Home >Design >Bab 2 tinjauan pustaka (analisis hidrologi)

Bab 2 tinjauan pustaka (analisis hidrologi)

Date post:20-Nov-2014
Category:
View:2,025 times
Download:7 times
Share this document with a friend
Description:
 
Transcript:
  • 1. [PERANCANGAN BANGUNAN REKAYASA SIPIL (TSA)]BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. ANALISIS HIDROLOGIData hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi(hydrologicphenomena), seperti besarnya: curah hujan, temperatur, penguapan, lamanyapenyinaran matahari,kecepatan angin, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatanaliran, konsentrasi sedimensungai akan selalu berubah terhadap waktu.Data hidrologi dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik kesimpulanmengenai fenomenahidrologi berdasarkan sebagian data hidrologi yang dikumpulkan.Untuk perencanaan bendunganalisis hidrologi yang terpenting yaitu dalam menentukandebit banjir rencana dan debit andalan.Adapun langkah-langkah dalam analisadebit banjirrencanaadalah sebagai berikut : a) Menentukan Daerah Aliran Sungai (DAS) beserta luasnya. b) Menentukan luas pengaruh (catchment area) daerah stasiun-stasiun penakar hujan.Kemudiancurah hujan rata-rata tiap tahunnya dari data curah hujan yang ada,diambilcurahhujanterpenuhi 80%.MetodeThiessen. c) Menghitungdebit andalan dimana merupakan debit minimumsungaiyangdipergunakan untuk keperluan irigasi.a.Evapotranspirasi (Eto). Metode PenmanModifikasi.b.Debit andalan (Q). MetodeWater Balance F.J. Mock. d) Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.Analisisfrekuensi:Metode Normal, Log Normal, Log Pearson III, Gumbel. e) Menghitungdebit banjir rencana berdasarkan besarnya curahhujanrencanapadaperiode ulang T tahun.Metode Melchior (Luas DAS > 100 km2). 2.1.1. Daerah Aliran Sungai (DAS)Daerah aliran sungai ditentukan berdasarkan topografi daerah tersebut, dimana daerahaliransungai adalah daerah yang dibatasi oleh punggung-punggung bukit di antara duabuah sungaisampai ke sungai yang ditinjau.Pada peta topografi dapat ditentukan caramembuat garis imajiner yang menghubungkan titikyang mempunyai elevasi konturtertinggi di sebelah kiri dan kanan sungai yang ditinjau. Untukmenentukan luas daerahaliran sungai dapat digunakan alat planimeter. 2.1.2. Analisis Data Curah HujanDalam penentuan curah hujan data dari pencatat atau penakar hanya didapatkan curahhujan disuatu titik tertentu (point rainfall). Untuk mendapatkan harga curah hujan arealdapat dihitungdengan metode : 2.1.2.1. Metode Polygon ThiessenDEKO SANJAYA 09 0404 105| UNIVERSITAS SUMATERA UTARA12

2. [PERANCANGAN BANGUNAN REKAYASA SIPIL (TSA)]Cara ini didasarkan atas cara rata-rata timbang, dimana masing-masing stasiunmempunyai daerahpengaruh yang dibentuk dengan garis-garis sumbu tegak lurus terhadapgaris penghubung antaradua stasiun, dengan planimeter maka dapat dihitung luas daerahtiap stasiun. Sebagai kontrolmaka jumlah luas total harus sama dengan luas yang telahdiketahui terlebih dahulu.Masing-masing luas lalu diambil prosentasenya dengan jumlahtotal 100%.Kemudian harga ini dikalikandengan curah hujan daerah di stasiun yangbersangkutan dan setelah dijumlah hasilnya merupakancurah hujan yang dicari.Hal yang perlu diperhatikan dalam metode ini adalah sebagai berikut : a)Jumlah stasiun pengamatan minimal tiga buah stasiun. b) Penambahan stasiun akan mengubah seluruh jaringan c)Topografi daerah tidak diperhitungkan. d) Stasiun hujan tidak tersebar merataPerhitungan menggunakan persamaan sebagai berikut: =(2.1)(Hidrologi untuk Pengairan, Ir.Suyono Sosrodarsono dan Kensaku Takeda, hal :27)Dimana : = curah hujan maksimum rata-rata (mm) R1, R2,...,Rn = curah hujan pada stasiun 1,2,...,n (mm) A1, A2, ,An = luas daerah pada polygon 1,2,,n (km2) Gambar 2.1.PembagiandaerahdenganpoligonThiessen 2.1.3. EvapotranspirasiPotensialMetode Penman Modifikasi(Eto)Data terukur yang dibutuhkan yaitu letak lintang (LL), suhu udara (T), kecerahan matahari (n/N),kecepatan angin (u) dan kelembaban relatif (RH) dengan rumus : Eto= c x Eto* (2.2) Eto* = W(0,75 x Rs Rn1) + (1 W) x {f(u)} x (ea ed)(2.3) Rs = [0,25 + (0,54 x )] x Ra(2.4) Rn1 = x ( x T4) x (0,34- 0,044 x ed) x (0,1+ 0,9 x ) (2.5) f(u) = 0,27 (1 +) (2.6) ed = ea x (2.7)Dimana :DEKO SANJAYA 09 0404 105| UNIVERSITAS SUMATERA UTARA13 3. [PERANCANGAN BANGUNAN REKAYASA SIPIL (TSA)] Eto = evapotranpirasipotensial (mm/hari) c = faktor koreksi penman W = faktor penimbangan untuk suhu dan elevasi daerah Rs= jumlah radiasi gelombang pendek (mm/hari) Ra= radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfer (mm/hari) n =rata-rata cahaya matahari sebenarnya dalam satu hari (%) N = lama cahaya matahari maksimum yang mungkin dalam satu hari (jam) Rn= radiasi bersih gelombang panjang (mm/hari) {f(u)}= fungsi kecepatan angin (eaed) = selisih tekanan uap (mbar) ea= tekanan uap jenuh (mbar) ed= tekanan udarabila air menguap (mbar)Tabel2.1. Radiasi ekstra matahari (Ra) dalam evaporasi ekivalen (mm/hari) dalam hubungan dengan letak lintang (untuk daerah Indonesia, antara 5 LU - 10 LS) Tabel 2.2. Maksimum Penyinaran Matahari (N) 2.1.4. Perhitungan Debit AndalanMetode Water Balance Dr. F.J. MockMetode ini ditemukan oleh Dr. F.J. Mock pada tahun 1973 dimana metode ini didasarkan atasfenomena alam dibeberapa tempat di Indonesia. Dengan metode ini, besarnya aliran dari datacurah hujan , karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan evapotranspirasi dapat dihitung.Pada dasarnya metode ini adalah hujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilangsebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi aliran permukaan (direct run off) dansebagian lagi akan masuk kedalam tanah (infiltrasi), dimana infiltrasi pertama-tama akanmenjenuhkan top soil, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah (ground water)DEKO SANJAYA 09 0404 105| UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 14 4. [PERANCANGAN BANGUNAN REKAYASA SIPIL (TSA)]yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow). Adapun ketentuan darimetode ini adalah sebagai berikut : 1. Data meteorologiData meterologi yang digunakan mencakup :a)Data presipitasi dalam hal ini adalah curah hujan bulanan dan data curah hujan harian.b) Data klimatologi berupa data kecepatan angin, kelembapan udara, temperatur udaradan penyinaran matahari untuk menentukan evapotranspirasi potensial (Eto) yangdihitung berdasarkan metode Penman Modifikasi . 2. Evapotranspirasi Aktual ( Ea)Penentuan harga evapotranspirasi actual ditentuakan berdasarkan persamaan :E = Eto x xm (2.8)d = 27 ( ) x n (2.9)E = Eto x ( ) x (18-n) (2.10)Ea = Eto E (2.11)Dimana :Ea = evapotranspirasi aktual (mm)Eto= evapotranspirasi potensial (mm)n= jumlah hari hujan dalam sebulanm = perbandingan permukaan tanah tanah yang tidak tertutup dengan tumbuh-tumbuhan penahan hujan koefisien yang tergantung jenis areal dan musimandalam % .m= 0 %untuk lahan dengan hutan lebatm= 10 %untuk lahan dengan hutan sekunderm= 10 40% untuk lahan yang erosim= 30 50 % untuk lahan pertanian yang diolah (sawah) 3. Keseimbangan air dipermukaan tanah (S)a) Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskan sebagai berikut : S = R Ea (2.12)Dimana :S = Keseimbangan air dipermukaan tanahR= Hujan BulananEa = Evapotranspirasi AktualBila harga positif (R > Ea) maka air akan masuk ke dalam tanah bila kapasitaskelembapan tanah belum terpenuhi. Sebaliknya bila kondisi kelembapan tanah sudahtercapai maka akan terjadi limpasan permukaan (surface runoff). DEKO SANJAYA 09 0404 105| UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 15 5. [PERANCANGAN BANGUNAN REKAYASA SIPIL (TSA)]Bila harga S negatif ( R > Ea ), air hujan tidak dapat masuk kedalam tanah (infltrasi)tetapi air tanah akan keluar dan tanah akan kekurangan air (defisit). b) Perubahan kandungan air tanah (soil storage) tergantung dari harga S. Bila S negatifmaka kapasitas kelembapan tanah akan kekurangan dan bila harga S positif akanmenambah kekurangan kapasitas kelembapan tanah bulan sebelumnya. c) Kapasitas kelembapan tanah (soil moisture capacity). Didalam memperkirakankapasitas kelembapan tanah awal diperlukan pada saat dimulainya perhitungan danbesarnya tergantung dari kondisi porositas lapisan tanah atas dari daerah pengaliran.Biasanya diambil 50 s/d 250 mm, yaitu kapasitas kandungan air didalam tanah per m3.semakin besar porositas tanah maka kelembapan tanah akan besar pula. d) Kelebihan Air (water surplus)Besarnya air lebih dapat mengikuti formula sebagaiberikut : WS = S - Tampungan tanah(2.13)Dimana :WS = water surplusS = R- EaTampungan Tanah = Perbedaan Kelembapan tanah.4. Limpasan dan penyimpanan air tanah (Run off & Ground Water storage) a) Infiltrasi (i)Infiltrasi ditaksir berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan daerahpengaliran. Daya infiltrasi ditentukan oleh permukaan lapisan atas dari tanah. Misalnyakerikil mempuyai daya infiltrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanah liat yangkedap air. Untuk lahan yang terjal dimana air sangat cepat menikis diatas permukaantanah sehingga air tidak dapat sempat berinfltrasi yang menyebabkan daya infiltrasilebih kecil. Formula dari infiltrasi ini adalah sebagai berikut :i = Koefisien Infiltrasi x WS (2.14)Dimana :I = Infiltrasi (Koefisien Infiltrasi (i) = 0 s/d 1,0)WS = kelebihan air b) Penyimpanan air tanah (ground water storage)Pada permulaan perhitungan yang telah ditentukan penyimpanan air awal yangbesarnya tergantung dari kondisi geologi setempat dan waktu.Persamaan yangdigunakan adalah,Vn= k(Vn 1) + (1 + k ) I(2.15)Dimana :Vn = Volume simpanan air tanah periode n (m3)Vn 1 = Volume simpanan air tanah periode n 1 (m3)DEKO SANJAYA 09 0404 105| UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 16 6. [PERANCANGAN BANGUNAN REKAYASA SIPIL (TSA)]K= = Faktor resesi aliran air tanah (catchment are recession factor). = Faktor resesi aliran tanah (k) berkisar antara 0 s/d 1qt = Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t)qo = Aliran tanah pada awal (bulan ke 0)I= Infiltrasi bulan ke n (mm)Untuk mendapatkan perubahan volume aliran air dalam tanah mengikuti persamaanVn = Vn - Vn 1 (2.16) c) Limpasan (Run off)Air hujan atau presipitasi akan menempuh tiga jalur menuju kesungai. Satu bagianakan mengalir sebagai limpasan permukaan dan masuk kedalam tanah lalu mengalir kekiri dan kananya membentuk aliran antara. B

Embed Size (px)
Recommended