IX. HIDROGRAF SATUAN Hidrograf satuan merupakan hidrograf limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan mangkus (efektif) yang terjadi merata di seluruh DAS dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu yang ditetapkan. Hidrograf satuan (HS) => hidrograf khas untuk suatu DAS tertentu. Konsep HS dikemukakan pertama kali oleh Sherman (1932) yang dipergunakan untuk prakiraan banjir yang terjadi akibat hujan dengan kedalaman dan agihan (distribusi) tertentu. Dari definisi di atas, terdapat 2 (dua) andaian pokok dalam HS: 1. hujan yang merata 2. intensitas hujan tetap. Selain itu HS juga didasarkan pada 3 landasan pemikiran: 3. linier system 4. time invariant 5. waktu dari saat berakhirnya hujan sampai akhir hidrograf limpasan langsung selalu tetap.
9.1 Penurunan hidrograf satuan terukur 1. persamaan polinomial 2. coba-coba (metoda Collins) 3. least square method 4. program linier 5. dan sebagainya
Persamaan Polinomial a. hidrograf muka air Hidrograf (debit) liku kalibrasi debit b. pisahkan hidrograf dari aliran dasarnya untuk memperoleh hidrograf limpasan langsung (HLL) dan
-index.
c. hitung hujan netto = hujan total -
-index
d. andaikan ordinat HS (U1, U2, ..., Un). Jumlah ordinat hidrograf satuan (OHS) = jumlah ordinat HLL (nol tak dihitung) (OHLL) dikurangi lama hujan (TH) ditambah 1 (OHS = OHLL – TH +1) e. kalikan (d) dengan hujan netto f.
persamakan HLL dengan (e), maka ordinat HS dapat dihitung.
R1
R1U1
R1U2
R1U3
R1U4
……
R2
-
R2U1
R2U2
R2U3
R2U4
R3
-
-
R3U1
R3U2
R3U3
R1U1
=
Q1
U1 = Q1/R1
=
Q2
U2 =
R1U2
+
R2U1
R1U3
+
R2U2
+
R3U1
=
Q3
U3 =
R1U4
+
R2U3
+
R3U2
=
Q4
U4 =
dst…………………………..
dst…………
Pemisahan aliran dasar (base flow) 1. straight line method
2. fixed base length method
3. variable slope method
Contoh: Hujan efektif (kedalaman hujan dikurangi phi-index) berturut-turut 40, 0, dan 10 mm dengan interval waktu 1 jam, menghasilkan hidrograf limpasan langsung (hidrograf dikurangi dengan aliran dasar) sbb: Jam ke3
HLL (m /s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
111
389
306
264
181
97
28
14
0
Tentukan hidrograf satuannya ! Penyelesaiannya : Jumlah ordinat HS = (m – n + 1) = 8 – 3 + 1 = 6 Misal ordinat HS dengan kedalaman 1mm adalah U1, U2, U3, …, U6 R1 = 40
40 U1
40 U2
40 U3
40 U4
40 U5
40 U6
R2 = 0
-
0 U1
0 U2
0 U3
0 U4
0 U5
0 U6
R3 = 10
-
-
10 U1
10 U2
10 U3
10 U4
10 U5
111
389
306
264
181
97
28
HLL
40 U1
= 111
U1 = 2.78 m3/s
40 U2 + 0 U1
= 389
U2 = 9.73 m3/s
40 U3 + 0 U2 + 10 U1
= 306
U3 = 6.96 m3/s
40 U4 + 0 U3 + 10 U2
= 264
U4 = 4.17 m3/s
40 U5 + 0 U4 + 10 U3
= 181
U5 = 2.79 m3/s
40 U6 + 0 U5 + 10 U4
= 97
U6 = 1.39 m3/s
Dalam bentuk tabel : HLL
Jam ke-
(m3/s)
U40(t – 1)
U0(t – 1,1)
U10(t – 2,1)
U1(t, 1) = HS
0
0
0
-
-
0
0
1
111
111
0
-
2.775
U1
2
389
389
0
0
9.725
U2
3
306
278.25
0
27.75
6.956
U3
4
264
166.75
0
97.25
4.169
U4
5
181
111.44
0
69.56
2.786
U5
6
97
55.31
0
41.69
1.383
U6
7
28
~0
0
27.86
0
0
8
14
~0
0
13.83
9
0
9.2 Hidrograf satuan sintetik Untuk DAS tak terukur (ungauged catchment), data AWLR tidak tersedia dengan demikian HS terukur tidak dapat diturunkan. Untuk mengatasi hal tersebut digunakan HSS yaitu dengan menghitung unsur-unsur pokok hidrograf satuan (Qp, Tp, dan Tb) sebagai fungsi karakteristik DAS. Contoh HSS, al: 1. Snyder (US, 1938) 2. Nakayasu (Jepang) 3. GAMA I(Jawa, 1985) 4. dll
HSS GAMA I
Hidrograf satuan untuk Prakiraan Banjir Rancangan
9.3 Patokan rancangan (design criteria)
Besaran rancangan diperlukan dalam perancangan bangunan hidraulik. Salah satu hasil dalam analisis hidrologi adalah besaran banjir rancangan untuk perancangan bangunan hidrolik. Missal : •
Bangunan yang berkaitan dengan pengembangan SDA
•
Penetapan tinggi lantai jembatan
Banjir Rancangan (design flood) Banjir rancangan merupakan besaran banjir yang digunakan untuk mendimensi bangunan hidraulik dan struktur kaitannya sedemikian rupa sehingga kerusakan yang ditimbulkannya baik langsung maupun tidak langsung tidak boleh terjadi selama besaran banjir tidak terlampaui.
Kala ulang, T (return period) adalah waktu hipotetik dimana hujan / debit dengan besaran tertentu akan disamai atau dilampaui sekali dalam jangka waktu tersebut
T(Q) = rata-rata (
Banjir rancangan dapat berupa :
,…)
•
Debit puncak
•
Volume banjir
•
Tinggi muka air
•
Hidrograf
Penetapan banjir rancangan didasarkan pada : •
Ukuran dan jenis proyek
•
Ketersediaan data
•
Kemampuan ekonomi
•
Daerah yang dilindungi
•
Kebijaksanaan politis
Banyak metoda untuk memperkirakan banjir rancangan, pemilihan metoda sangat dipengaruhi : •
Ketersediaan data
•
Tingkat ketelitian yang dikehendaki
•
Kesesuaian DASyang ditinjau
Misal : 1. Tidak tersedia data hidrologi •
Dengan memanfaatkan tanda-tanda bekas banjir (banjir maksimum terukur), menggunakan persamaan hidraulik (slope area method)
•
Informasi kala ulang tidak ada
2. Rumus empirik (Q = fungsi (karakteristik DAS)) • Q = c An c, n •
: konstanta, spesifik untuk DAS yang bersangkutan
tidak ada informasi kala ulang
3. Rumus rasional (Q = fungsi (karakteristik DAS dan hujan)) •
Q=CIA
•
C
: koefisien limpasan
•
I
: intensitas hujan untuk waktu t yang dikehendaki
•
A
•
Kala ulang
: luas DAS
4. Analisis dengan model •
Hidrograf satuan
•
Model hujan – aliran
•
Kala ulang banjir biasanya diambil sama dengan kala ulang hujan
5. Cara statistik •
Analisis frekuensi berdasarkan data debit terukur di sungai
•
Ada informasi kala ulang
6. Probable Maximum Flood, PMF : besaran banjir maksimum yang dapat terjadi •
PMF digunakan untuk perancangan bangunan hidraulik dimana kegagalan membahayakan kehidupan manusia, missal : spillway
•
Bila tidak tersedia data debit dapat diperkirakan dengan PMP (probable maximum precipitation) dan model hujan – aliran
• PMP = •
X
: nilai rata-rata hujan maximum di stasiunyang ditinjau
•
K
: konstanta(10 – 20)
•
S
: simpangan baku
