Banjir Rancangan Non Hidrograf

1

Jurusan Teknik Pengairan-FTUB

Jurusan Teknik Pengairan, FTUB

2013


� Tujuan penerapan : untuk menentukan debitbanjir rancangan (Qrancangan)

� Debit yang dihasilkan : hanya Qpuncak (NonHidrograf)

� Syarat : cocok diterapkan pada DAS ≤ 60 km2

Qp (debit banjir rancangan)

2


Jika turun hujan sebesar 1 mm/jam selama 1 jam pada DAS seluas 1 km2 pada permukaan yang licin (C =1) � terjadi Qbanjir sebesar 0,278 m3/dt.

1. Hujan yang turun di DAS diasumsikan memiliki keseragamandalam distribusi ruang dan waktu

2. Debit puncak (Qp) akibat hujan dengan intensitas I, berlangsung selama waktu konsentrasi (Tc) atau lebih lama

3. Qp punya hubungan linier dengan Tc


‒ Untuk Luas DAS (A) dalam km2

Q = 0,278 C . I . A

‒ Untuk Luas DAS (A) dalam haQ = 0,00278 C . I . A

dengan:Q = debit banjir rancangan (m3/dt)C = koefisien pengaliranI = Intensitas hujan (mm/jam)A = Luas DAS (km2 atau ha)

3


Untuk daerah pengaliran lebih dari 0,8 km2 ,

digunakan rumus Metode RasionalModifikasi :

dengan :

Cs = koefisien tampungan

つづくつづくつづくつづく


� Intensitas curah hujan (I) : “besarnya curah hujan

dalam periode tertentu (satuan: mm/jam)”

dengan:

R24 = total hujan yang turun dalam 24 jam (mm)

I = intensitas hujan rancangan (mm/jam)

Tc = waktu konsentrasi (jam)

� Untuk mendapatkan intensitas hujan (I) selama waktu konsentrasi (Tc) digunakan rumus Mononobe :

4


dengan :

Tc = waktu konsentrasi (jam) = To + Td

Td = waktu pengaliran atau drain flow time (jam)



� Waktu konsentrasi (Tc) adalah waktu yang diperlukan air untuk mengalir dari suatu titik terjauh pada suatu DAS hingga titik pengamatan aliran (outlet).

� Waktu konsentrasi (Tc) terdiri dari 2 (dua) bagian yaitu:

a) waktu yang diperlukan air larian sampai ke sungai terdekat (To) ------ di lahan (fase lahan)

b) waktu yang diperlukan aliran air sungai sampai ke lokasi pengamatan (Td) ------ di badan sungai (fase

saluran)

5


Td

Outlet sungai/Titik pengamatan (AWLR)

Td

T0



dengan :L = Panjang pengaliran di atas permukaan lahan

(m)n = angka kekasaran ManningS = kemiringan lahan

⌦ To merupakan waktu aliran air permukaan (runoff)untuk mengalir melalui permukaan tanah kesaluran/sungai terdekat

⌦ Rumus waktu konsentrasi : Tc = To + Td


6


� Jika parameter-parameter hidrolik aliran tsb sulit ditentukan maka Td dapat diperkirakan dengan menggunakan kecepatan aliran :

� Td merupakan waktu aliran dimana air jatuhpertama kali pada badan air di sungai/saluran ke outlet pengamatan/tinjauan



dengan :

Ls = Panjang pengaliran didalam saluran/sungai (m)v = Kecepatan aliran rerata (m/dt), bila dirumuskan

adalah:

☯ Untuk permukaan tertutup (Paved),

v = 4.918.S0.5

☯ Untuk permukaan tidak tertutup (Unpaved)

v = 6.196.S0.5

Ket. S = slope dasar saluran/sungai (m)


7


dimana :

Tc : waktu konsentrasi (jam)

L : panjang aliran (km)

S : kemiringan rerata

a. Rumus Kirpich:

b. Cara Mc. Dermott

Tc = 0,76 A0,38

dengan :Tc = waktu konsentrasi banjir (menit)A = luas DAS (km2)


‒ Koefisien pengaliran (C)“perbandingan antara jumlah air yang mengalir di permukaan akibat hujan (limpasan) pada suatu daerah dengan jumlah curah hujan yang turun di daerah tersebut”

‒ Rumus :

8


Dimana:

Cm = koefisien pengaliran rata-rata

Ai = luas daerah dari masing-masing tata guna tanah

Ci = koefisien pengaliranmasing-masing tata gunatanah

n = banyaknya jenispenggunaan tanah dalamsuatu daerahpengaliran

AA = 50 km2

AB = 37 km2

AC = 41 km2

AD = 20 km2

Pemukiman

Kebun

Sawah

Lahan terbuka (CD)

(CB) (CC)

(CA)



16

9


Tata guna lahan Koefisien Limpasan

- Perumputan

1. Tanah pasir, slope 2%

2. tanah pasir, slope 2 – 7%

3. tanah pasir, slope 7%

- Bisnis

1. Pusat kota

2. Daerah pinggiran

- Perumahan

1. Kepadatan 20 rumah/ha

2. Kepadatan 20 – 60 rumah/ha

3. Kepadatan 60 – 160

rumah/ha

- Daerah industri

1. Industri ringan

2. Industri berat

- Daerah pertanian

- Daerah perkebunan

- Tanah/kuburan

- Tempat bermain

- Jalan aspal

- Jalan beton

- Jalan batu

0,05 – 0,10

0,10 – 0,15

0,15 – 0,20

0,75 – 0,95

0,50 – 0,70

0,50 – 0,60

0,60 – 0,80

0,70 – 0,90

0,50 – 0,80

0,60 – 0,90

0,45 – 0,55

0,20 – 0,30

0,10 – 0,25

0,20 – 0,35

0,70 – 0,95

0,80 – 0,95

0,70 – 0,85


Sumber : Joesron Loebis,1987

10


Jenis Permukaan/tata guna tanah Koefisien Pengaliran- Perumputan

1. Tanah pasir, slope 2%2. tanah pasir, slope 2 – 7%3. tanah pasir, slope 7%

- Bisnis1. Pusat kota2. Daerah pinggiran

- Perumahan1. Kepadatan 20 rumah/ha2. Kepadatan 20 – 60 rumah/ha3. Kepadatan 60 – 160 rumah/ha

- Daerah industri1. Industri ringan2. Industri berat

- Daerah pertanian- Daerah perkebunan- Tanah/kuburan- Tempat bermain- Jalan aspal- Jalan beton- Jalan batu

0,05 – 0,10

0,10 – 0,15

0,15 – 0,20

0,75 – 0,95

0,50 – 0,70

0,50 – 0,60

0,60 – 0,80

0,70 – 0,90

0,50 – 0,80

0,60 – 0,90

0,45 – 0,55

0,20 – 0,30

0,10 – 0,25

0,20 – 0,35

0,70 – 0,95

0,80 – 0,95

0,70 – 0,85


KarakteristikTanah

Tata Guna LahanKoefisien

Limpasan (C)

Campuran pasir Campurankerikil

Geluh dan sejenisnya

Lempung dan sejenisnya

PertanianPadang rumputHutanPertanianPadang rumputHutanPertanianPadang rumputHutan

0,200,150,100,400,350,300,500,450,40

11


Data Curah Hujan Daerah Harian Maksimum (R24 Maks)

Tahun R24 maks (mm) Tahun R24 maks (mm)

1955

1956

1957

1958

1959

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

1970

1971

93,90

61,65

72,73

87,62

59,72

72,27

54,94

61,37

76,06

107,40

58,04

73,33

41,03

74,86

80,66

76,40

42,11

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

60,11

64,66

82,51

59,01

40,83

59,11

68,70

50,84

53,56

60,32

81,93

97,17

70,55

103,30

50,56

68,14


Luas DAS : 82,75 km2

Penggunaan Lahan Luas (km2)

PerumahanIndustri BeratRerumputanTanah Pertanian

30,7018,829,9223,31

Tabel. Penggunaan lahan di DAS


12


Tahun R24 maks Log R24

(mm)

[Log R24 -Log

R24rerata]3

1955 93.90 1.97 0.0036

1956 61.65 1.79 0.0000

1957 72.73 1.86 0.0001

1958 87.62 1.94 0.0018

1959 59.72 1.78 -0.0001

1960 72.27 1.86 0.0001

1961 54.94 1.74 -0.0005

1962 61.37 1.79 0.0000

1963 76.06 1.88 0.0002

1964 107.40 2.03 0.0094

1. MenghitungR24 dengankala ulang 5 tahun(Metode Log Pearson III)

R24 : Curah Hujan harian (mm)


Lanjutan Tabel……

Tahun R24 maks

(mm)

Log R24

(mm)

[Log R24 -Log R24rerata]3

1965 58.04 1.76 -0.0002

1966 73.33 1.87 0.0001

1967 41.03 1.61 -0.0089

1968 74.86 1.87 0.0002

1969 80.66 1.91 0.0007

1970 76.40 1.88 0.0003

1971 42.11 1.62 -0.0075

1972 60.11 1.78 -0.0001

1973 64.66 1.81 0.0000

1974 82.51 1.92 0.0009

1975 59.01 1.77 -0.0001

13


TahunR24

maksLog R24

(mm)

[Log R24 -Log

R24rerata]3

1975 59.01 1.77 -0.0001

1976 40.83 1.61 -0.0091

1977 59.11 1.77 -0.0001

1978 68.70 1.84 0.0000

1979 50.84 1.71 -0.0015

1980 53.56 1.73 -0.0008

1981 60.32 1.78 -0.0001

1982 81.93 1.91 0.0008

1983 97.17 1.99 0.0047

Lanjutan Tabel……


‒ Rerata log R24 = 1.82

‒ Standar deviasi (Sd) = 0.107

‒ Jumlah data (n) = 29

‒ Σ[log R24-log R24 rerata]3 = -0.0062

‒ Koefisien kepencengan (Cs) = -0.194

Hasil perhitungan parameter Log Pearson III :

14


☺ Untuk Tr = 5 tahun, probabilitas terjadi = (1/5) x 100% = 20%

� Untuk Tr = 5 tahun dan Gs = -0,19355, dari tabel Distribusi Pearson III, didapat K = 0.85

Sehingga :

log R24 (5 th) = log R24 rerata + K.Sd= 1,82 + 0,85 x 0,107= 1.91= 81.48 mm

Jadi hujan dengan kala ulang 5 th = 81.48 mm


�Menghitung C:

Penggunaan Luas Nilai C Luas x C

lahan (km2)

(1) (2) (3) (4)

diketahui diketahui dari tabel (2) x (3)

Perumahan 30.70 0.50 15.35

Industri berat 18.82 0.60 11.29

Rerumputan 9.92 0.15 1.49

Tnh Pertanian 23.31 0.20 4.66

Total 82.75 32.79

Nilai C = 32.79/82.75= 0.4

15


� Menghitung I dengan rumus Mononobe

I = R24/24 (24/Tc)2/3 � Tc diperkirakan 6 jam

= (81,48/24)* (24/6)2/3

= 8.6 mm/jam

Q5 = 0,278 x C x I x A (A dalam km2)

= 0,278 x 0,4 x 8,6 x 82,75

= 79.13 m3/det

Banjir rancangan kala ulang 5 th = 79.13 m3/dt




2012

Sub Materi:

BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN NON HIDROGRAF

(METODE SCS Curve Number))(METODE SCS Curve Number))(METODE SCS Curve Number))(METODE SCS Curve Number))

16


�Dikenal juga sebagai “Hydrologic Soil Cover Complex

Number Method”

�Dikembangkan oleh The Soil Conservation Service (1972)

�Curve Number : kurva yang dibuat berdasarkan studi

pengukuran limpasan dari beberapa jenis tanah, land

use, land cover, hydrologic soil group, treatment lahan

di berbagai lokasi

Antecedent Moisture Condition (AMC) dan faktor fisik

DAS dihubungkan untuk menghasilkan Hydrologic Soil

Group


Pengelompokan AMC SCS Curve Number

1. AMC I : Lowest runoff potential. The watershed

soils are dry enough for satisfactory

cultivation to take place

2. AMC II : Average condition

3. AMC III : Highest runoff potential. The

watershed is practically saturated

from antecedent rain.

AMC berdasarkan total 5-day antecedent rainfall

17


Tabel. Klasifikasi AMC

AMC Group

Total 5-day antecedent rainfall (in)

Dormant season Growing season

I Less than 0.5 Less than 1.4

II 0.5 to 1.1 1.4 to 2.1

III Over 1.1 Over 2.1


dengan:

Pe : kedalaman runoff (mm) sama dengan kedalaman

hujan efektif; P : total hujan (mm);

Ia : Initial abstraction (mm) dan S : Retention

maksimum potensial (mm)

18


Berdasarkan studi dari beberapa DAS kecil di US, diperoleh hubungan :

Sehingga diperoleh :



Parameter S diperoleh (mm) :

CN adalah Curve Number, yaitu sebuah angka yang tergantung land use, land cover, hydrologic soil group, treatment lahan.

Besar CN = 0 – 100, semakin besar CN, semakin potensial untuk terjadi limpasan


19


1. Group A: A low runoff potential group with very high infiltration rate. From such soils, even under wet condition, the runoff expectation are low. Infiltration rate is 8-12 mm/h. Transmission rate is very high for such soils.

2. Group B : Moderately low runoff potential soil groups with moderate rate of water transmission. Soil textures vary from fine to moderately course. Final infiltration is 4-8 mm/h

3. Group C : Moderately high runoff potential with low infiltration rates with moderately good to well drained soils. Texture is moderately fine to moderately coarse with slow rate of water transmission. Final rate of infiltration is 1-4 mm/h

4. Group D : Very low infiltration rate when throughly wet. Clay soils form such groups. The final infiltration rate for such soils vary from 0-1 mm/h. Such sils have very low rate of transmission


Hydrologic Soil Group

1. Group A : Deep sand, deep loess, aggregated silts

2. Group B : Shallow loess, sandy loam

3. Group C : Clay loams, shallow sandy loam, soils low in

organic content, dan soil usually high in clay

4. Group D : Soils that swell significantly when wet, heavy

plastic clay and saline soil


20


Tabel CN (Antecedent Moisture Condition AMC II, Ia = 0.2 S)


21



22



CN untuk AMC I dan III :

CN(I) = 4.2CN(II)

10 – 0.058CN(II)

CN(III) = 23CN(II)

10 + 0.13CN(II)


23


Tabel. Antecedent Rainfall Condition dan CN (Ia terdiri dari kehilangan

akibat intersepsi, depression syorage

dan infiltrasi)


Contoh soal SCS :

Land Use

Hydrologic Soil Group

B C

% CN Hasil CN % CN Hasil CN

Pemukiman (30% area kedap air) 20 72 1440 20 81 1620

Pemukiman (65% area kedap air) 6 85 510 6 90 540

Jalan 9 98 882 9 98 882

Lahan terbuka : Penutupan baik

Penutupan biasa

4

4

61

69

244

276

4

4

74

79

296

316

Lahan parkir 7 98 686 7 98 686

Total 50 4038 50 4340

Hitung limpasan yang diakibatkan hujan 5mm pada subDAS 100 ha. Hydrologic soil : 50% group B dan 50% group C dan kondisi AMC II.

24


Jadi,

CN rerata = 4038 + 4340

100

= 83.8

S = 25400

CN

- 254 = 49.1 mm

Pe = (P – 0.2S)2

(P + 0.8S)

Pe = (5 – 0.2x49.1)2

(5 + 0.8x49.1)= 0.52 mm

Bagaimana kedalaman limpasan untuk kondisi AMC I dan AMC III???



2012

Sub Materi:

METODE WEDUWEN, HASPERS, FSRMETODE WEDUWEN, HASPERS, FSRMETODE WEDUWEN, HASPERS, FSRMETODE WEDUWEN, HASPERS, FSR

25


Metode Weduwen biasa digunakan jika luas DAS kurang dari atau sama dengan 100 km2 (≤ 100 km2), t = 1/6 jam sampai 12 jam digunakan rumus (Loebis, 1987)

Metode Weduwen

Rumusnya adalah sebagai berikut:


Keterangan :

Qt = debit banjir periode ulang tertentu (m3/det)

α = koefisien pengaliran

β = koefisien pengurangan daerah untuk curah hujan

DAS

t = waktu konsentrasi (jam)


26


f = luas DAS (km2) sampai 100 km2

I = kemiringan sungai

qn = Debit persatuan luas atau curah hujan dari hasil

perhitungan Rn (m3/det.km2)

Rn = curah hujan maksimum dengan kemungkinan

tak terpenuhi n %.



Untuk menghitung besarnya debit dengan metode

Haspers digunakan persamaan sebagai berikut

(Loebis, 1987) :

Metode Haspers

27





28




TAHAPAN PERHITUNGAN (Loebis, 1987) :

a. Menentukan besarnya curah hujan sehari (Rhrencana)

untuk periode ulang rencana yang dipilih.

b. Menentukan koefisien run off untuk DAS

c. Menghitung luas daerah pengaliran, panjang sungai

dan gradien sungai untuk DAS.

d. Menghitung nilai waktu konsentrasi.

e. Menghitung koefisien reduksi, intensitas hujan, debit

persatuan luas dan debit rencana.

29


Metode FSR Jawa-Sumatera

Untuk mendapatkan Qpuncak banjir pada periode ulang tertentu, maka dapat dikelompokkan menjadi dua tahap perhitungan, yaitu :

1. Perhitungan debit puncak banjir tahunan rata-rata (mean annual flood = MAF)

2. Penggunaan faktor pembesar (Growth factor = GF) terhadap nilai MAF untuk menghitung debit puncak banjir sesuai dengan periode ulang yang diinginkan.


Perkiraan Qpuncak banjir tahunan rata-rata, berdasarkan ketersediaan data darisuatu DAS, dengan ketentuan

1. Apabila tersedia data debit, minimal 10 tahun data runtut waktu maka, MAF dihitung berdasarkan data serial Qpuncak banjir tahunan.

2. Apabila tersedia data debit kurang dari 10 tahun data runtut waktu, maka MAF dihitung berdasarkan metode puncak banjir di atas ambang (Peak over a threshold = POT).


30


3. Apabila dari DAS tersebut, belum tersedia data debit, maka MAF ditentukan dengan persamaan regresi, berdasarkan data luas DAS (AREA), rata-rata tahunandari curah hujan terbesar dalam satu hari (APBAR), kemiringan sungai (SIMS), dan indeks dari luas genangan seperti luas danau, genangan air, waduk (LAKE).



di mana :Q = debit banjir rancangan (m3/detik)GF = faktor pembesar regionalT = periode ulang tertentuAREA = luas DAS (km2)APBAR = Hujan rerata maksimum tahunan yang

mewakili DAS selama 24 jam (mm)= PBAR x ARF

RUMUS METODE FSR JAWA-SUMATRA:

31


PBAR = Hujan terpusat rerata maksimum tahunan selama 24 jam. (mm), dicari dari peta isohyet

ARF = Faktor reduksi.

SIMS = indeks kemiringan (m/km) = H (m) / MSL (km)

H = beda tinggi tempat pengamatan dengan batas terjauh DAS (m)

MSL = panjang sungai (km), Jarak terjauh dari tempat pengamatan sampai hulu sungai

LAKE = indeks danau ( 0 s/d 0,25), tidak ada danau = 0

V = 1,02 – 0,0275 log * AREA

MAF = Q banjir rencana maksimum rata-rata (m3/detik)



Tabel: Faktor Reduksi Area (ARF)


32


Tabel: Faktor Pembesar Regional GF(T,AREA)



Sekian....

http://www.ub.ac.id

Banjir Rancangan Non Hidrograf

Documents

Transcript of Banjir Rancangan Non Hidrograf