dasar-dasar perancangan-1.ppt

PB-2: DASAR-DASAR PERANCANGAN

SUB POKOK BAHASAN

SPB 2.1: ANALISIS HIDROLOGI

SPB 2.2: PERANCANGAN HIDROLIS

SPB 2.3: PERANCANGAN KONSTRUKSI


A. Tujuan/Manfaat dan Lingkup Pembahasan

1. Tujuan akhir analisis hidrologi dalam perancangan drainase adalah menentukan debit rancangan

2. Hasil analisis hidrologi (debit rancangan) dimanfaatkan untuk menetapkan sistem, rancangan hidrolis dan konstruksi drainase

• Interpretasi data hujan: melengkapi data yang hilang, menghitung curah hujan rata-rata daerah

• Analisis curah hujan rancangan (analisis frekuensi)

3. Lingkup Pembahasan:

• Analisis debit rancangan


B. Interpretasi & Pengolahan Data Hujan

1. Data yang diperlukan:

• Curah hujan jam-jaman (kalau ada)

• Curah hujan harian

• Peta stasion Hujan / Stasion Klimatologi

2. Melengkapi Data Hujan yang “Hilang”

Yang dimaksud data hujan yang “hilang” adalah data hujan yang tidak tercatat pada format pencatatan data.

Kemungkinan penyebabnya ialah: alat rusak atau kelalaian petugas

Pemecahan masalah:

Manfaatkan data dari stasion hujan terdekat sebagai data pembanding Jumlah stasion pembanding minimal 3 (tiga) stasion Data pembanding yang dibutuhkan adalah curah hujan harian (ri) dan

curah hujan rata-rata tahunan (Ri)


Rumus yang digunakan:

i

n

1i i

xx r

R

R

n

1r

n

x2

2

x1

1

xx r

Rn

Rr

R

Rr

R

R

n

1ratau

rx = curah hujan harian yang “hilang”dimana:

ri = curah hujan harian pada stasion pembanding ke-i untuk tanggal yang sama dengan “hilangnya” data pada stasion x

Rx = curah hujan rata-rata tahunan pada stasion x

Ri = curah hujan rata-rata tahunan pada stasion pembanding ke -i

Warning: Dalam perhitungan curah hujan rata-rata tahunan, tahun yang datanya tidak lengkap tidak boleh diperhitungkan.

n = jumlah stasion pembanding

a Meode Aritmatik (rata-rata hitung):


b. Metode Faktor Jarak:

Faktor jarak dihitung dengan persamaan:

Prinsip: Curah hujan pada sebarang titik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak titik tersebut dari stasion tertentu

ri = curah hujan stasion pembanding ke –i pada tanggal yang sama dengan rx


2

2

1

1

i

i

d

ddif

n

iidix rfr

1

Curah hujan yang hilang:


Prosedur penggambaran & perhitungan:

A

B

D

C

E

1) Gambarkan peta Daerah Tangkapan Hujan (DTH) dengan skala, dan plot letak stasion pada peta tersebut

2) Ukur jarak dari stasion yang ditinjau ke setiap stasion pembanding

No Stasion Jarak 1/di2 fd

1 A d1

2 B d2

3 D d3

4 E d4

Jumlah (1/d12) 1,00


3. Menghitung curah hujan rata-rata daerah

Pengertian

Curah hujan yang diukur/dicatat pada suatu stasion hujan disebut curah terpusat (point rainfall) yang hanya berlaku setempat.

Untuk menganalisis limpasan hujan dari suatu daerah atau wilayah tertentu, dibutuhkan data curah hujan yang jatuh di dalam seluruh wilayah atau daerah tangkapan hujan tersebut.

Untuk menentukan suatu nilai curah hujan yang mewakili curah hujan dalam wilayah tersebut, digunakan nilai curah hujan rata-rata yang dihitung dari beberapa data curah hujan terpusat (stasion hujan).

Dengan kata lain:

Curah hujan rata-rata daerah adalah nilai rata-rata curah hujan yang dihitung dari beberapa stasion hujan yang berada di dalam atau di sekitar wilayah / daerah tangkapan hujan tertentu


Metode Analisis

Ada 4 (empat) metode yang lasim digunakan untuk menganalisis curah hujan rata-rata daerah, yaitu:

Metode Arithmatic (metode rata-rata aljabar)

Metode Thiessen Metode Isohyet

(1) Metode Arithmatic (metode rata-rata aljabar)

Kriteria: a. Letak stasiun tersebar merata di dalam DTH

b. Selisih curah hujan antar stasiun ≤ 10 %


n

iiR

nR

1

1 R = curah hujan rata-rata daerah

Ri = curah hujan pada stasiun ke – i; i = 1, 2, . . ., n

n = jumlah stasiun

Metode Faktor Jarak


(2) Metode Thiessen


A

B

D

C

E


2) Hubungkan masing-masing stasion, dan lukis garis yang membagi dua sama besar dan tegak lurus garis hubung tersebut.

3) Lukis polygon Thiessen

4) Ukur luas masing-masing polygon dengan planimeter

No Stasion Luas % Luas

1 A A1

2 B A2

3 C A3

4 D A4

5 E A5

Jumlah A 100


5) Hitung curah hujan rata-rata dengan rumus:

nn

n

ii

i RA

AR

A

AR

A

AR

A

AR

2

21

1

1

dengan: R = curah hujan rata-rata daerah

Ri = curah hujan pada stasiun ke – i; i = 1, 2, . . ., n

Ai = luas polygon dari stasiun ke – i;

A = total luas daerah tadah hujan;

n

n

ii AAAAA

21

1

n = jumlah stasion hujan


3. Metode IsohyetProsedur penggambaran kontur isohyet:

A

B

D

C

E

1) Gambarkan peta Daerah Tangkapan Hujan (DTH) dengan skala, plot letak stasion pada peta tersebut, dan hubungkan masing-masing stasion

2) Tentukan interval kontur dan bagi garis hubung antar stasiun sesuai dengan interval kontur yang telah ditentukanContoh Data:

No Stasion Curah Hujan (mm)

1 A 85

2 B 134

3 C 152

4 D 128

5 E 180

175

150

125

100

753) Lukis garis-garis (kontur) isohyet dengan menghubungkan titik-titik yang curah hujannya sama


Prosedur perhitungan curah hujan rata-rata:

1) Ukur setiap luasan antara dua garis isohyet yang berdekatan dengan planimeter

2) Hitung curah hujan rata-rata dari masing-masing bagian luasan pada point (1)

3) Hitung curah hujan rata-rata dengan persamaan:

n

ii

i RA

AR

1dengan: R = curah hujan rata-rata daerah

Ri = curah hujan rata-rata antara dua garis isohyet yang berdekatan;

Ai = luas area antara dua isohyet yang berdekatan

A = total luas daerah tadah hujan;

n

n

ii AAAAA

21

1

n = jumlah segmen area

i = 1, 2, . . ., n; adalah nomor segmen area


4. Metode Faktor Jarak


A

B

D

C

E


2) Tentukan titik berat DTH, dengan melukis ellips mengitari DTH tersebut

3) Ukur jarak masing-masing stasion dari pusat DTH


1 A d1

2 B d2

3 C d3

4 D d4

5 E d5

Jumlah (1/d12) 1,00


4) Hitung Faktor jarak dengan persamaan:

Ri = curah hujan stasion ke –i


2

2

1

1

i

i

d

ddif

n

iidi RfR

1

5) Hitung Curah hujan rata-rata dengan persamaan:


1 A d1 1/d12 fd1

2 B d2 1/d22 fd2

3 C d3 1/d32 fd3

4 D d4 1/d42 fd4

5 E d5 1/d52 fd5

Jumlah (1/d12) 1,00


C. Analisa Curah Hujan Rancangan (Analisis Frekuensi)

1. Pengertian: Curah hujan rancangan adalah curah hujan dengan periode ulang (T) tertentu

yang diperlukan untuk menghitung debit rancangan.

Debit rancangan adalah debit dengan periode ulang (T) tertentu yang diperlukan untuk merancang saluran atau bangunan tertentu.

Periode ulang ditetapkan berdasarkan beberapa pertimbangan, antara lain:

(1) Umur ekonomis bangunan

(2) Besaran resiko yang akan ditanggung jika curah hujan / banjir yang terjadi lebih besar dari curah hujan / banjir rancangan

(3) Tambahan biaya investasi yang dibutuhkan jika digunakan curah hujan / debit rancangan yang periode ulangnya lebih besar.

(4) Ketersediaan dana untuk membiayai pembangunan konstruksi

2. Penentuan Periode Ulang (T):


Tabel 1. Penentuan Periode Ulang Hujan (PUH) berdasarkan kategori kota dan luas daerah tangkapan hujan (catchment area)

No Kategori KotaJumlah

Penduduk

(ribuan jiwa)

Luas Catcment Area (Ha) dan PUH (tahun)

10 10 - 100 100 - 500 > 500

1 Kota Metropolitan > 5.000 1 – 2 2 – 5 5 – 10 10 – 25

2 Kota Besar 500 – 5.000 1 – 2 2 – 5 2 – 5 5 – 15

3 Kota Sedang 100 – 500 1 – 2 2 – 5 2 – 5 5 – 10

4 Kota Kecil 10 – 100 1 – 2 1 – 2 1 – 2 2 – 5

5 Kota Sangat Kecil < 10 1 1 1 1

Untuk perancangan sistem drainase di Indonesia, pemerintah telah menetapkan kriteria penentuan periode ulang berdasarkan kategori kota dan luas daerah tangkapan hujan (catchment area) seperti pada tabel berikut.


3. Metode Analisis:

3.1 Metode Gumbel (Metode Nilai Ekstrim)

Rumus yang digunakan: xTT SKXX XT = curah hujan (atau debit) dengan periode ulang T tahun

X = curah hujan (atau debit) rata-rata dari n jumlah data

; i = 1, 2, . . ., n

1

2

n

XXS ix

n = jumlah tahun data

n

iiX

nX

1

1

Sx = standar deviasi, dihitung dengan salah satu dari 3 persamaan berikut:

1

22

n

XnXS i

x

1

2

n

XXXS ii

x

atau

atau


KT = faktor frekuensi, nilainya bergantung pada periode ulang T dan jumlah data n.

n

nTT S

YYK

Untuk penggunaan praktis, KT dapat dihitung dengan persamaan:

Nilai-nilai YT, Yn dan Sn dapat dilihat di tabel

Tabel 2. Nilai-nilai YT untuk beberapa periode ulang

Periode Ulang, T (tahun) YT

2 0,3665

5 1,4999

10 2,2502

20 2,9702

25 3,1985

50 3,9019

100 4,6001

200 5,2958


Tabel 3. Reduksi nilai rata-rata, Yn

Nilai-nilai Yn n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.4952 0.4996 0.5035 0.5070 0.5100 0.5125 0.5157 0.5181 0.5202 0.5220 20 0.5236 0.5252 0.5268 0.5283 0.5296 0.5309 0.5320 0.5332 0.5343 0.5353 30 0.5362 0.5371 0.5380 0.5388 0.5396 0.5402 0.5410 0.5418 0.5424 0.5430 40 0.5436 0.5442 0.5448 0.5453 0.5458 0.5463 0.5468 0.5473 0.5477 0.5481 50 0.5485 0.5489 0.5493 0.5497 0.5501 0.5504 0.5508 0.5511 0.5515 0.5518 60 0.5521 0.5524 0.5527 0.5530 0.5533 0.5535 0.5538 0.5540 0.5543 0.5545 70 0.5548 0.5550 0.5552 0.5555 0.5557 0.5559 0.5561 0.5563 0.5565 0.5567 80 0.5568 0.5570 0.5572 0.5574 0.5576 0.5578 0.5580 0.5581 0.5583 0.5585 90 0.5586 0.5587 0.5589 0.5591 0.5592 0.5593 0.5595 0.5596 0.5598 0.5599 100 0.5600

Tabel 4. Reduksi Standar Deviasi, Sn

Nilai-nilai Sn n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.9436 0.9697 0.9833 0.9971 1.0095 1.0206 1.0316 1.0411 1.0493 1.0563 20 1.0628 1.0696 1.0754 1.0811 1.0864 1.0915 1.0961 1.1004 1.1047 1.1086 30 1.1124 1.1159 1.1193 1.1226 1.1255 1.1285 1.1313 1.1339 1.1363 1.1388 40 1.1413 1.1436 1.1458 1.1480 1.1499 1.1519 1.1538 1.1557 1.1574 1.1590 50 1.1607 1.1623 1.1638 1.1653 1.1667 1.1681 1.1695 1.1708 1.1721 1.1733 60 1.1747 1.1759 1.1770 1.1782 1.1793 1.1803 1.1814 1.1824 1.1834 1.1844 70 1.1854 1.1863 1.1873 1.1881 1.1890 1.1898 1.1907 1.1915 1.1923 1.1930 80 1.1938 1.1945 1.1953 1.1960 1.1967 1.1973 1.1980 1.1987 1.1994 1.2001 90 1.2007 1.2013 1.2020 1.2026 1.2032 1.2038 1.2044 1.2049 1.2055 1.2060 100 1.2065


Format tabel perhitungan parameter statistik:

No Xi Xi2

Rata2

1

2

..

n

No Xi 2XX i XX i

Rata2

1

2

..

n

Format - 1 Format - 2


3.2. Metode Log Pearson Tipe III

Metode Log Pearson Tipe III didasarkan pada distribusi Log Pearson tipe III.

Persamaan yang digunakan adalah:

xTT SKXX logloglog

n

iiX

nX

1

log1

log

; i = 1, 2, . . ., n

1

loglog2

log

n

XXS i

x

KT = faktor frekuensi, nilainya diperoleh dari Tabel 5 untuk nilai G dan

periode ulang T yang sesuai; G = koefisien skewness, dihitung dari persamaan:

3log

3

21

loglog

X

i

Snn

XXnG


Format tabel perhitungan parameter statistik:

Rata2

No Xi

1

2

..

n

3loglog XX i 2loglog XX i XX i loglog Log Xi

3


Periode Ulang, T (tahun) 2 5 10 25 50 100

Peluang (%)

Koefisien Skewness

G 50 20 10 4 2 1

3.0 -0.396 0.420 1.180 2.278 3.152 4.051 2.8 -0.384 0.460 1.210 2.275 3.114 3.973 2.6 -0.368 0.499 1.238 2.267 3.071 3.889 2.4 -0.351 0.537 1.262 2.256 3.023 3.800 2.2 -0.330 0.574 1.284 2.240 2.970 3.705 2.0 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605 1.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.848 3.499 1.6 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.780 3.388 1.4 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.271 1.2 -0.195 0.732 1.340 2.087 2.626 3.149 1.0 -0.164 0.758 1.340 2.043 2.542 3.022 0.9 -0.148 0.769 1.339 2.018 2.498 2.957 0.8 -0.132 0.780 1.336 1.993 2.453 2.891 0.7 -0.116 0.790 1.333 1.967 2.407 2.824 0.6 -0.099 0.800 1.328 1.939 2.359 2.755 0.5 -0.083 0.808 1.323 1.910 2.311 2.686 0.4 -0.066 0.816 1.317 1.880 2.261 2.615 0.3 -0.050 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544 0.2 -0.033 0.830 1.301 1.818 2.159 2.472 0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.400 0.0 0.000 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326

Tabel 5. Nilai-nilai K untuk Distribusi Log Pearson Tipe III


Periode Ulang, T (tahun) 2 5 10 25 50 100

Peluang (%)

Koefisien Skewness

G 50 20 10 4 2 1

0.0 0.000 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 -0.1 0.017 0.836 1.270 1.716 2.000 2.252 -0.2 0.033 0.850 1.258 1.680 1.945 2.178 -0.3 0.050 0.853 1.245 1.643 1.890 2.104 -0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029 -0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.777 1.955 -0.6 0.099 0.857 1.200 1.528 1.720 1.880 -0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806 -0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733 -0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.660 -1.0 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588 -1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449 -1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.270 1.318 -1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197 -1.8 0.282 0.799 0.945 1.035 1.069 1.087 -2.0 0.307 0.777 0.895 0.959 0.980 0.990 -2.2 0.330 0.752 0.844 0.888 0.900 0.905 -2.4 0.351 0.725 0.795 0.823 0.830 0.832 -2.6 0.368 0.696 0.747 0.764 0.768 0.769 -2.8 0.384 0.666 0.702 0.712 0.714 0.714 -3.0 0.396 0.636 0.660 0.666 0.666 0.667

Lanjutan Tabel 5. Nilai-nilai K untuk Distribusi Log Pearson Tipe III


3.3 Metode Iwai Metode ini didasarkan pada distribusi log normal. Alasannya ialah bahwa pada umumnya distribusi curah hujan maksimum tidak mengikuti distribusi normal (tidak simetris)

Variabel normal yang sesuai untuk periode ulang tertentu dinyatakan dengan persamaan:

bX

bXC

0

log dimana

n

iiX

nX

10 log

1log

dan perkiraan harga b dihitung dari persamaan:

m

jjb

mb

1

1

dengan tjsj

tjsjj XXX

XXXb

0

20

2mj , . . . 2, 1,

10

nm (dibulatkan) ; n = jumlah data

Xsj = curah hujan terbesar ke – j

Xtj = curah hujan terkecil ke – j


Secara praktis, prosedur perhitungan diuraikan sebagai berikut:

(1) Urutkan data hujan mulai dari yang terbesar ke kecil dan hitung m: 10/nm

(2) Hitung X0 dari persamaan:

n

iiX

nX

10 log

1log

(3) Hitung b dari persamaan

m

jjb

mb

1

1

tjsj

tjsjj XXX

XXXb

0

20

2dan

(4) Hitung C dari persamaan: 22 loglog1

21bXbX

n

n

C ii

(5) Baca nilai variabel normal untuk periode ulang (T) yang sesuai pada Tabel 6

(6) Hitung curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun dari persamaan:

C

bXbXT

1loglog 0


T (tahun) T

xW1

500 0.00200 2.0352 400 0.00250 1.9840 300 0.00333 1.9227 250 0.00400 1.8573 200 0.00500 1.8214 150 0.00667 1.7499 100 0.01000 1.6450 80 0.01250 1.5851 60 0.01667 1.5049 50 0.02000 1.4522 40 0.02500 1.3859 30 0.03333 1.2971 25 0.04000 1.2379 20 0.05000 1.1631 15 0.06667 1.0614 10 0.10000 0.9062 8 0.12500 0.8134 5 0.20000 0.5951 4 0.25000 0.4769 3 0.33333 0.3045 2 0.50000 0.0000

Tabel 6. Variabel normal yang sesuai pada W(x) utama


Format tabel perhitungan:

Rata2

No Xi

1

2

..

n

Log Xi

3

Xi + b Log(Xi + b) [Log(Xi + b)]2


No Xs XtXs . Xt Xs + Xt X0 bj

1

2

..

m

Rata2

Format tabel perhitungan nilai b:


D. Perhitungan Debit Rancangan

Debit rancangan adalah debit dengan periode ulang (T) tertentu yang diperlukan untuk merancang saluran atau bangunan tertentu.

Data-data yang diperlukan untuk perhitungan debit rancangan, antara lain:

a. Data curah hujan: diolah dan dianalisis untuk menentukan Curah Hujan Rancangan

b. Data teknis jaringan:

(1) Peta Situasi & Tata Letak Jaringan, digunakan untuk:

• Menentukan rancangan pembebanan aliran dan batas daerah tangkapan hujan (DTH, Catchment Area)

• Menentukan panjang dan kemiringan medan / saluran.

(2) Peta Tata Guna Lahan & RUTR, digunakan untuk:

• Menginterpretasi karakteristik daerah tangkapan hujan (menentukan koefisien limpasan) dan kapasitas tambahan untuk pengembangan

1. Pengertian

2. Data-data yang diperlukan


3. Metode Analisis Metode yang lasim digunakan untuk menentukan debit rancangan pada sistem

drainase adalah Metode Rasional

Asumsi yang digunakan:

• Curah hujan tersebar merata di seluruh daerah tangkapan hujan (DTH) atau catchment area

• Debit maksimum tercapai jika seluruh daerah tangkapan hujan telah menyumbangkan alirannya pada penampang sungai / saluran yang ditinjau; dengan kata lain durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi.


Q = f. C . I . A

dimana:

Q = debit rencana [m3/detik]

C = koefisien pengaliran atau koefisien limpasan (Runoff coefficient)

I = intensitas curah hujan [mm/jam atau mm/hari]

A = luas daerah tangkapan hujan (catchment area) [km2 atau ha]

f = faktor konversi satuan


Faktor konversi satuan (f), nilainya bergantung pada satuan luas catchment (A) yang digunakan.

Jika A dinyatakan dalam km2, maka f = 0,278 Jika A dinyatakan dalam ha, maka f = 0,00278

Koefisien pengaliran atau koefisien limpasan (Runoff coefficient), C

Koefisien limpasan adalah perbandingan antara tinggi limpasan dan tinggi hujan.

Nilai koefisien limpasan bergantung pada karakteristik daerah tangkapan hujan, terutama : jenis penggunaan lahan, jenis tanah, jenis penutupan lahan (vegetasi), dan kemiringan medan

Jika penggunaan lahan beragam, maka harus dihitung koefisien limpasan rata-rata dengan persamaan:

i

n

i

i CA

AC

1

dengan

n

iiAA

1


Tabel Koefisien Limpasan (Runoff Coefficient), C

Diskripsi lahan / karakteristik permukaan

Koef limpasan, C

Business perkotaan 0,70 – 0,95 pinggiran 0,50 – 0,70 Perumahan rumah tunggal 0,30 – 0,50 multi-unit, terpisah 0,40 – 0,60 multi-unit, tergabung 0,60 – 0,75 perkampungan 0,25 – 0,40 apartemen 0,50 – 0,70 Industri ringan 0,50 – 0,80 berat 0,60 – 0,90 Perkerasan aspal dan beton 0,70 – 0,95 batu bata, paving 0,50 – 0,70 Atap 0,75 – 0,95 Halaman kereta api 0,10 – 0,35 Taman tempat bermain 0,20 – 0,35 Taman, pekuburan 0,10 – 0,25 Hutan datar, 0 – 5% 0,10 – 0,40 bergelombang, 5 – 10% 0,25 – 0,50 berbukit, 10 – 30% 0,30 – 0,60


Intensitas curah hujan (I)

Intensitas hujan (I) dihitung dengan rumus Mononobe:

tc = waktu konsentrasi (jam)

R = curah hujan rencana (mm/hari); 3

2

24

24

ct

RI mm/jam;

dc ttt 0 Hitung waktu konsentrasi (tc) dengan persamaan:

t0 = waktu pengaliran dari titik terjauh ke awal sungai/saluran

td = waktu pengaliran di dalam saluran sampai ke outlet yang ditinjau

t0 dihitung dengan rumus Kirpich:

77.0

0

00 0195.0

S

Lt menit

dasar-dasar perancangan-1.ppt

Documents