.
Oleh karena itu dikembangkan suatu cara untuk mendapatkan hidrograf satuan
tanpa
mempergunakan data tersebut di atas, biasanya disebut hidrograf satuan sintetik.
Banyak metode telah dikembangkan seperti hidrograf satuan sintetik F.F. Snyner,
Nakayashu, HSS Gama I dan lain sebagainya.
33..55 AANNAALLIISSAA LLOOKKAASSII JJPPLL 2211
3.5.1 Perhitungan Debit Banjir JPL 21
Untuk menghitung debit rencana, perlu dikaji terlebih dahulu lokasi yang ditinjau
terutama luasan Daerah Aliran Sungai (DAS). Lokasi kajian adalah sungai yang
berada dekat dengan lokasi rencana jembatan KA JPL 21, dimana menurut
keterangan penduduk setempat ketika hujan besar sering terjadi banjir, bahkan
sampai menggenangi badan jalan dimana rencana jembatan KA JPL 21 akan
dibangun. Sehingga kemungkinan kedepan badan jalan akan dinaikkan elevasinya
harus diperhitungkan ketika membangun dan mendesain elevasi jembatan KA
JPL 21.
Gambar III-2 Lokasi Kajian dan Luasan Daerah Aliran
Sungai (3302.15 Ha)
III-18
Gambar III-3 Lokasi Pekerjaan JPL 21
JPL 21
III-19
Berdasarkan ketersediaan data maka debit banjir rencana ditetapkan
menggunakan metode Rasional. Sebelum itu dihitung angka intensitas hujan
dengan metode Mononobe.
dan
dimana:
I = Intensitas hujan (mm/jam)
t = Lamanya hujan (jam)
tc = Waktu konsentrasi (jam)
L = Panjang DAS (km)
S = Kemiringan rata-rata memanjang sungai
Rt = Curah hujan (mm)
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel III.11 Hasil Perhitungan Intensitas Hujan di Lokasi
JPL 21
Langkah selanjutnya menghitung debit banjir rencana dengan menggunakan
persamaan Rasional.
3
2
24
24
t
RtI
385,02
1000
87,0
S
Ltc
Rt (mm)Intensitas
Hujan
104.19 30.33
126.58 36.84
138.31 40.26
149.73 43.58
158.83 46.23
166.30 48.40
186.56 54.30Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan
Periode Ulang
R2
R5
R10
R25
R50
R100
R1000
III-20
Tabel III.12 Hasil Perhitungan Debit Bajir Metode
Rasional Lokasi JPL 21
3.5.2 Perhitungan Hidrolika
Analisis hidrolika sungai dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas alur sungai
pada kondisi sekarang terhadap banjir rencana dan profil muka air banjir sepanjang
alur yang ditinjau. Salah satu hasil perhitungan kapasitas alur adalah nilai kapasitas
sungai (bank full capacity). Salah satu pendekatan dalam perhitungan hidraulik
sungai adalah dengan menggunakan rumus Manning yang menganggap aliran
sungai adalah aliran tetap sebagai berikut :
V = 1
πΓ π 2/3 Γ πΌ1/2
V = π
π΄
R = π΄
π
A = (b + mh)h
P = π + 2β Γ βπ2 + 1
Dimana :
V = Kecepatan Aliran, m/det.
Q = debit, m3/det.
A = luas potongan melintang aliran, m2
R = jari-jari hidraulis, m
P = Keliling basah, m
b = lebar dasar sungai, m
h = tinggi air, m
Intensitas
Hujan
(mm/jam)
Koefisien
Pengaliran
(C)
Luas
Catchment
Area (A)
(Ha)
Debit Banjir
(Q) (m3/det)
30.33 0.63 3302.15 175.42
36.84 0.63 3302.15 213.06
40.26 0.63 3302.15 232.84
43.58 0.63 3302.15 252.04
46.23 0.63 3302.15 267.37
48.40 0.63 3302.15 279.92
54.30 0.63 3302.15 314.04
Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan
Periode Ulang
R2
R5
R10
R25
R50
R100
R1000
III-21
I = kemiringan energi
n = koefisien kekasaran Manning
m = kemiringan talud (1V : mH)
Perhitungan tinggi muka air pada setiap penampang dilakukan dengan methode
Standard Step Method.
Gambar III-4 Ilustrasi Perhitungan Muka Air Sungai
Dimana:
π1 = π1 + π§1 = π1 + ππ. βπ + π§2
π2 = π2 + π§2
Kehilangan energi akibat gesekan :
βπ = ππ. βπ
βπ =1
2(ππ1 + ππ2). βπ
ππ . βπ + π1 + πΌ1π1
2
2π= ππ . βπ + π2 + πΌ2
π22
2π
π1 + πΌ1π1
2
2π= π2 + πΌ2
π22
2π+ βπ + βπ
βπ = π (πΌπ2
2π)
Besar βπ adalah fungsi dari perubahan tinggi energi (πΌπ2
2π), pada saluran prismatik
besar βπ= 0. Tinggi energi pada penampang saluran yang ditinjau :
III-22
π»1 = π1 + πΌ1π1
2
2π dan
π»2 = π2 + πΌ2π2
2
2π
maka:
π»1 = π»2 + βπ + βπ
Z = elevasi muka air
X = jarak penampang yang ditinjau
Y = dalamnya air
A = luas penampang
V = kecepatan aliran rata-rata
πΌπ2
2π = tinggi kecepatan
H = tinggi energi
S = kemiringan
βπ = kehilangan energi karena kemiringan
βπ = kehilangan energi karena kecepatan aliran
Pada kondisi sebenarnya, penampang sungai tidak prismatis dan bahkan sangat
beragam bentuknya. Analisis profil aliran, disamping menggunakan pendekatan
aliran tunak (steady flow) seperti uraian di atas juga akan dilakukan analisis dengan
pendekatan aliran tidak tunak (unsteady flow). Analisis profil muka air dengan
pendekatan aliran tidak tunak adalah karena salah satu hal yang mempengaruhi
muka air adalah besaran aliran yang tidak konstan dalam dimensi waktu.
Namun, dalam kasus ini dengan keterbatasan data perhitungan profil muka air
dilakukan dengan asusmsi kondisi tunak, dan menggunakan bantuan paket
program HEC-RAS (Hydraulic Engineering Center - River Analysis System dari US
Army Corps of Engineers).
Penyusunan model hidrolis sungai dengan menggunakan data hasil pengukuran
penampang sungai yang dilaksanakan oleh Konsultan.
3.5.2.1 Tinjauan Umum Model
Program HEC-RAS merupakan program yang dikeluarkan oleh U.S. Army Corps of
Engineers. Program HEC-RAS sendiri dikembangkan oleh The Hydrologic
III-23
Engineering Center (HEC), yang merupakan bagian dari U.S. Army Corps of
Engineers.
Program dengan versi yang terbaru ini dapat menangani jaringan saluran air secara
penuh dengan memodelkan aliran subkritis, superkritis dan aliran mixed untuk
kalkulasi aliran tunak. Perhitungan dasarnya mengikuti prosedur pemecahan
kalkulasi energi aliran satu dimensi. Kehilangan energi dievaluasikan terhadap friksi
yang terjadi pada saat pengaliran (persamaan manning), kontraksi dan ekspansi
saluran (dengan koefisiennya yang dikalikan dengan kecepatan alir).
Persamaan momentum digunakan saat situasi dimana profil muka air secara cepat
bervariasi. Situasi ini termasuk perhitungan mixed flow regime (misalnya loncatan
hidrolik), perhitungan pada hidrolika aliran melintasi jembatan dan perhitungan
pada junction (pertemuan dan perpisahan dua atau lebih saluran). Selanjutnya
perhitungan juga bisa dilakukan terhadap talang air, gorong-gorong, pompa air dan
struktur bangunan air lainnya termasuk perhitungan aliran dengan saluran tertutup
es.
Program HEC-RAS menggunakan pengaturan data dimana dengan data geometri
yang sama bisa dilakukan kalkulasi data aliran yang berbeda-beda, begitu juga
sebaliknya. Data geometri terdiri dari lay out pemodelan disertai cross section untuk
saluran-saluran yang dijadikan model. Bangunan-bangunan air serta storage area
berada dalam masukan data geometri pemodelan. Data aliran ditempatkan terpisah
dengan data geometri. Data aliran bisa dipakai salah satu diantara data aliran tunak
dan data aliran tak tunak. Setiap data aliran tersebut mengharuskan diisinya
besaran boundary condition dan initial condition yang sesuai agar pemodelan bisa
dijalankan.
Bentuk hidrograf hanya bisa diisikan pada data aliran tak tunak. Selanjutnya bisa
dilakukan kalkulasi dengan membuat rencana komputasi. Rencana komputasi
harus terdiri dari satu data geometri dan satu data aliran.
3.5.2.2 Masukkan Untuk Pemodelan
Setiap data yang berhubungan dengan kondisi kajian sudah tentu merupakan
bahan masukan pada pemodelan. Program yang digunakan hanya menggunakan
kejadian hidrologi dan kejadian hidrolika yang berpengaruh besar pada
III-24
perhitungan. Pemodelan yang dibuat tidak memperhitungkan besarnya evaporasi
dan rembesan mengingat kecilnya daerah tinjauan sehingga pengaruh evaporasi
dan rembesan diperkirakan sangat kecil.
Data-data yang paling penting untuk melakukan pemodelan kali ini adalah data
geometri daerah kajian dan data perhitungan hidrologi pada lokasi tertentu sebagai
syarat batas. Data geometri untuk model saluran dan bangunan air menggunakan
data hasil pengukuran dan data ketinggian elevasi. Data perhitungan hidrologi
berupa data debit banjir dengan beberapa periode ulang.
Pemodelan dibuat dengan memanfaatkan data debit banjir hasil perhitungan
dengan persamaan Rasional. Data elevasi muka air yang tercatat adalah data
elevasi muka air pada tiap segmen atau cross section yang diamati.
3.5.2.3 Data Geometri
Input data yang dilakukan adalah menggambarkan profil aliran yang akan
dimodelkan dan memasukkan data cross section pada masing-masing saluran.
Langkah selanjutnya adalah memasukkan data geometri dari potongan melintang.
Contoh masukan data potongan melintang saluran yang dimodelkan adalah
sebagai berikut :
Gambar III-5 Contoh Input Data Cross Section
Pemodelan Penampang Sungai
III-25
3.5.2.4 Koefisien Kekasaran Saluran/ Sungai
Koefisien kekasaran saluran adalah suatu besaran yang merepresentasikan nilai
hambatan dalam suatu aliran. Nilai hambatan ini ditentukan dengan memperhatikan
faktor-faktor yang mempengaruhi nilai kekasaran saluran seperti faktor kekasaran
permukaan, tumbuhan, ketidakteraturan saluran, trase saluran, pengendapan dan
penggerusan saluran, ukuran dan bentuk saluran. Besar nilai koefisien kekasaran
berdasarkan tabel yang disusun oleh Ven Te Chow (1959).
3.5.2.5 Koefisien Kontraksi dan Ekspansi
Koefisien kontraksi dan ekspansi digunakan untuk memperkirakan besarnya
kehilangan energi (energy loss) yang disebabkan kontraksi dan ekspansi aliran.
Besarnya nilai koefisien ini berdasarkan perubahan tinggi kecepatan dari suatu
cross section sampai cross section selanjutnya. Dalam pemodelan ini besarnya
koefisien kontraksi dan ekspansi adalah sebesar 0,1 dan 0,3.
3.5.2.6 Kondisi Batas
Kondisi batas adalah untuk merepresentasikan masukan yang akan diperhitungkan
dalam penggunaan model hidrolis. Kondisi batas hulu model untuk nilai masukan
yang akan disimulasikan. Fasilitas masukan yang disediakan oleh HEC-RAS untuk
batas hulu adalah hidrograf banjir, fluktuasi muka air atau gabungan keduanya
menurut waktu yang akan dimodelkan, atau kondisi batas dapat dispesifikasikan
sebagai berikut:
Tinggi muka air dan debit, dapat dalam bentuk konstan maupun berubah
menurut urutan waktu.
Aliran tambahan kedalam jaringan saluran, dapat dispesifikasikan sebagai
debit yang berubah menurut waktu atau berupa hubungan antara curah hujan
dan aliran permukaan (run-off).
Hubungan debit dengan tinggi muka air (rating curve) dalam bentuk tabel.
Kondisi batas hulu yang digunakan pada pemodelan ini diperoleh dari hasil analisis
hidrologi berupa debit banjir rencana. Input data kondisi batas dapat dilihat pada
gambar-gambar berikut ini.
III-26
Gambar III-6 Contoh Input Data Aliran Tunak (Steady
Flow)
3.5.2.7 Analisa Model
Kemudian dilakukan analisa dengan me-running tombol steady flow analysis, yang
akan mendapatkan tinggi muka air akibat debit yang telah dimasukan ke dalam
data.
Gambar III-7 Kotak Dialog Utama Program HEC-RAS
III-27
Gambar III-8 Hasil Analisis Ketinggian Saluran Pada
Penampang Sungai (Mengalami Banjir sampai Elevasi
6.50 m)
III-28
Gambar III-9 Peta Genangan di Lokasi Pekerjaan
III-29
33..66 AANNAALLIISSAA LLOOKKAASSII JJPPLL 111166
3.6.1 Perhitungan Debit Banjir
Untuk lokasi ini yang ditinjau adalah air hujan yang dialirkan di saluran samping rel KA,
dimana daerah tangkapan hujan hanya mencakup daerah yang dengan kemungkinan
besar akan mengalir ke arah rel KA. Dengan menggunakan data topografi hasil
pengukuran lapangan dan dibantu dengan gambar dari aplikasi Google Earth, maka
luasan tangkapan sungai adalah seperti yang dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar III-10 Lokasi Pekerjaan JPL-116 dengan Luas
Daerah Tangkapan Hujan 8.86 Ha
Luas daerah tangkapan
hujan 8.86 Ha
III-30
Gambar III-11 Topografi Lokasi Pekerjaan JPL 116 dengan
Batas Daerah Tangkapan Hujan 8.86 Ha
JPL 116
III-31
Berdasarkan ketersediaan data maka debit banjir rencana ditetapkan menggunakan
metode Rasional. Sebelum itu dihitung angka intensitas hujan dengan metode
Mononobe.
dan
dimana:
I = Intensitas hujan (mm/jam)
t = Lamanya hujan (jam)
tc = Waktu konsentrasi (jam)
L = Panjang DAS (km)
S = Kemiringan rata-rata memanjang sungai
Rt = Curah hujan (mm)
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel III.13 Hasil Perhitungan Intensitas Hujan di Lokasi
JPL 116
Langkah selanjutnya menghitung debit banjir rencana dengan menggunakan
persamaan Rasional.
3
2
24
24
t
RtI
385,02
1000
87,0
S
Ltc
Rt (mm)Intensitas
Hujan
104.19 157.34
126.58 191.15
138.31 208.86
149.73 226.10
158.83 239.85
166.30 251.12
186.56 281.71
Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan
Periode Ulang
R2
R5
R10
R25
R50
R100
R1000
III-32
Tabel III.14 Hasil Perhitungan Debit Bajir Metode Rasional
di Lokasi JPL 116
3.6.2 Perhitungan Hidrolika
Analisis hidrolika sungai dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas alur sungai pada
kondisi sekarang terhadap banjir rencana dan profil muka air banjir sepanjang alur
yang ditinjau. Salah satu hasil perhitungan kapasitas alur adalah nilai kapasitas sungai
(bank full capacity). Salah satu pendekatan dalam perhitungan hidraulik sungai adalah
dengan menggunakan rumus Manning yang menganggap aliran sungai adalah aliran
tetap sebagai berikut :
V = 1
πΓ π 2/3 Γ πΌ1/2
V = π
π΄
R = π΄
π
A = (b + mh)h
P = π + 2β Γ βπ2 + 1
Dimana :
V = Kecepatan Aliran, m/det.
Q = debit, m3/det.
A = luas potongan melintang aliran, m2
R = jari-jari hidraulis, m
P = Keliling basah, m
b = lebar dasar sungai, m
Intensitas
Hujan
(mm/jam)
Koefisien
Pengaliran
(C)
Luas
Catchment
Area (A)
(Ha)
Debit Banjir
(Q) (m3/det)
157.34 0.67 8.86 2.60
191.15 0.67 8.86 3.16
208.86 0.67 8.86 3.45
226.10 0.67 8.86 3.74
239.85 0.67 8.86 3.96
251.12 0.67 8.86 4.15
281.71 0.67 8.86 4.65
Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan
Periode Ulang
R2
R1000
R5
R10
R25
R50
R100
III-33
h = tinggi air, m
I = kemiringan energi
n = koefisien kekasaran Manning
m = kemiringan talud (1V : mH)
Dengan persamaan debit metode Rasional:
Q = 0,00278 . C.I.A
Dimana:
Q = Debit banjir rancangan (m3/det)
C = Koefisien pengaliran
I = Intensitas hujan (mm/jam)
A = Luas DAS (Ha)
Saluran direncanakan menggunakan penampang trapesium dimana penampang
ekonomis trapesium kemiringan talud ditentukan m = 1
β3 = 0.58. dan b = h, dengan
mensubsitusikan konstanta tersebut pada persamaan debit dan kecepatan Manning
maka didapat:
h = (πΓπ
0.9Γβπ)
3/8
Dengan memasukkan debit dengan perioda ulang tertentu akan didapat penampang
yang diperlukan. Selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel III.15 Perhitungan Dimensi Saluran dengan
Penampang Trapesium
Debit Banjir
(Q) (m3/det)
Koefisien
Kekasaran
(n)
Kemiringan
Saluran
Tinggi
Penampang
Basah
Saluran (m)
Lebar
Penampang
Basah
Saluran (m)
Kemiringan
Talud
Luas
Penampang
Basah Saluran
(m2)
2.60 0.025 0.02941 0.73 0.73 0.58 0.84
3.16 0.025 0.02941 0.78 0.78 0.58 0.96
3.45 0.025 0.02941 0.81 0.81 0.58 1.04
3.74 0.025 0.02941 0.83 0.83 0.58 1.09
3.96 0.025 0.02941 0.85 0.85 0.58 1.14
4.15 0.025 0.02941 0.87 0.87 0.58 1.20
4.65 0.025 0.02941 0.90 0.90 0.58 1.28
Sumber: Hasil Analisis & Perhitungan Konsultan pembulatan pembulatan
R25
R50
R100
R1000
Periode Ulang
R2
R5
R10
III-34
Dengan menggunakan debit periode ulang 50 tahunan, maka dimensi minimum
penampang trapesium yang digunakan adalah b = 0.85 m; h = 0.85 m dengan
kemiringan talud m = 0.58 dengan freeboard f = 0.15 m.
Gambar III-12Penampang Minimum Saluran Drainase di
Samping Rel KA Lokasi JPL 116
0.8
5
0.58
1
0.85
0.1
5
Top Related