laporan tugas besar rekayasa hidrologi dan drainase

7/22/2019 Laporan Tugas Besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase

1/19

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan mengucap puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, akhirnya

kami dapat menyelesaikan tugas besar Mata Kuliah Rekayasa Hidrologi SI-2231.

Tugas besar ini dimaksudkan agar kami dapat menuntaskan mata kuliah Rekayasa

Hidrologi pada semester tiga. Dan pada akhirnya mampu menyelesaikan studi S1 di

Program Studi Teknik Sipil, amin.

Dalam tugas besar ini kami melakukan tinjauan hidrologi pada gedung Labtek

XI ITB. Ada pun secara garis besar meliputi pengolahan data hujan, pengolahan data

debit saluran serta desain drainasenya. Disini kami mengaplikasikan apa yang telah

kami dapatkan pada kuliah di kelas sehingga akhirnaya dapat diterapkan secara

praktis. Kajian hidrologi pada kesempatan kali ini juga dapat menjadi bahan evaluasi

apakah drainase existing masih layak ataupun perlu peningkatan kapasitas.

Tentunya dalam pengerjaan tugas besar ini kami mendapatkan bimbingan

yang sangat membantu. Ucapan terima kasih kami tujukan kepada khususnya dosen

mata kuliah Rekayasa Hidrologi kami Bapak Ir. Mulyana Wangsadipura, M.Eng.,

asisten tugas besar Rekayasa Hidrologi Riski Akbar, petugas Tata Usaha Program

Studi Teknik Sipil serta petugas di Direktorat Sarana dan Prasarana ITB.

Demikian semoga tulisan ini dapat bermanfaat, bagi kami pada khususnya

dan pada para pembaca pada umumnya.


2/19

1.2 Tujuan

Tujuan dalam pelaksanaan tugas besar mata kulliah Rekayasa Hidrologi SI-

2231 ini adalah melakukan kajian hidrologi di lokasi studi serta mengevaluasi kondisi

drainase eksisting pada lokasi tersebut.

1.3 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN BAB II DESKRIPSI STUDI KASUS BAB III PENGOLAHAN DATA HUJAN BAB IV PENGOLAHAN DEBIT BAB V DESAIN DRAINASE BAB VI SIMPULAN & SARAN

1.4 Ruang Lingkup

Ruang lingkup kajian hidrologi adalah area Labtek XI.

Cakupan data:

Denah ITB As-Built Drawing Curah hujan harian maksimum per tahun untuk 3 stasiun 10 tahun berturut-

turut.


3/19

BAB II

DESKRIPSI STUDI KASUS

2.1 Lokasi Studi

Lokasi studi yang ditinjau adalah saluran drainase di wilayah sekitar Gedung

Labtek XI ITB.

Gambar 2. 1 Denah Kampus ITB-Ganesha dan lokasi Labtek XI


4/19

Gambar 2. 2 Lokasi Labtek XI (3D)

2.2 Sketsa Daerah

Saluran drainase yang diamati dalam tugas besar ini adalah saluran drainase

terkecil, yaitu saluran drainase yang terdapat di sebelah tenggara Gedung Labtek

ITB. Berdasarkan survei di lapangan secara keseluruhan luas catchment areaDaerah

Tangkapan Air (DTA) untuk Gedung Labtek XI adalah 1699.2 m2 untuk atap dan

untuk lahan = luas lahan total luas atap = 5051.76-1699.2 = 3352.56 m2.

Catchment area ditentukan berdasarkan luas area untuk mengalirkan air hujan

tangkapannya ke saluran drainase sekitar Gedung Labtek XI ITB.

Gambar 2. 3 Denah Saluran Gedung Labtek XI ITB


5/19

Gambar 2. 4 Denah Atap Gedung Labtek XI ITB

2.3 Data Saluran Eksisting

Berikut ini adalah detail dimensi dari saluran drainase wilayah sekitar Labtek

XI berdasarkan as built drawingserta pengukuran dan survei langsung di lapangan.


6/19

Gambar 2. 5As Built DrawingLabtek XI

Gambar 2. 6 Kondisi Eksisting Saluran

Dari as built drawingdi atas, didapat data sebagai berikut :

1. panjang saluran total = 191.2 m2. lebar atas saluran (b) = 35.5 cm3. diamater lingkaran bawah (d) = 28 cm4. kedalaman saluran (h) = 39 cm sampai 62 cm

untuk perhitungan, diasumsikan luas penampang selalu sama, sehingga diambil

rata-rata h yakni =

cm5. luas penampang saluran

=(b x (h-(0.5d))+(0.5 x x(0.5d)2)

= (35.5 x (50.5-(0.5 x 28)) + (0.5 x x(0.5 x 28)2)

Potongan A

Potongan B

Potongan C


7/19

= 1603.626 cm2= 160,36 x 10

-3m

2

6. kemiringan saluran yang diukur adalah kemiringan saluran BC, diasumsikan,kemiringan sepanjang saluran adalah sama.

kemiringan masing-masing saluran =

=

= 0.075

7. keliling basah= (2 x h) + (0.5 x x d) + (b-d)

= (2 x 0.505) + (0.5 x x 0.28) +(0.355 0.28)

=1.5248 m

8. bentuk penampang : persegi panjang dengan setengahlingkaran di bagian bawah

9. material saluran : beton10.kondisi sekitar saluran : taman


8/19

BAB III

PENGOLAHAN DATA HUJAN

3.1 Data Curah Hujan

Dalam pengerjaan tugas besar Rekayasa Hidrologi dan Drainase, kami

menggunakan data curah hujan yang ada di stasiun pengamatan curah hujan stasiun

Pakar/Dago-PLTA, stasiun Cemara, dan stasiun ITB. Berikut data curah hujan yang

diperoleh dari stasiun-stasiun tersebut.

Tabel 3. 1 Data Hujan Awal

Data yang hilang

3.2 Penaksiran Data Hujan yang Hilang

Dalam pengamatan curah hujan di stasiun-stasiun pengamat, seringkali data

hujan yang tercatat (teramati) tidak lengkap. Hal ini umumnya disebabkan olehkerusakan alat, ketidakhadiran pengamat, posisi alat yang dipindah, serta kondisi

yang tidak memungkinkan (contohnya dalam kondisi perang). Ada tiga pendekatan

atau metode untuk menaksir data hujan yang tidak lengkap, yaitu metode rata-rata

Aljabar, metode perbandingan normal (rasio normal), dan metode kebalikan kuadrat

jarak. Pada penaksiran data hujan yang hilang kali ini digunakan metode rasio

normal.

Ra=


9/19

Dengan : Ra= data hujan yang hilang

Rb= data hujan yang diketahui

Ha = rata-rata hujan yang hilang

Hb = rata-rata hujan yang diketahui

Hasil pengolahan data hujan adalah sebagai berikut :

Tabel 3. 2 Data Hujan Lengkap

Dari data di atas dapat dihitung parameter-parameter distribusi diantaranya :


10/19

1. Deviasi Standar (S)S =

n = 10

Tabel 3. 3 Perhitungan Standar Deviasi

2. Koefisien Variasi (Cv)Cv =

Tabel 3. 4 Perhitungan Koefisien Variasi

3. Koefisien Kemencengan (Cs)Cs =

n = 10


11/19

Tabel 3. 5 Perhitungan Koefisien Kemencengan

4. Koefisien Kurtosis (Ck)Ck =

n = 10

Tabel 3. 6 Perhitungan Koefisien Kurtosis


12/19

Pada perhitungan-perhitungan selanjutnya, data hujan yang digunakan

adalah data hujan stasiun ITB.

3.3 Analisis Distribusi Frekuensi

Data hujan stasiun ITB yang telah lengkap selanjutnya akan digunakan untuk

menghitung curah hujan rencana. Oleh karena itu dibutuhkan distribusi yang tepat

untuk menentukan curah hujan rencana yang baik. Jenis distribusi ditetapkan

berdasarkan tabel berikut.

Tabel 3. 7 Karakteristik Distribusi

No Distribution Characteristic

1 Normal Cs = 0, Ck = 32 Log Normal Cs = 3Cv

3 Gumbel Cs = 1.1396, Ck = 5.4002

4 Log Pearson III Flexible

Dari tabel di atas, maka ditetapkan dsitribusi yang dipakai pada data curah

hujan tugas besar ini adalah distribusi Log Pearson III. Berikut tabel distribusi Log

Pearson III.

Tabel 3. 8 Perhitungan Distribusi Log Pearson Tipe III

3.4 Debit Banjir

Dengan distribusi Log Pearson III, curah hujan banjir periode ulang 2, 10, 25,

50, 100, dan 200 dapat ditentukan dengan rumus berikut :

log xTr= (log x)rata-rata + S log KTr

Hasil perhitungan Debit Banjir disajikan dalam tabel berikut :


13/19

Tabel 3. 9 Perhitungan Debit Banjir

3.5 Intensity Duration Curve (IDC)

Untuk menggambar kurva IDC, kami menggunakan rumus Mononobe.

Alasan dipilihnya Mononobe.

24 ( )

Keterangan:

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

t = Lamanya curah hujan (jam)

R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) = XTr

Tabel 3. 10 Perhitungan Intensitas Banjir


14/19

Gambar 3. 1 Kurva Intensitas Banjir (Intensity Duration Curve (IDC))

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

0 100 200 300 400

Intensitas

t (menit)

Intensitas Banjir

Tr = 2

Tr = 10

Tr = 25

Tr = 50

Tr = 100

Tr = 200


15/19

BAB IV

PENGOLAHAN DEBIT BANJIR

4.1 Teori Dasar

Dalam hidrologi, analisa debit dilakukan untuk memperoleh debit banjir

rencana atau debit andalan rencana. Debit banjir rencana diperlukan untuk

memperhitungkan tingkat kemanan bangunan yang ingin direncanakan, dalam hal ini

tinggi rendahnya tingkat keamanan yang diinginkan ditujukan dengan besar kecilnya

periode ulang yang dipakai. Debit andalan rencana diperlukan untuk

memperhitungkan tingkat kepercayaan yang dapat dipegang dalam merencanakan

fasilitas suplai air.Pengolahan debit memiliki beberapa metode diantaranya:

a. Analisa debit berdasarkan pengukuranb. Analisa debit berdasarkan metode sintetis

Pada umumnya analisis debit digunakan metode yang kedua karena lebih

mudah dilakukan dibanding metode yang pertama. Analisa debit berdasarkan

metode debit sintetis dikembangkan untuk menghitung debit banjir berdasarkan

data karakteristik DAS yang mempengaruhi interaksi antara hujan-DAS-runoff.

Debit yang akan dihitung dipengaruhi beberapa hal yaitu :

a. Koefisien RunoffKoefisien runoff menggambarkan rasio antara volume air hujan dan

volume air akibat direct runoff.

b. Waktu konsentrasiWaktu konsentrasi merupakan waktu terlama yangdibutuhkan oleh air

hujan yang telah jatuh diatas DAS untuk mencapai titik outlet. Waktu

konsentrasi dibedakan atas dua bagian

Waktu pemasukan = waktu yang dibutuhkan air hujan untukmengalir dari titik jatuhnya ke sistem drainase

Rumus perhitungannya adalah :

167,0}28,33

2{

s

ndxLxxt


16/19

t = Waktu pemasukan (menit)

L= Jarak dari titik jatuh hujan kedrainase

S=Kemiringan lahan daerah tangkapan hujan

Nd= Koefisien retardasi mendekati n Manning

Formulasi ini cukup akurat untuk intensitas curah hujan sekitar

500mm/jam

Waktu Pengaliran = waktu yangdibutuhkan air hujan dari titikjatuhnya disungai ketitik kontrol. Waktu pengaliran dapat

diperolah dari pendekatan dengan membagi panjang upstreammaksimum dari saluran drainase denga kecepatan rata-rata pada

saluran tersebut.

Kecepatan rata-rata dapat diperoleh dengan pengukuran

langsung atau dengan metode analisis

V = Kecepatan aliran rata-rata (m/det)

R = Jari-jari hidraulis saluran (m)

I = Kemiringan enerji air

n = Koefisien kekasaran manning

Dengan demikian waktu pengaliran dapat didekati dengan

formulasi

v

Lts

Ts = Waktu pengaliran (det)

L = Panjang saluran/sungai (m)

V = Kecepatan Aliran (m/det)

Setelah mendapatkan waktu konsentrasi, maka digunakan pada analisis debit

digunakan metode rasional. Metode rasional merupakan pengembangan dari

2/13/21 IRn

v

CIAQ


17/19

hidrograf rasional, digunakan untuk menetapkan besarnya debit banjir dalam

perencanaan sarana drainase untuk tangkapan yang kecil.

Q= Besarnya debit banjir maksimum

C= Koefisien pengaliran

I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (tc)

A = Luas Catchment Area

4.2 Debit Banjir

Luas daerah tangkapan untuk saluran yang berada di sekitar Gedung LabtekXI adalah 1699.2 m

2 untuk atap dan untuk lahan = luas lahan total luas atap =

5051.76-1699.2 = 3352.56 m2.

C yang kami gunakan untuk menentukan debit atap dan lahan yang berupa

dak beton adalah 0.8.

4.2.1 Perhitungan Debit Banjir Atap

Waktu pemasukan tl akan didapatkan memalui persamaan berikut:

ikxxxS

nxLxxt dl det077.131

0001.0

013.0885.3728,3

3

228,3

3

2 167,0167,0

Dengan :

tl = waktu pemasukan

L = panjang lintasan pemasukan (1/2 diagonal atap)

=37.885 m

nd = koefisien hambat, untuk beton = 0.013

S = kemiringan permukaan = 0.0001 (asumsi)


18/19

Waktu pengaliran tl akan didapatkan memalui persamaan berikut:

ik

iRn

L

V

Lts

det665.459

01.0025.0013.0

1

6.95

1 32

32

Dengan :

ts = waktu pengaliran

L = panjang lintasan pengaliran (1/2 keliling atap)

= 95.6 m

n = koefisien hambat, untuk taman = 0.013

R = jari-jari hidrolis

= luas penampang / keliling basah

= 0.005 / 0.2 = 0.025

(asumsi penampang talang berbentuk segi empat dengan

lebar 10 cm dan tinggi 5 cm)

i = kemiringan saluran = 0.001 (asumsi)

Setelah diketahui t;dan tsmaka, besarnya tcadalah:

tc= tl+ ts= 1.467 + 8.517 = 9,984 menit

Melalui tc tersebut, maka bisa didapatkan debit pada daerah tangkapan

berdasarkan intensitas yang telah dihitung pada bab 3, dengan Q = CIA, yang bisa

dilihat dari tabel berikut

periode

(tahun)

intensitas

(mm/jam)

debit

(m3/s)

2 98,1802 0,02455 120,3640 0,0300

10 131,9831 0,0329

25 145,7108 0,0363

50 154,2329 0,0385

100 161,9643 0,0404

200 168,9929 0,0421


19/19

Debit dari lahan lain tidak diperhitungkan karena kontur pada daerah sekitar

Labtek XI tidak memungkinkan air untuk masuk ke saluran drainase wilayah

tersebut, air dari lahan lain tersebut akan langsung masuk ke drainase jalan raya.

4.3 Kapasitas Drainase

Kapasitas drainase dapat dihitung dengan persamaan berikut:

sAiR

nVAQ

3

3

2

3

2m0,7526816036,0)075,010517,0

013,0

1()

1(

Perbandingan debit banjir dan kapasitas drainase untuk menentukan banjir

atau tidak banjir. Hasilnya dapat dilihat dari tabel berikut:

Periode

(Tahun)

QB

m3/s

QS

m3/s

ket

2 0,475516

0,752671439

Tidak banjir

5 0,607421 Tidak banjir






Dari tabel di atas bisa kita lihat bahwa tidak akan terjadi banjir karena

drainase mampu menampung debit banjir.

laporan tugas besar rekayasa hidrologi dan drainase

Documents