Debit Rancangan
Definisi Debit rancangan saluran drainase adalah debit aliran maksimum yang
dapat terjadi pada suatu ruas saluran drainase akibat akumulasi penampungan limpasan permukaan (surface runoff) setelah terjadinya curah hujan dengan intensitas tertentu.
Besar kecilnya curah hujan yang diperhitungkan ditunjukkan dengan nilai kala ulang (return period), misal 2, 5, 10 tahunan.
Kapasitas saluran drainase untuk menampung/mengalirkan debit maksimum tersebut dapat ditentukan berdasarkan urgensi areal yang dilindungi (debit maksimum 2, 5 atau 10 tahunan).
Hujan Rancangan tergantung Tingkat resiko
Hujan Rancangan tergantung Tingkat resiko
Prinsip dasar perancangan sistem drainase Genangan pada areal yang dilindungi dengan sistem drainase harus dapat dikeringkan
dalam waktu tertentu sesuai dengan tingkat toleransi yang diinginkan (bandingkan kompleks real estate, lapangan olah raga, jalan toll, lahan sawah).
Sumber potensi genangan harus diperhitungkan baik dari daerah tangkapan air (DTA) setempat maupun aliran dari areal lain melalui saluran di bagian hulu DTA.
Pengaliran untuk pengeringan genangan dapat melalui saluran terbuka (open channel), gorong-gorong atau pipa.
Tata letak (lay out) jaringan, dimensi dan slope saluran sistem drainase diupayakan agar aliran dapat terjadi dengan lancar secara grafitasi.
Bagan tipikal pola sistem drainase wilayah perkotaan
(Larry W. Mays & Yeou-Koung Tung, 1992)
Dimensi ? Lebar dasar, kemiringan tebing? Debit maksimum & kedalaman air ?
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase Pendekatan umum adalah menentukan hujan efektif dan losses, dimana hujan efektif
dialihragamkan menjadi surface runoff.
Hujan efektif tergantung dari kondisi tutup lahan, dapat berupa lahan homogen atau campuran.
Rasio antara hujan efektif terhadap hujan total disebut sebagai koefisien limpasan permukaan (runoff coefficient).
Faktor hidrologi yang diperhitungkan untuk perkiraan debit maksimum:
o Sifat curah hujan (jumlah ketinggian & intensitas)
o Waktu konsentrasi akumulasi runoff
o Runoff coefficient tergantung dari kondisi permukaan DTA
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase
Hitungan debit maksimum direct runoff dapat dilakukan menggunakan rumus
sederhana metode Rational.
Metode Rational
𝑄𝑇 = 0,278. 𝐶. 𝐼𝑇. 𝐴
dengan:
QT : debit maksimum dengan kala ulang T tahun (m3/s),
C : runoff coefficient,
IT : intensitas hujan dengan kala ulang T tahun (mm/jam),
A : luas DTA (km2).
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase
Apabila DTA terdiri dari beberapa satuan areal dengan kondisi tutup lahan
bervariasi (heterogen), rumus Rational menjadi:
Metode Rational
dengan:
QT : debit maksimum dengan kala ulang T tahun,
Cj : runoff coefficient areal j,
IT : intensitas hujan dengan kala ulang T tahun (mm/jam),
Aj : luas areal j (km2).
m
j
jjTT ACIQ1
278,0
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase
Metode Rational digunakan dengan asumsi bentuk hidrograf direct runoff simetri
sebagai berikut:
Metode Rational
• Debit maksimum (Qp) dihitung berdasarkan
intensitas hujan dengan durasi sama dengan
waktu konsentrasi (tc).
• Bagaimana menentukan intensitas hujan Itc ?
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase
Intensitas hujan ditetapkan sebagai nilai rerata intensitas hujan dengan durasi = tc.
Hubungan intensitas dan durasi hujan disajikan dalam bentuk kurva Intensitas-Durasi-Frekuensi hujan (IDF).
Kurva IDF dapat disusun menggunakan prosedur analisis frekuensi data hujan durasi pendek (menitan) hasil pengukuran ARR.
Jika data hujan tersedia harian, intensitas hujan untuk durasi tertentu dapat dihitung dengan rumus empiris: Mononobe, Haspers, Melchior, Weduwen, Kimijima, dll.
Metode Rational
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase
Rumus Intensitas Hujan Mononobe:
Metode Rational
dengan:
ItT : intensitas curah hujan pada durasi t untuk kala ulang T tahun (mm/jam),
t : durasi curah hujan (jam),
R24T : curah hujan harian maksimum dengan kala ulang T tahun (mm).
Contoh Kurva IDF
0
10
20
30
40
50
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Durasi (menit)
Inte
sit
as
hu
jan
(m
m/j
am
)
2 tahunan
5 tahunan
10 tahunan
Contoh kurva IDF wilayah lereng Merapi
(Adani Amalia, 2011)
Contoh Kurva IDF
Contoh kurva IDF wilayah Pinangsori - Sibolga
(Puji Utomo, 2016)
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase Metode Rational
dengan:
tc : waktu konsentrasi (menit)
L : panjang lereng (m)
S : kemiringan lereng (m/m)
385.077.00195.0 SLtc
Waktu konsentrasi merupakan jumlah dari inlet time (to = waktu tempuh air dari titik terjauh menuju inlet) dan flow time (tf = waktu pengaliran air dari inlet ke outlet saluran).
Perkiraan nilai tc untuk aliran tanpa tf dapat digunakan rumus Kirpich (1940):
Contoh penentuan waktu konsentrasi (Wignyosukarto, 2013)
Contoh tabel nilai runoff coefficient (Ven te Chow, 1988)
Contoh tabel nilai runoff coefficient Sumber: Urban Drainage Guidelines and Technical Design Standards, Dep. PU, Jakarta, November, 1994
Koefisien Limpasan Komposit
Metode hitungan debit maksimum saluran drainase
• Hitung hujan harian maksimum (RT) pada kala ulang T tahun
dengan analisis frekuensi.
• Hitung perkiraan nilai waktu konsentrasi (tc).
• Hitung intensitas hujan pada durasi hujan = tc.
• Tetapkan nilai runoff coefficient (C)
• Hitung debit maksimum (Qp) dan gambarkan hidrograf surface
runoff.
Prosedur hitungan debit maksimum metode Rational
Hitung debit banjir maksimum dan hidrograf akibat hujan maksimum harian 2, 5, 10 tahunan pada suatu lahan dengan data sbb.:
Contoh hitungan debit maksimum
• Luas DTA 5 km2, waktu konsentrasi 3 jam
• Runoff coefficient = 0,6
• Data hujan harian maksimum terukur spt. pada tabel berikut.
Tahun R (mm) 2009 88
2010 89
2011 70
2012 53
2013 95
2014 66
2015 48
2016 63
2017 106
2018 100
Contoh hitungan debit maksimum
T (tahun) RT (mm) 2 78
5 95
10 104
1. Hujan harian maksimum (RT)
T
(tahun)
IT
(mm/jam)
Qp-T
(m3/s)
2 12.94 10.788
5 15.79 13.170
10 17.29 14.416
2. Debit maksimum (Qp-T)
t (jam)
Q2-t
(m3/s)
Q5-t
(m3/s)
Q10-t
(m3/s)
0 0.000 0.000 0.000
1 3.596 4.390 4.805
2 7.192 8.780 9.611
3 10.788 13.170 14.416
4 7.192 8.780 9.611
5 3.596 4.390 4.805
6 0.000 0.000 0.000
Vol. (m3) 116,508 142,240 155,690
3. Hidrograf surface runoff
Sumber Penulisan Bahan Kuliah Drainase Perkotaan (Dr. Rachmat Jayadi)
Bahan Kuliah Drainase dan Sanitasi Lingkungan (Prof. Budi Wignyosukarto)