Pertemuan 4 Laju Aliran Puncak dan Debit Rancangan Matakuliah : S0432/Drainase Perkotaan Tahun : 2006 Versi : Pertemuan 4 Laju Aliran Puncak dan Debit Rancangan

Learning Outcomes Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa akan mampu : Mahasiswa dapat menghitung laju aliran puncak dan debit rancangan

Outline Materi Materi 1: Metoda Rasional Materi 2: Metoda Hidrograf

Metoda Rasional Rumus Rasional yang dipergunakan adalah: Q = C i A Q = Debit Banjir; I = Intensitas Hujan; A = Luas Daerah Tangkapan Air

Waktu Konsentrasi: Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan oleh aliran air untuk mencapai inlet dari tempat yang paling jauh, sehingga pada waktu tersebut seluruh aliran air yang berasal dari daerah tangkapan inlet telah sampai ke inlet tersebut

Hidrograf hidrograf muka air (stage hydrograph) HIDROGRAF (hydrograph) HUBUNGAN KARAKTERISTIK ANTARA SALAH SATU UNSUR ALIRAN 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)

. . puncak (crest) sisi naik (rising limb) sisi resesi (recession / depletion limb) . . waktu (t) HIDROGRAF

SISI RESESI (single linear reservoir) Edelman , van Dam

Beberapa cara pemisahan aliran dasar A-D Straight line Method A-B-D Fixed Base Length A-B-C-D Variabla Slope Method

Linsley (1958) dengan : T = waktu dalam hari A = luas DAS dalam mil persegi. Sri Harto (1993) (kondisi di P. Jawa) dengan : T = waktu, dalam jam L = panjang sungai utama, dalam km

SISTEM LINEAR TIME INVARIANT SISTEM LINEAR TIME VARIANT SISTEM DAS ( catchment system ) SISTEM LINEAR TIME INVARIANT SISTEM LINEAR TIME VARIANT SISTEM NONLINEAR TIME INVARIANT SISTEM NONLINEAR TIME VARIANT

KONSEP TRANSLASI i R t Q=m3/det RA / tc t (jam) tc Transformasi hujan sesaat dengan konsep translasi

Q (m3/det) t ( jam)

TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN TRANSLASI dt i.dt.Am/ t i.A t ( jam) tc

TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN KONSEP TRANSLASI t ( jam) t ( jam)

Transformasi hujan sesaat dengan konsep tampungan Q0 t ( jam )

KONSEP TAMPUNGAN ( STORAGE ) Qdt+Adh = 0 atau apabila syarat batas t=0, nilai h = h0, maka c=h0

Transformasi hujan menerus dengan konsep tampungan dt t ( jam )

Transformasi hujan durasi (t) dengan konsep tampungan t ( jam ) t ( jam )

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 INVARIANT 2. 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.

Transformasi dengan hidrograf-satuan R1 R2 R3 X1 X2 X3 X4 Akibat R1 Akibat R2 Akibat R3 R1X1 R1X2 R1X3 R1X4 R2X1 R2X2 R2X3 R2X4 R3X1 R3X2 R3X3 R3X4 Hidrograf A B C D E F

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.

Skema penurunan hidrograf-satuan terukur masukkan HS hipotetik bandingkan Hidrograf-limpasan-langsung terukur

CARA COLLINS 1 s/d 3 sama dengan cara sebelumnya 4 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.

CARA COLLINS kalikan (kecuali hujan max) Hidrograf satuan hipotetik (HSH) Kurangkan dari HLLT Kalikan 1/Rmax Bandingkan dg HSH Hidrograf limpasan langsung terukur (HLLT)

HIDROGRAF SATUAN SINTETIK SNYDER (1938)

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 RUA 6. Joint Frequency (JN) jumlah pertemua semua sungai. 7. Drainage Density (D) jumlah panjang sungai semua tingkat setiap satuan luas.

Penetapan tingkat sungai (stream order, Strahler, 1964) 1 1 1 2 1 1 1 2 3 3 3 3 1 1 1 2 1 2 3 1 3

Parameter Lebar WF ( Width Factor ) WU A WL B A ~ C = 0,75 L B ~ C = 0,25 L WF = WU/WL C

Parameter RUA (Relative Upstream Area) RUA = UA / A UA UA LA C

HSS GAMA I (Sri Harto, 1985)

HSS GAMA I QP TR TB-1 TB

UNIT HYDROGRPAHS DERIVED FROM DIFFERENT METHODS

THE GAMA II SYNTHETIC FLOW domain of the Gama II Synthetic Flow Qt=Qp.e-t / k Qt= QB.e-t / kg2 QB domain of the Gama I SUH Kg2 = 100 (16.5395+0.6578F7-17.0379SN-1.911D)0.5

OBSERVED AND COMPUTED CUMULATIVE DAILY FLOW BY THE GAMA II SYNTHETIC FLOW

Perubahan Satuan HS 2 mm / 2 jam x 0,5 HS 1 mm / 2 jam

S Curve HS 2 mm / 2 jam

RAINFALL RETURN PERIOD vs FLOOD RETURN PERIOD

REGIONAL CHARACTERISTICS ON THE ISLAND OF JAWA Based on Index Flood Method :

GRAPHICAL REPRESENTATION OF THE INDEX FLOOD METHOD ON THE ISLAND OF JAWA

FLOOD DIRECT RELATIONSHIP ON THE ISLAND OF JAWA

T YEARS FLOOD vs AVERAGE FLOODS IN SOUTHERN SULAWESI