1Suhardjono 2014

Bab 3

Debit Banjir

suhardjon 2014 2

Bila Q salah,

semua salah!

suhardjon 2014 3

3.1. Pengujian data curah hujan

• bertujuan untuk mengetahui mutu data curah hujan yang diperoleh–Data yang hilang dan

analisis konsistensi–Ketidakadaan Trend–Kestabilan Data–Persistensi Data

suhardjon 2014 4

3.3. Debit Banjir Rancangan (Q)

suhardjon 2014 5

Debit banjir rancangan• dapat berupa debit air hujan saja

• atau perjumlahan antara debit air hujan dan debit air kotor

suhardjon 2014 6

Debit banjir dipengaruhi oleh • Luasan • Bentuk • Kemiringan • Jenis tanah • Tata guna lahan

DAS

DAS : daerah dimana air hujan yang jatuh (di daerah tersebut) mengalir menuju muara yang sama

suhardjon 2014 7

berfungsi untuk menghitung debit banjir rancangan, yang berupa debit puncak banjir (Qp), jadi termasuk banjir rancangan non hidrograf

Metode Rasional

Untuk kawasan pemukiman cukup akurat bila luasnya kurang dari 500 Ha

suhardjon 2014 8

Rumus Rasional

Adapun, Q = kapasitas pengaliran (m3/ detik ).C = Koefisien Pengalirani = Intensitas hujan (mm/jam)A =Luas daerah pengaliran (Ha atau km2 )

* 0,00278 adalah faktor konversi agar satuan jadi m3/det. Hujan selama 1 jam dengan intensitas 1 mm/jam di daerah seluas 1 km2, maka debit banjirnya 0,278 m3/dtk, dan akan melimpas merata selama 1 jam.

Q p = 0,278 C.I.A (satuan A dalam km2)Q p = 0,00278 C.I.A (satuan A dalam Ha)

suhardjon 2014 9

Qp = k. C.I.Abila A dalam satuan Ha (m3/det) = (mm/jam)* (Ha) = (0,001 m/ 3.600 det) * (10.000 m2) k = 0,00278 (m3/det)

Analisis satuan, bila I dalam mm/jam

Bila A dalam Km2

=(0,001 m/ 3.600 det) (1.000.000 m2) k = 0,278 (m3/det)

suhardjon 2014 10

Analisis satuan:1 mm/jam berapa l/det/Ha?(mm/jam) x Ha = (0,001dm/ 3.600det) x 1.000.000 dm2

= 0, 278 dm3/det/Ha

Atau 1 mm/jam = 0,278 liter/det/Ha

suhardjon 2014 11

Rumus RasionalMetode rasional yang telah dimodifikasi adalah sebagai berikut (Hindarko, 2000) Qp = Cs.C.I.A

A luas dalam hektarI intensitas hujan dalam liter/det/HaQp debit puncak dalam liter/detC koefisien pengaliranCs = koefisien retensi untuk daerah pemukiman dan perkotaan 0,80.

Sumber: Hindarko, 2000, Drainase

Perkotaan, Jakarta: Penerbit Esha

suhardjon 2014 12

Rumus penghitung banjir rancangan non hidrograf yang

lain• Der Weduwen untuk luas daerah

aliran sungai sampai 100 km², • Melchior untuk luas daerah

aliran sungai lebih dari 100 km²• Haspers untuk lebih dari 5000 ha

suhardjon 2014 13

QT = 0,00278 C.I.A A = 0,26 km2

C = 0,70 I10 = 139 mm/jam Q10 = 0,00278 . 0,70 . 139 . 0,26 = 0,0703 m3/dtk.

Contoh 1a

suhardjon 2014 14

intensitas hujan 575 liter/detik/ha.; koefisien retensi Cs = 0,8; Luas A = 30 m2 = 0,003 ha; koef pengaliran C = 0,78

Debit banjir = C.Cs.A.i = 0,78 x 0,8 x 0,003 x 575 = 1,07 liter/detik = 0,00107 m3/det

Bila I dalam satuan l/det/Ha, luas dalam satuan Ha maka Q = C.Cs.A.i dalam satuan l/det

Contoh 1b

suhardjon 2014 15

Intensitas Hujan (I)adalah tinggi hujan dibagi lamanya hujan dalam satuan mm/jam atau l/det/ha.

suhardjon 2014 16

Intesitas hujan • merupakan faktor penentu debit

banjir.

• hasil analisis intensitas hujan umumnya berupa lengkung intensitas.

• Lengkung hubungan intensitas hujan durasi

suhardjon 2014 17

Durasi

• Lamanya hujan (durasi waktu hujan), mis: 5, 10, 30, 60, 120 menit (atau dalam satuan jam)

• Durasi banjir untuk lingkunan perumahan antara 5 menit sampai 24 jam

Intensitas

• Tinggi air hujan dalam satuan waktu tertentu, dalam satuan mm/jam atau l/det/ha

suhardjon 2014 18

0 10 20 30 40 50 60 700.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

R5

R10

Inte

nsit

as m

m/ja

m

Durasi hujan menit

Lengkung Intensitas Hujan Perhatikan satuan intensitas ada yang dalam l/det/ha, dan satuan waktu ada yang dalam jam

suhardjon 2014 19

Contoh: Kurve Intensitas Hujan Jakarta Sumber: Hindarko (2000)

suhardjon 2014 20

Rumus Intensitas HujanRumus Monotobe

Bila R24 = 81,48 mm/jam, tc = jam Maka i = (81,48/24)*(24/6) 2/3

= 8,55 mm/jam

3/2

24 2424

ctR

i = mm/jam

suhardjon 2014 21

Rumus Intensitas Hujan yang lain…

Tablot I =

Sherman I =

Ishiguro I =

Adapun

I = Intensitas curah hujan maksimum ( mm/jam )t = Durasi curah hujan ( menit )a, b, n, m = KetetapanR24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam ( mm )

suhardjon 2014 22

tc = to + td (menit)

• to = waktu limpas permukaan– Jarak aliran sampai saluran terdekat– Koefisien pengaliran DAS (C)

• Semakin besar resapan DAS semakin besar to

– Kemiringan permukaan DAS• Semakin curam DAS semakin kecil to

td = waktu limpas saluran = L / v L panjang saluran, v kecepatan rata-rata Semakin jauh jarak limpasan, semakin besar td

Waktu konsentrasi (tc)

suhardjon 2014 23

tc = to + td (menit)

to

td

A : titik terjauh B : titik tinjau to : inlet timetd : conduit time

AB

Daerah pengaliran:

tempat curah hujan mengalir, menuju ke titik

tinjau tertentu.

suhardjon 201424

195.0

0 sLo0195,0*60

t

to = waktu limpas permukaan

to = waktu limpas permukaan (menit)L0 = jarak dari titik terjauh ke fasilitas drainase (m)s = kemiringan daerah pengaliran (0,005 – 0,02)

to = 0.167

d0 s

nL3.28

32

Rumus lain...

suhardjon 2014 25

lua

to

A

BC

Jarak dari A ke B = 50 meterJarak dari B ke titik tinjau C = 400 meterKemiringan lahan 1%Saluran drainase sekunder dari beton, kecepatan 0,2 m/det

Luas daerah 100 x 400 meter = 4 Ha = 0,04 km2

suhardjon 2014 26

Sumber : Hindarko (2000)

jarak limpasan 125 m,kemiringan DAS 3%,Koef. pengaliran 0,30

Dengan menarik garisMaka to = 23 menit

suhardjon 2014 27

Waktu konsentrasi (tc)Dapat juga dihitung dengan rumusRumus

Kinematik

3.04.0

6.06.0

93.0SinLt c

Bransby William

2.04.0

15280

3.21SA

Ltc

Dan rumus tc yang lainnya….

suhardjon 2014 28

perbandingan antara jumlah air yang mengalir (melimpas) di permukaan dengan jumlah air hujan yang turun di kawasan tersebut

Koefisien Pengaliran c

Dipengaruhi oleh: Kemiringan, tata guna lahan, jenis tanah, kebahasan tanah

suhardjon 2014 29

Tata Guna Lahan Perkotaan Kawasan pemukiman

Koefisen pengaliran C

•Kepadatan rendah 20 rumah/Ha

0,25 – 0,40

•Kepadatan sedang 0,40 – 0,70

•Kepadatan tinggi > 60 rmh/Ha

0,70 – 0,80

•Dengan sumur resapan 0,20 – 0,30

Kawasan perdagangan 0,90 - 0,95

Kawasan Industri 0,80 – 0,90

Taman, Jalur Hijau, sejenisnya

0,20 – 0,30Sumber : Hindarko (2000)

suhardjon 2014 30

Luas daerah

A

Intensitas hujan dengan kala ulang tertentu

I

Tataguna lahan

Koef Pengaliran

dan Retensi

C dan Cs

Jenis Tanah

Peta (topografi)

daerah

Data hujan

Debit rancangan Q = 0,278 . Cs. C . I . A

Langkah menghitung Q

suhardjon 2014 31

Koefisien Retensi csAkibat adanya berbagai hambatan dalam pengaliran air limpasan, maka besar debit puncak banjir dapat berkurang

Untuk daerah pemukiman dan perkotaan adalah 0,80 Untuk luas daerah yang kecil besar koefisien retensi ini adalah 1

suhardjon 2014 32

• Talang rumah• Ukuran atap rumah P = 6 m dan L = 4 m • dipasang talang ukuran basah 0,15 m x 0,15 m. • Hitung ukuran talang PVC vertikal nya

Sudut miring genteng rumah 450 Jarak miring 5,648 m, diperoleh 1 menit pada

koefisien pengaliran 0,9 (lihat tabel)Kcepatan di dalam talang adalah 0,05 m/dt, maka :

td = (Panjang Talang) / (kecepatan) = 6/0,05 = 2 menit

• Waktu Konsentrasi = to + td = 3 menit, • dengan membaca Kurva Intensitas Hujan

dengan Periode 10 tahun diperoleh I = 420 liter/dt/ha

Contoh 2

Hindarko hlm 57

suhardjon 2014 33

Contoh 2 (lanjutan)

• Luas atap 6 x 5,648 = 33,8 m2 = 0,00338 ha• kawasan permukiman Cs = 0,8, • besarnya debit diperkirakan sebesar:

Q = C.Cs.A.I = 0,9*0,8 *0,00338*420 = 1,15 liter/dt = 0,00115 m3/dt

Kecepatan air lewat pipa PVC, V= c √(2gH) = 0,6 √ ( 2x10x0,1) = 0,85 m/detLuas pipa PVC = Q/V = 0,00115/ 0,85 = 0014

m2Dipakai diameter 5 cm , luasnya 0,0019 m2

OK

suhardjon 2014 34Hitung luas lubang tali air…

Contoh 3

suhardjon 2014 35

• Luas aspal Aasp = 6 x 4 = 24 m2: C aspal = 0,9,

• Luas rumput Armp = 6 x 1 = 6 m2 : C rumput = 0,3

• Cgab = (Aasp x C asp + Armp x Crmp)/A asp+Armp = (24 x 0,9 + 6 x 0,3)/(24+6) = 0,78

• Jarak A ke B = √(25+9) = 5,83 m, kemiringan 2%, Cgab =0,78 maka to = 1 menit (tidak ada waktu limpas, tidak ada saluran, langsung ke lubang, td = o) sehingga waktu konsentrasi = 1 menit

Contoh 3 (Hindarko, hlm 60 – 63)

suhardjon 2014 36

• Dari kurve intensitas hujan untuk kala ulang 5 tahun didapat I = 575 liter/detik/ha.;

• untuk perkotaan Cs = 0,8; luas (A) 24 + 6 = 30 m2 = 0,003 ha

• Debit banjir = C.Cs.A.i • = 0,78 x 0,8 x 0,003 x 575 • = 1,07 liter/detik • = 0,00107 m3/det

Contoh 3 (lanjutan)

suhardjon 2014 37

• Kecepatan air di lubang tali air: V = c √(2gH) = 0,6 √(2x10x0,05) = 0,6

m/det (koef kontraksi c = 0,6)• Luas lubang tali air = Q/A =

0,00107/0,6 = 0,00018 m2 bila dipakai lubang ukuran 0,10 x 0,05 = 0,005 m2 telah memenuhi. (umumnya lubang tali air berukuran 0,20 x 0, 15 karena adanya sampah dan penyumbatan lainnya)

Contoh 3 (lanjutan)

suhardjon 2014 38

Luas jalan aspal = (160+40) X3x10 = 6000m2Luas kaveling rumah = (160x40) x 3 = 19200 m2

C aspal= 0,9 C kaveling = 0,6C gabungan = = (6000 x 0,9 + 19200 x 0,6)/(6000 + 19200)= 0,68

Tinjauan titik Q

suhardjon 2014 39

Waktu tempuh permukaan to= 1 menitJarak limpas terpanjang O-P-Q(80+ 3x40+2x10) = 220 m, bila v = 0,2 m/dettd = 220/0,2 = 1100 det= 18,3 menitWaktu konsentrasi = to +td = 19,3 menit

suhardjon 2014 40

t = 19,3 menitPeriode ulang 5 tahunMaka diperoleh I = 335 liter/det/HaKawasan perkotaan Cs = 0,8

Q = C.Cs.A.I = 0,68 . 0,8 . 2,52,x 335 = 0,46 m3/det

Luas DAS = (6000+ 19200) = 25200 meter2 = 2,52 Ha

suhardjon 2014 41

Rencana kompleks perumahan , tergambar seperti sketsa berikut

Tugas Kelompok 3

suhardjon 2014 42

Peruntukkan lokasi Jml

blokJml rmh/blok

Luas tanah/rmh (m2)

Luas total (m2)

Perumahan

A 4 20 200 16.000B 3 16 120 5.760C 2 24 80 3.840

Taman D dan E 7.950

Jalan 18.200Total luas lahan kompleks peruamahan 51.750

Tugas Kelompok 3, lanjutan

suhardjon 2014 43

Keterangan : •tiap kapling rumah 65% akan berupa bangunan dan 35% berupa halaman, jalan terdiri dari 80% aspal dan 20% tepian jalan berupa hamparan rumput•jarak terjauh ke muara drainasi 840 meter, kecepatan aliran 0,2 m/det, waktu limpas ke jalan to = 3 menit, •Tinggi curah hujan maksimum R24 dengan kala ulang 5 tahun, sebesar 67,51 mm, dan untuk kala ulang 10 tahun, sebesar 84,32 mm.•koefisien retensi Cs = 0,80, besaran C untuk bangunan rumah = 0,90, halaman rumah 0,30, aspal = 0,95, tepian jalan = 0,40, taman = 0,20

Tugas Kelompok 3, lanjutan

suhardjon 2014 44

• Hitunglah besar debit rancangan di titik X• Saluran drainasi di titik X , berbentuk saluran

persegi, dan kecepatan aliran di dalam saluran 0,85 m/detik, rencanakan ukuran saluran tersebut.

• Bila debit air limbah rumah tangga sebesar = 0,0041 m3/dtk/km2. Hitunglah besar debit air limbah buangan di areal tsb. Berapa perbandingan antara debit akibat air limbah dengan debit akibat air hujan. Bagaimana pendapat Anda tentang hal tersebut.

Tugas Kelompok 3, lanjutan

suhardjon 2014 45

Muara saluran sekunder

Sungai, sebagai saluran primer drainase

Sketsa perumahan baru

A

A

B

B

A

A

C

C

Tugas Kelompok 3

suhardjon 2014 46

•Terdiri dari delapan blok, terdiri empat buah blok A sebagai perumahan kelas menengah masing-masing seluas 12.000 m2 (luas bangunan 80% dan halaman 20%)., dua blok perumahan kelas elite yakni blok B masing-masing seluas 23.000 m2 (luas bangunan 60% dan halaman 40%). Dan dua blok ruko yakni blok C, masing-masing seluas 8.200 m2 (luas bangunan 75% halaman 25%). •Total luas jalan masing-masing blok A dan blok B adalah 1.200 m2 yang terdiri dari bagian yang diaspal 80%, dan bagian rumput tepi jalan 20%. Sedangkan jalan kawasan ruko di blok C jalan aspal seluas 600m2, dengan lapangan parkir seluas 400m2.

suhardjon 2014 47

•Koefesien limpasan (C) untuk aspal 0,90; rumput tepi jalan 0,30, rumah/ bangunan 0,80, halaman rumah 0,35, lapangan parker 0,65. •Luas taman yang berada di blok C adalah 4000 m2 dan memakai beberapa sumur resapan, sehingga koefisien limpasan untuk taman ditetapkan C= 0,20. •Untuk setiap blok A, jarak saluran terjauh sampai titik tinjau saluran di muara saluran sekunder blok A adalah 300 meter, di blok B sejauh 400 dan di blok C 250 meter. Jarak limpasan air untuk semua blok sekitar 20 meter.

suhardjon 2014 48

•Bila ditinjau dari keseluruhan luas, jarak terjauh saluran drainasi menuju ke titik tinjau di muara yang akan masuk ke sungai, adalah 820 meter.•Kecepatan saluran pembuang rata-rata 0,3 m/det, waktu koefisien retensi (Cs) = 0,80, •Tinggi curah hujan maksimum R24 dengan kala ulang 5 tahun, sebesar 81,48 mm, dan untuk kala ulang 10 tahun, sebesar 90,00 mm.

suhardjon 2014 49

Hitunglah:•Debit banjir rencana di titik tinjau ujung saluran drainase di masing-masing blok.•Debit banjir rencana di titik tinjau ujung akhir saluran drainase sebelum masuk ke sungai.

suhardjon 2014 50

Mari kita diskusik

an