57808440-bab2-Analisa-hidrologi

Jurusan Teknik SipilFakultas Teknik Sipil dan PerencanaanITS Surabaya

Tugas Bangunan Air

Recky Tirtajaya 3104100012

BAB II

ANALISA HIDROLOGI

II.1 PERHITUNGAN TINGGI HUJAN RATA - RATA

Data hujan yang tercatat di setiap stasiun penakar

hujan adalah tinggi hujan dari daerah sekitar stasiun tersebut

atau disebut sebagai point rainfall. Karena stasiun penakar

hujan tersebar di daerah aliran maka akan banyak data

tinggi hujan yang diperoleh yang besarnya tidak sama.

Ketidaksamaan ini menyebabkan kita perlu menetapkan

suatu nilai rata-rata supaya kita dapat melakukan analisa

hidrologi, yaitu memprediksi besarnya aliran yang terjadi.

Ada tiga cara untuk menghitung hujan rata-rata daerah

aliran (Rainfall Area) dari data point rainfall, yaitu:

1. Cara Arithmatic Mean

2. Cara Thiessen Polygon

3. Cara Isohyet

Perhitungan tinggi hujan rata-rata yang dipakai pada

tugas ini adalah perhitungan dengan cara Thiessen Polygon.

Cara ini memperhitungkan faktor pembobot (weighting

factor) atau disebut koefisien Thiessen, yang bergantung

pada luas daerah yang diwakili oleh stasiun pengamat yang

bersangkutan.

Menurut metode Thiesen, luas daerah yang diwakili

oleh setiap stasiun ditentukan dengan cara :

1. Menghubungkan masing-masing stasiun dengan garis

lurus sehingga membentuk polygon segitiga.

2. Membuat sumbu-sumbu pembagi pada setiap sisi

polygon segitiga. Perpotongan sumbu-sumbu akan

membentuk luasan daerah yang diwakili oleh setiap

stasiun.

4


Tugas Bangunan Air


Dengan menggunakan metode Thiessen maka

didapatkan luas daerah yang diwakili oleh masing-masing

stasiun pengamat:

Luas daerah yang diwakili stasiun 4 (A4) = 325,0 Ha

Luas daerah yang diwakili stasiun 5 (A5) = 0 Ha

Luas daerah yang diwakili stasiun 6 (A6) = 111,9 Ha +

Luas total daerah aliran (A) = 436,9 Ha

Gambar daerah aliran yang diwakili oleh masing-

masing stasiun dapat dilihat pada gambar terlampir. Rumus

yang digunakan untuk menghitung tinggi hujan rata-rata

satu daerah aliran dalah:

.R6AA6

.R5A

A5.R4

A

A4R ++=

.R6W.R5W.R4WR 654 ++=

dengan W adalah koefisien Thiessen

744,09,436

3254 ==W

09,436

05 ==W

256,09,436

9,1116 ==W

Tabel 2.1 di bawah menunjukkan perhitungan tinggi

hujan total maksimum suatu daerah aliran.

Tahun Tgl/BlnTinggi hujan pd stasiun pengamatan (mm) Tinggi hujan terkoreksi

Rtot RmaxIV W4 V W5 VI W6 R4 R5 R6

198415-Sep 38 0.744 56 0 51 0.256 28.27 0.00 13.06 41.33

64.825 Okt 51 0.744 95 0 105 0.256 37.94 0.00 26.88 64.82

17-Jan 57 0.744 149 0 52 0.256 42.41 0.00 13.31 55.72

19854-Jan 0 0.744 39 0 100 0.256 0.00 0.00 25.60 25.60

63.981-Oct 86 0.744 37 0 0 0.256 63.98 0.00 0.00 63.98

24-Oct 19 0.744 70 0 28 0.256 14.14 0.00 7.17 21.30

198620-Jan 73 0.744 72 0 25 0.256 54.31 0.00 6.40 60.71

100.295-Apr 101 0.744 84 0 40 0.256 75.14 0.00 10.24 85.38

1-Nov 120 0.744 119 0 43 0.256 89.28 0.00 11.01 100.29

198719-Jan 105 0.744 47 0 97 0.256 78.12 0.00 24.83 102.95

102.9521-Jan 94 0.744 94 0 54 0.256 69.94 0.00 13.82 83.76

8-Mar 40 0.744 146 0 90 0.256 29.76 0.00 23.04 52.80

198820-Jan 109 0.744 84 0 126 0.256 81.10 0.00 32.26 113.35

113.3529-Jan 59 0.744 62 0 130 0.256 43.90 0.00 33.28 77.18

17 Agst 0 0.744 91 0 73 0.256 0.00 0.00 18.69 18.691989 26-Jan 64 0.744 81 0 60 0.256 47.62 0.00 15.36 62.98 72.39

5


Tugas Bangunan Air


30-Mar 70 0.744 64 0 40 0.256 52.08 0.00 10.24 62.32

12 Des 77 0.744 98 0 59 0.256 57.29 0.00 15.10 72.39

19901-Mar 22 0.744 64 0 75 0.256 16.37 0.00 19.20 35.57

49.0030 Aprl 49 0.744 83 0 49 0.256 36.46 0.00 12.54 49.00

1 Des 39 0.744 32 0 66 0.256 29.02 0.00 16.90 45.91

199117-Mar 103 0.744 80 0 87 0.256 76.63 0.00 22.27 98.90

98.9026-Mar 46 0.744 107 0 0 0.256 34.22 0.00 0.00 34.22

15 Des 56 0.744 93 0 72 0.256 41.66 0.00 18.43 60.10

19924-Jan 26 0.744 39 0 25 0.256 19.34 0.00 6.40 25.74

90.5213-Jan 50 0.744 98 0 98 0.256 37.20 0.00 25.09 62.29

11 Des 111 0.744 131 0 31 0.256 82.58 0.00 7.94 90.52

19936-Feb 95 0.744 141 0 148 0.256 70.68 0.00 37.89 108.57

108.5717-Feb 95 0.744 74 0 50 0.256 70.68 0.00 12.80 83.48

7 Mei 0 0.744 46 0 81 0.256 0.00 0.00 20.74 20.74

199411 Aprl 131 0.744 82 0 101 0.256 97.46 0.00 25.86 123.32

123.3220 Nop 38 0.744 57 0 50 0.256 28.27 0.00 12.80 41.07

13 Des 39 0.744 47 0 26 0.256 29.02 0.00 6.66 35.67

199514-Feb 46 0.744 105 0 81 0.256 34.22 0.00 20.74 54.96

78.0513 Aprl 0 0.744 51 0 104 0.256 0.00 0.00 26.62 26.62

25 Okt 76 0.744 87 0 84 0.256 56.54 0.00 21.50 78.05

19964-Jan 34 0.744 87 0 16 0.256 25.30 0.00 4.10 29.39

63.8217-Mar 61 0.744 62 0 72 0.256 45.38 0.00 18.43 63.82

8-Nov 55 0.744 47 0 27 0.256 40.92 0.00 6.91 47.83

19974-Jan 94 0.744 93 0 72 0.256 69.94 0.00 18.43 88.37

123.466-Jan 97 0.744 79 0 84 0.256 72.17 0.00 21.50 93.67

21-Jan 125 0.744 44 0 119 0.256 93.00 0.00 30.46 123.46

19983-Feb 55 0.744 90 0 20 0.256 40.92 0.00 5.12 46.04

90.035-Feb 78 0.744 54 0 125 0.256 58.03 0.00 32.00 90.03

15-Feb 47 0.744 63 0 94 0.256 34.97 0.00 24.06 59.03Tabel 2.1 Perhitungan tinggi hujan maksimum

Dari tebel tinggi hujan maksimum di atas, kita dapat

menghitung tinggi hujan rata-rata selama 15 tahun, sebagai

berikut:

Tahun iR RRi −2)( RRi −

1984 64.820 -24.74 612.231985 63.980 -25.6 654.511986 100.290 10.7 115.061987 102.950 13.4 179.201988 113.350 23.8 565.811989 72.390 -17.2 294.921990 49.000 -40.6 1645.381991 98.900 9.3 87.171992 90.520 1.0 0.921993 108.570 19.0 361.251994 123.320 33.8 1139.511995 78.050 -11.5 132.561996 63.820 -25.7 662.721997 123.460 33.9 1148.981998 90.030 0.5 0.22

Σ = 1343.450 Σ = 7600.45 Tabel 2.2 Perhitungan tinggi hujan rata-rata

Maka tinggi hujan rata-rata, ===1515

ΣRi 1343,450R 89,56 mm

6


Tugas Bangunan Air


Dan standar deviasi, ( )30,23

115

45,7600

1

2

=−

=−−

=n

RRS ix

mm

II.2 PERHITUNGAN TINGGI HUJAN RENCANA

Hasil perhitungan tinggi hujan rata-rata diatas akan

dijadikan dasar untuk perhitungan tinggi hujan rencana

sesuai periode ulang yang ditentukan. Metode yang

digunakan untuk perhitungan tinggi hujan rencana disini

adalah dengan Metode Gumble.

Cara menghitung tinggi hujan rencana dengan

periode ulang T adalah ;

xn

nTT S

S

YYRR .

−+=

Dimana : R = Tinggi hujan rata – rata

YT= Reduced variete

Yn = Reduced mean

Sn = Reduced standar deviasi

Sx = Standar deviasi dari data

Rumus untuk mencari YT =

−−

1lnT

Tln

Dari hasil perhitungan di atas diperoleh:

R = 89,56 mm

Sx = 23,30 mm

Dari tabel didapat nilai Yn dan Sn untuk data hujan 15 tahun

(n=15):

Yn = 0,51

Sn = 1,021

Dengan demikian tinggi hujan rencana

1. Untuk T = 5 tahun adalah :

Y5 = 50,115

5lnln =

−−

15,11230,23021,1

51,050,156,895 =

−+=R

mm

7


Tugas Bangunan Air



Y10 = 25,2110

10lnln =

−−

27,12930,23021,1

51,025,256,8910 =

−+=R

mm


Y25 = 20,3125

25lnln =

−−

95,15030,23021,1

51,020,356,8925 =

−+=R

mm


Y50 = 90,3150

50lnln =

−−

92,16630,23021,1

51,090,356,8950 =

−+=R

mm


Y100 = 60,41100

100lnln =

−−

90,18230,23021,1

51,060,456,89100 =

−+=R

mm

II.3 PERHITUNGAN DEBIT BANJIR RENCANA

Untuk menghitung debit banjir rencana digunakan

Metode Rasional. Periode ulang yang digunakan untuk

menghitung debit banjir antara lain untuk periode T = 5, 10,

25, 50 dan 100 tahun.

Rumus yang digunakan adalah :

Q = 0,278 . C . I . A

dimana :

A = Luas DAS (km2)

I = Intensitas hujan untuk periode ulang tertentu

(mm/jam)

C = Koefisien pengaliran = 0,30 (untuk lahan kosong)

8


Tugas Bangunan Air


Dalam rumus ini besarnya intensitas hujan (I)

dihitung dengan rumusan MONONOBE ,yaitu : 3/2

24

24

24

=

ct

RI

dimana :

R24 = tinggi hujan maksimum dalam 24 jam

(mm/jam)

tc = time of concentration (jam)

Dengan metode BAYERN diketahui harga tc sebagai

berikut:

V

Ltc = dengan

6.0

72

=L

HV

dimana :

L = Panjang sungai di daerah aliran (km)

V = Kecepatan aliran (km/jam)

H = Beda tinggi antara titik terjauh (di hulu) dengan

titik pengamatan (km)

Perhitungan Debit banjir :

Dari peta diketahui

Luas daerah aliran total, A = 436,9 Ha = 4,369 km2

Panjang sungai, L = 4850 m = 4,850 km

Elevasi hulu sungai : + 220 m = 0,22 km

Elevasi daerah pengamatan : + 96 m = 0,096 km

Dihitung :

98,7850,4

096,022,07272

6,06,0

=

−=

=L

HV km/jam

608,098,7

850,4 ===V

Ltc jam

Maka debit banjir rencana

1. Untuk periode ulang 5 tahun :

=

=

=

323/2

24

608,0

24

24

15,11224

24 ct

RI 54,176 mm/jam

Q = 0,278 . C . I . A

= 0,278 x 0,30 x 54,176 x 4,369

9


Tugas Bangunan Air


= 19,74 m3/dt


=

=

=

323/2

24

608,0

24

24

27,12924

24 ct

RI 62,443 mm/jam

Q = 0,278 . C . I . A

= 0,278 x 0,30 x 62,443 x 4,369

= 22,75 m3/dt


=

=

=

323/2

24

608,0

24

24

95,15024

24 ct

RI 72,916 mm/jam

Q = 0,278 . C . I . A

= 0,278 x 0,30 x 72,916 x 4,369

= 26,57 m3/dt


=

=

=

323/2

24

608,0

24

24

92,16624

24 ct

RI 80,632 mm/jam

Q = 0,278 . C . I . A

= 0,278 x 0,30 x 80,632 x 4,369

= 29,38 m3/dt


=

=

=

323/2

24

608,0

24

24

90,18224

24 ct

RI 88,349 mm/jam

Q = 0,278 . C . I . A

= 0,278 x 0,30 x 88,349 x 4,369

= 32,19 m3/dt

II.4 RATING CURVE

Untuk mencari Rating Curve suatu sungai dapat

digunakan perumusan Manning yaitu :

vAQ .=

2/13/21IR

nv =

10


Tugas Bangunan Air


P

AR =

Dimana :

Q = Debit rencana (m3/dt)

A = Luas penampang saluran (m2)

v = Kecepatan aliran (m/dt)

n = koefisien manning

R = jari – jari hidrolis (m)

P = keliling basah saluran (m)

I = Kemiringan lokal dasar saluran

Karena A dan R merupakan fungsi h, maka untuk

setiap h tertentu dapat diketahui debit yang mengalir pada

penampang tersebut (penampang melintang yang dipilih

dalam tugas adalah penampang anak sungai A, gambar pada

lampiran).

Diketahui data pendukung :

Untuk menghitung kemiringan lokal,

Panjang sungai yang ditinjau = 50 m

Elevasi ujung atas sungai = + 97 m

Elevasi ujung bawah (titik pengamatan) = + 96 m

maka

=∆=L

hI

50

9697 −= 0,02

n = 0,030 (untuk saluran alam di dataran)

Hasil perhitungan :

h (m) A (m2) P (m) R (m) V (m/dt) Q (m3/dt)

0.25 1.163 11.894 0.098 1.001 1.164

1.28 15.246 16.227 0.940 4.522 68.944

2.16 30.552 20.336 1.502 6.184 188.922

2.82 45.178 26.473 1.707 6.732 304.138

3.84 72.231 29.978 2.409 8.472 611.972 Tabel 2.3 Perhitungan Rating Curve

11

RATING C URVE

y = 3E-08x3 - 3E-05x2 + 0 .0155x + 0 .2 69 8

R2 = 0 .9978

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0 100 200 300 400 500 600

Q (m3/d t)

h(m

)


Tugas Bangunan Air


Gambar 2.1 Rating Curve sungai dengan penampang melintang A

II.5 TINGGI MUKA AIR BANJIR

Untuk menghitung tinggi muka air banjir pada rating

curve di atas, dipilih debit banjir rencana dengan periode

ulang 10 tahun.

Q10 = 22,75 m3/dt

Maka tinggi muka air banjir untuk debit periode ulang 10

tahun,

h10 = (0,00000003 . 22,753) – (0,00003 . 22,752) + (0,0155 .

22,75) + 0,2698

= 0,61 m

12

57808440-bab2-Analisa-hidrologi

Documents

Transcript of 57808440-bab2-Analisa-hidrologi