BAB II PERHITUNGAN DEBIT ANDALANA. PENJELASAN UMUM DAERAH BENDUNG1. Keadaan TopografiTopografi pada daerah yang akan direncanakan sangat mempengaruhi perencanaan dan biaya pelaksanaan bangunan utama:1. Harus cukup tempat di tepi sungai untuk membuat kompleks / bangunan utama termasuk kantong lumpur dan bangunan bangunan pembilas.2. Topografi sangat mempengaruhi panjang serta tata letaak tanggul banjir dan tanggul penutup ini kalau diperlukan.3. Topografi harus dipengaruhi untuk membuat perencanaan trase saluran primer yang tidak terlalu mahal.Adapun keadaan topografi perencanaan bendung ini sebagai berikut: Elevasi dasar sungai rencana bendung : 550 m Panjang saluran dari rencana bendung sampai ke lokasi sawah : 8500 m Kemiringan sungai rata rata di lokasi rencana bendung : 0,00085 m Lebar rata rata sungai di lokasi rencana bendung : 32 m Kemiringan talud / tebing sungai di lokasi rencana bendung : 1 : 1,2 Luas areal sawah sebelah kanan : 1200 Ha Luas areal sawah sebelah kiri : 680 Ha Elevasi sawah tertinggi yang akan dialiri : 557 m Elevasi sawah tertinggi yang akan dialiri : 565 m Tinggi air di sawah : 0,10 m2. KegempaanDari peta zona sesimik untuk perencanaan bangunan tahan gempa diperoleh: Percepatan gempa dasar ac : 164 cm / det2 Percepatan gempa rencana ad : n (ac x z)m Koefisien gempa E : ad / g Gaya horizontal He : E x G mm : koefisien jenis tanah n ; m : 1,58 ; 0,85 z : faktor yang bergantung kepada letak geografis z : 0,583. Mekanika TanahPenyelidikan di lapangan dilakukan dengan pekerjaan sondir, bor tangan, dan test pit, field permeability, dan hasil laboratorium adalah sebagai berikut: Dari kedalaman 0 0,2 m, adalah top soil yaitu yaitu endapan sedimen sungai. Dari kedalaman 0,2 1,0 m, adalah tanah lempung dan pasir lembek hitam abu abu. Dari kedalaman 1,0 2,2 m, adalah lempung pasir abu abu. Dari kedalaman 2,2 2,6 m, adalah pasir sedang asampai kasar abu abu kemerahan. Dari kedalaman 2,6 4,6 m, adalah pasir sedaang dan kasar bercampur kerikil.4. Mekanika TanahData kelembapan udara rata rata dan penyinaran matahari rata rata:NoBulanKelembapan Udara (%)Penyinaran Matahari (%)

1Januari8088

2Februari7873

3Maret7070

4April902

5Mei8272

6Juni8368

7Juli8863

8Agustus8080

9September7370

10Oktober9077

11Nopember8382

12Desember7785

CATCHMENT AREAPerhitungan luas Daerah Aliran Sungai (DAS) atau catchment area sebagai berikut:NoLuasanGambar (cm)PerhitunganLuas (cm2)

10,9A10,70,315

2

Maka dengan skala catchment area / daerah aliran sungai dari tabel perhitungan diperoleh:a. Luas catchment area untuk stasiun I

b. Luas catchment area untuk stasiun II

c. Luas catchment area untuk stasiun III

d. Luas catchment area untuk stasiun I

Luas total catchment area

Panjang aliran sungai terpanjang di daerah catchment area adalah= 12,22 cm2= 61000 m

B. DEBIT ANDALAN (WATER AVAIBILITY)Debit andalan / dependaable flow adalah debit minimum sungai untuk kemungkian terpenuhinya kebutuhan air sungai irigasi. Probabilitas kemungkinan terpenuhinya ditetapkan 80 % (kemungkinan bahwa debit sungai lebih rendah dari debit andalan 20 %).Debit andalan dianalisa sebagai debit rata rata untuk periode bulanan, kemungkinan tidak terpenuhi 20 % (kering) utuk nilai tersedianya air yang berkenaan dengan kebutuhan air pengambian (diversion requirement). Untuk analisa perhitungan tersebut dipakai metode Dr. F. J. Mock. Dalam penentuannya dengan menggunakan metode analisa neraca air (water balance), dihitung dengan cara sebagai berikut:1. Data meteorologi Hujan bulanan rata rata (p)( mm / hari ) Hujan rata rata bulan (n)( hari )2. Evapotranspirasi (ET)Diperoleh dengan perhitungan ETo dengan metode Penman.3. Limit Evapotranspirasi (EL)a. Exposed Surface (Foto permukaan)( % )m = 20 % (Januari, Februari, Maret, April, Mei, Juni)m = 30 % (Juli, Desember)m = 40 % (Agustus, November)m = 50 % (September, Oktober)b. ( % )c. (mm)d. Limit evapotranspirasi (E1) = ETo E (mm)4. Water Balancee. Water Surplus (P E1)5. Run off dan Ground Water Storage(R + Gw)f. Infiltrasi = = (mm)g. Harga faktor Rossesi k diambil = 0,66. Storage Volume (Volume tersimpan) tahun ke n 1(Vn-1 )(mm)

7. Storage Volume (Volume tersimpan) bulan ke n

Vn dan Vn-1 dihitung dengan cara trial dan error8. 9. Base Flow = 10. Direct Run off = 11. Run off12. Run offJadi Run off = water available(m3 / detik)

1. Menghitung tekanan uap maksimum (ea) dan tekanan udara (ed). Besarnya harga ETo pada rumus Pennman dipengaruhi oleh kelembapan udara. Dalam hal ini, kelembapan udara dinyatakan sebagai defisit kejenuhan (saturated defisit, ea - ed) yaitu perbedaan antara tekanan udara bila air menguap (ed). Tekanan uap dibuat dalam mbar. ea ed dihitung dengan rumus:

dimana,T = suhu rata rata (oC)RH= kelembapan udara rata rataContoh, perhitungan untuk bulan JanuariT = 29oCRH = 80%

Dengan cara yang sama, perhitungan (ea ed) untuk bulan selanjutnya dapat dilihat pada tabel perhitungan evapotranspirasi acuan (potensial) dengan metode Pennman. Untuk menghitung evapotranspirasi potensial pada metode Pennman digunakan persamaan berikut:

Dimana:ETo: Evapotranspirasi potensial(mm/hari)c: faktor koreksi terhadap perbedaan cuaca antara siang dan malamw: faktor koreksi radiasi terhadap temperaturf(v): faktor pengaruh kecepatan anginea: tekanan uap maksimum yang mungkin terjadi (mbar)ed: tekanan udara bila air menguap (mbar)Rn: Net Radiation (Radiasi Netto)

Data data yang diperlukan antara lain terlampir sebagai berikut:

2. Faktor Angin ( f(v) )Pengaruh kecepatan angin terhadap besarnya reference evapotranspirasi pada rumus Pennman yang diperhitungkan adalah kecepatan angin pada ketinggian 2 m di atas muka tanah. Besarnya f(v) tersebut dihitung dengan rumus:

Dimana:v : kecepatan angin selama 24 jam pada ketinggian 2 m di atas permukaan tanah (km/hari)Contoh untuk bulan Januari :v : 140,00 km / harif(v) : 3. Faktor koreksi Radiasi terhadap temperatur (w)Besarnya faktor koreksi radiasi dapat dihitung dengan rumus:

Pa= 1013 0,1055 E = 2 x (0,00738 T + 0,8027)7 0,00116dimana:T = temperatur rata rata (oC)E = Elevasi bendung dari muka laut (m)Contoh perhitungan untuk bulan Januari:T = 29oCE = 910 mPa = 1013 0,1055 (910)= 916,995L = 595 0,51 T = 595 0,51 (29,0)= 580,21 = 2 (0,00737 T + 0,8072)7 0,00116 = 2 (0,00737 . (29) + 0,8072)7 0,00116= 2,316 mbar / oC

Dengan cara yang sama, perhitungan untuk bulan bulan selanjutnya dapat dilihat pada tabel.4. Radiasi Netto / Net Radiation (Rn)Besarnya harga net radiation dihitung dengan persamaan:

Dimana:

Dimana:a dan b = konstanta yang harganya terletak pada letak di bumi = albedo ( = 0,25) = faktor koreksi terhadap permukaan bumi (emisivity constant) (T4 = Energi yang dipantulkan dari pusat bumin = Penyinaran matahariN = Lama penyinaran matahari per jam = Konstanta Stefan Boltzman = 1,995 x 10-9Contoh perhitungan bulan JanuariHargaa diambil 0,21b diambil 0,48 diambil 0,25 diambil 0,97n diambil 83% perbulan = 2,677% per hariN diambil 12 jamT diambil 29,0 oC = 302,0 KMaka;

Maka

Perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel5. Faktor Koreksi Cuaca (c)Untuk memperkirakan besarnya faktor koreksi cuaca perlu diketahui data kecepaatan angin pada siang hari dan kecepatan angin pada malam hari. Radiasi gelombang pendek (Rs), kelembapan udara maksimum (RH Maximum).Tabel Faktor Koreksi Cuaca (c)RsRH max = 30 %RH max = 60 %RH max = 90 %

(mm/hari)369123691236912

00,860,501,001,000,560,901,051,091,021,061,101,10

30,790,840,920,970,921,001,111,190,991,101,241,32

60,680,770,870,930,850,561,111,190,941,101,261,33

90,550,650,780,900,260,881,021,140,881,001,161,23

00,860,901,001,000,560,981,051,051,021,061,101,10

30,760,810,880,940,870,961,061,120,541,041,181,28

60,610,680,810,880,770,381,021,100,861,011,151,22

90,460,560,720,820,670,790,881,050,780,921,061,15

00,860,901,001,000,960,981,051,051,021,061,101,10

30,690,760,850,920,830,910,991,050,890,551,701,14

60,530,610,740,840,700,800,941,020,790,921,051,12

90,370,480,650,760,590,700,840,950,710,810,961,06

00,860,901,001,000,960,981,051,050,021,061,101,10

30,640,710,820,890,780,860,940,920,850,921,011,85

60,430,580,680,790,620,700,840,930,720,820,951,00

90,270,410,590,700,500,600,750,870,620,720,870,96

6. Evapotranspirasi acuan

Contoh untuk bulan JanuariDiketahui :c = 1,0 = 0,791f(v)= 0,65ea= 40,155ed= 32,124Rn= 2,85 mm / hari

Cek Debit Andalan Terhadap KebutuhanDiperkirakan kebutuhan pengambilan air untuk sawah tanaman padi (DR) sebesar 1,6 liter / detik Ha. Luas area sawah yang akan diairi:1200 Ha + 680 Ha = 1880 HaKebutuhan air untuk sawah

Jika mengacu pada pola tanam dimana masa bercocok tanam padi yaitu:Desember Maret = 90 hariMei Agustus= 90 hariMaka diabil debit andalan (Metode Dr. F. J. Mock) yaiut deit sungai terkecil pada masa penanaman yaitu 15,292 m3 / detik.Cek debit andalan terhdap kebutuhan dan perawatan sungai Q kebutuhan setelah dibagikan efisiensi saluran= 3,008 / 0,9 x 0,9 x 0,8= 4,642 m3 / detik Q maintenance sungai (30% debit sungai harus dilepas)= 30% x 15,292= 4,5876 m3 / detik Q kebutuhan total= 4,642 + 4,5876= 9,2296 m3 / detikQ andalan > Q kebutuhan15,292 m3 / detik > 9,2296 m3 / detik............OK !!! Memenuhi syarat.

BAB III ANALISA HIDROLOGIA. PERHITUNGAN CURAH HUJAN RENCANAData hidrologi di suatu daerah sangat dibutukan sekali dalam perencanaan bangunan bendung. Karakteristik hidrologi suatu daerah sangat ditentukan oleh iklim yaitu curah hujan, sinar matahari, kecepatan angin, temperatur, dan kelembapan udara.Faktor faktor dalam perhitungan hidrologi banyak yang tidak dapat ditentukan dengan pasti, sehingga digunakan pendekatan pendekatan empiris untuk mendapatkan rumusan yang diperlukan.Umumnya keadaan hidrologi suatu daerah sangat mempengaruhi usaha pengembangan sumber air dan analisa hidrologi sangat penting untuk menentukan besar dari run off.Faktor faktor yang mempengaruhi besarnya banjir dari suatu daerah pengairan antara lain: Besarnya hujan yang terjadi Bentuk dan besarnya daerah pengairan Kemiringan daerah Karakteristik tanah dasar yang menentukan kemampuan resapan air Hujan yang terjadi sebelumnya Keadaan suhu dan angin yang mempengaruhi besarnya penguapan

Curah Hujan Harian MaksimumData curah hujan yang terjadi diperoleh dari empat stasiun untuk memperoleh curah hujan rata rata digunakan metode Thiessen setelah diperoleh hujan rata rata, kemudian digunakan untuk menghitung curah hujan harian maksimum.Curah hujan harian maksimum dapat diperoleh dari perhitungan curah hujan bulanan. Setelah dirata ratakan, maka curah hujan yang diperoleh tersebut merupakan curah hujan yang diperoleh tersebut merupakan curah hujan harian maksimum rata rata. Untuk perhitungan curah hujan bulanan telah dijelaskan di depan.

Analisa Frekuensi Curah HujanAnalisa frekuensi curah hujan adalah analisa mengenai berulangnya peristiwa hujan, baik jumlah frekuensi per satuan waktu maupun periode ulangan (return periode). Analisa frekuensi curah hujan secara statistik yang sering dipergunakan untuk menganalisis curah hujan periode (return periode) untuk 2, 5, 10, 15, 25, 50, dan 100 tahun digunakan metode Hosper dan log Person serta metode Gumbel.1. Analisa perhitungan curah hujan metode Der WeduwenIr. J. P. Der Weduwen menghitung curah hujan rencana dengan rumus:

Atau,

Dimana, R70= curah hujan 24 jam sebesar 240 mm yang pernah terjadi satu kala selama 70 tahun pengamatan (mm)M1= Curah hujan maksimum pertama (mm)M2= Curah hujan maksimum kedua (mm)Mp= Kosefisien pembanding curah hujan dengan periode ulang P dengan curah hujan periode ulang 70 tahun (mm)p : n= Periode PengamatanContoh perhitungan curah hujan dengan metode Der WeduwenDiketahui : M1 = 278,99 M2 = 274,22 p : n = 16 tahundari tabel ditunjukkan p = 15 tahun Mp = Mn = 0,766 Mp = Mn = 0,811Untuk p = 16 tahun dengan cara interpolasi diperoleh:

X= 16

Maka didapat Mp = Mn = 0,775 untuk p = 16 tahunMaka,

Atau

R70 rata rata = Harga intensitas curah hujan dengan periode yang ulang n tahun dapat dihitung dari tabel diperoleh harga harga Mn:p : n= 2 tahunMp : Mn= 0,492p : n= 5 tahunMp : Mn= 0,602p : n= 10 tahunMp : Mn= 0,705p : n= 15 tahunMp : Mn= 0,766p : n= 25 tahunMp : Mn= 0,845p : n= 50 tahunMp : Mn= 0,948p : n= 100 tahunMp : Mn= 1,050

Maka

Untuk,

Hasil dari perhitungan curah hujan rencana metode Der Weduwen:R5 = 196,800 mmR10 = 230,799 mmR25 = 276,329 mmR50 = 309,911 mmR100 = 343,256 mm

2. Analisa Perhitungan Curah Hujan Metode HaspersSusunan data curah hujan maksimum dari urutan yang paling besar ke yang paling kecil, kemudian dihitung sebagai berikut:

Dimana = curah hujan rata rata

; dimana N = Nomor urut regresi

Dimana, M = koefisien HaspersI = peluang terpenuhiPerhitungan curah hujan rencana dengan metode Haspers dapat dilihat pada halaman berikut:Rrata rata = 183,276 mm1= 1,62 16Rmax 1= 278,99 mm2= 1,05 8Rmax 2= 274,22 mmN= 16

Perhitungan selanjutnya lihat tabel berikut ini:

3. Analisa Perhitungan Curah Hujan Metode Log PersonPersamaan persamaan yang digunakan dalam analisa distribusi Log Person type III.Kriteria perhitungan antara lain: Buat data data waktu curah hujan ke dalam harga harga logaritma Hitung logaritma tengah

Menghitung harga standar deviasi (SD)

Menghitung koefisien a simetris

Hitung besarnya logaritma curah hujan rencana dengan periode ulang yang dipilih

Dimana harga S diperoleh dari tabel Persons, sesuai dengan nilai CS Besarnya curah hujan rencana RT adalah antilog dari log RTAnalisa perhitungan curah hujan dengan metode log Persons adalah sebagai berikut:

4. Analisa Perhitungan Curah Hujan Metode GombelBesarnya curah hujan untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 20, dan 100 tahun dihitung dengan rumus berikut:

Dimana YT dan Yn diperoleh dari tabel

Dimana,Rt= curah hujan dengan periode ulang T tahunRr= curah hujan rata rata K = faktor koefisienSD= standard deviasiSn= pengurangan standard deviasiYt= pengurangan variasiYn= pengurangan variasi yang nilainya tergantung dengan banyaknya sampel N= jumlah data pengukuranT= lamanya periode ulangUntuk N = 16 tahun, diperoleh Yn = 0,5157 ; Sn = 1,0316

Tabel Yt untuk distribusi Gumbel:TrReduced

(Tahun)Variable

20,36651

51,99400

102,25037

202,97019

503,90194

1004,60015

2005,29561

5006,21361

10006,90726

20007,60065

50008,51709

100009,21029

200009,90346

5000010,81977

10000011,51292

B. DEBIT BANJIR RENCANA (DESIGN FLOOD FLOW)Debit banjir rencana adalah besarnya debit yang direncanakan untuk melewati bendung. Analisa untuk mencari debit banjir tertentu disebut frekuensi analisis dan perhitungannya biasa dilakukan dengan menggunakan beberapa metode, antara lain:1. Metode Dr. Mendiobe2. Metode Haspers3. Metode M. A. F (Mean Annual Flood)4. Metode J. P. Der WeduwenAnalisa dan Perhitungan Design Flood Flow dengan Metode J. P. Der WeduwenUntuk menghitung debit banjir pada suatu periode yang ulang tertentu dari suatu catchment area berkisar antara 0 100 km2. Ir. J. P. Der Weduwen menggunakan rumus berikut: atau Dimana,Qn = debit banjir yang terjadi pada periode ulang n tahun (m3/det)Mn= koefisien perbandingan yang diambil dari tabelq= .q : banyaknya air (m3 / detik / km2) lihat grafikRn= curah hujan harian pada periode ulang n tahun (mm)R70 = curah hujan 24 jam sebelum 240 mm yang pernah terjadi satu kali selama 70 tahun pengamatan (mm)Untuk perhitungan dengan metode Dr. Weduwen dapat dilihat: