Matakuliah
Tahun
Versi
: S0634/Hidrologi dan Sumber Daya Air
: 2006
:
Pertemuan 14
Hidrograf
1
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
akan mampu :
• Mahasiswa dapat menghubungkan
karakteristik aliran yang berupa muka
air dan debit dengan waktu
2
Outline Materi
• Materi 1: Hidrograf Muka Air
• Materi 2: Hidrograf Debit
3
LIMPASAN DAN HIDROGRAF
RUNOFF
CHANNEL PRECIPITATION
SURFACE RUNOFF
DIRECT RUNOFF
INTERFLOW
GROUNDWATER FLOW
4
Skema sungai perenial (perenial stream)
5
Skema sungai intermiten (intermitten streams)
6
Skema sungai epimeral (ephimeral streams)
7
PERKIRAAN LIMPASAN
1. SIFAT DAN TUJUAN PERANCANGAN SECARA UMUM.
2. KEMAMPUAN, KETELITIAN, MODEL YANG TERSEDIA.
3. KUALITAS DAN KUANTITAS DATA YANG TERSEDIA.
4. KETERSEDIAAN SUMBERDAYA MANUSIA
CACHMENT SYSTEM
1. LINEAR TIME INVARIANT
2. NON LINEAR TIME INVARIANT
3. LINEAR TIME VARIANT
4. NON LINEAR TIME VARIANT
8
HORTONIAN OVERLAND FLOW
hujan
limpasan permukaan
infiltrasi
(kehilangan)
1. lengkung infiltrasi
2. indeks PHI
3. koefisien limpasan
9
LENGKUNG INFILTRASI
f  f 0   f 0  f c e  kt
hujan efektif =
INDEKS PHI (PHI INDEX)
indeks PHI
limpasan langsung
aliran dasar
10
PERSAMAAN RASIONAL
Q = 0,278 CIA
Waktu Konsentrasi (tc) (Pilgrim, Cordery, 1993) :
waktu sejak hujan efektif terjadi sampai seluruh DAS
menyumbangkan aliran di titik kontrol.
Kirpich :
t c  3,97 L0,77 S0,385
Pilgrim dan Cordery
t c  14,6L A 0,1S0,2
11
Tiga kemungkinan yang terjadi :
1. Apabila lama hujan (duration) lebih pendek dari tc
maka debit maksimum belum dapat terjadi.
2. Apabila lama hujan sama dengan tc, maka debit maksimum
terjadi pada saat tc dan waktu resesi juga sama dengan tc.
3. Apabila lama hujan lebih panjang dari tc, maka debit
maksimum terjadi pada saat tc, kemudian debit tetap selama
selisih waktu antara lama hujan dan tc, dan waktu resesi
sama dengan tc.
12
HIDROGRAF (hydrograph)
HUBUNGAN KARAKTERISTIK ANTARA SALAH SATU UNSUR
ALIRAN DENGAN WAKTU ( merupakan tanggapan menyeluruh
/integral response DAS terhadap masukan tertentu )
* hidrograf muka air (stage hydrograph)
* hidrograf debit (discharge hydrograph)
* hidrograf sedimen (sediment hydrograph)
* hidrograf kecepatan (velocity hydrograph)
* hidrograf polutan (polutant hydrograph)
13
sisi naik
(rising limb)
puncak
(crest)
.
sisi resesi
(recession / depletion limb)
.
waktu (t)
HIDROGRAF
14
SISI RESESI
(single linear reservoir)
t

Q t  Q0 k
Edelman , van Dam
T
T

T


q
q m T  1  e j  f m  e j ( m1)


15
Karakter khas sisi resesi
16
Beberapa cara pemisahan aliran dasar
A-D Straight line Method
A-B-D Fixed Base Length
A-B-C-D Variabla Slope Method
17
Linsley (1958)
T  A 0,2
dengan : T = waktu dalam hari
A = luas DAS dalam mil persegi.
Sri Harto (1993)
(kondisi di P. Jawa)
T


0,2
7
5
0,001L  3,1
dengan : T = waktu, dalam jam
L = panjang sungai utama, dalam km
18
SISTEM DAS
( catchment system )
1. SISTEM LINEAR TIME INVARIANT
2. SISTEM LINEAR TIME VARIANT
3. SISTEM NONLINEAR TIME INVARIANT
4. SISTEM NONLINEAR TIME VARIANT
19
KONSEP TRANSLASI
i
R
t
Q=m3/det
RA / tc
tc
t (jam)
Transformasi hujan sesaat dengan konsep translasi
20
Q (m3/det)
t ( jam)
21
TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN TRANSLASI
i
dt
i.dt.Am/ t
i.A
tc
t ( jam)
22
TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN KONSEP TRANSLASI
i
t ( jam)
t ( jam)
23
Transformasi hujan sesaat dengan konsep tampungan
h0
Q0
t ( jam )
24
KONSEP TAMPUNGAN ( STORAGE )
Q  V
Qdt+Adh = 0
Ahdh  Adh  0
atau
dh
h 
 0
dt
h  c e t
apabila syarat batas t=0, nilai h = h0, maka c=h0
h  h0 et
Q   h0 A et
25
Transformasi hujan menerus dengan konsep tampungan
dt
t ( jam )
26
Transformasi hujan durasi (t) dengan konsep tampungan
t ( jam )
t ( jam )
27
HIDROGRAF SATUAN (UNIT HYDROGRAPH )
adalah hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph)
yang dihasilkan oleh hujan-efektif yang terjadi merata di seluruh
DAS dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu tertentu.
ANDAIAN :
1. Sistem LINEAR TIME INVARIANT
2. Hujan terjadi merata di seluruh DAS (spatialy evenly distributed)
3. Intensitas tetap dalam satu unit waktu (constant intensity).
4. Hujan terjadi kapan pun tidak berpangaruh pada proses transformasi (time invariant).
5. Debit (hidrograf) berbanding lurus dengan hujan dan berlaku
asas superposisi (linear).
6. Waktu resesi (dari akhir hujan sampai berakhirnya limpasanlangsung) selalu tetap.
28
Transformasi dengan hidrograf-satuan
R1 R2
R3
X1 X2 X3
Akibat R1
Akibat R2
Akibat R3
Hidrograf
R1X1
A
R1X2
R2X1
B
X4
R1X3
R2X2
R3X1
R1X4
R2X3
R3X2
R2X4
R3X3
R3X4
C
D
E
F
29
HIDROGRAF SATUAN TERUKUR (observed unit hydrograph)
Persamaan polinomial
1. Diplih satu kasus hujan dan rekaman AWLR yang terkait.
(Sebaiknya dipilih Single Peaked Hydrograph).
2. Ubah AWLR menjadi hidrograf dengan liku kalibrasi.
3. Aliran dasar dipisahkan untuk memperoleh hidrograf-limpasan
langsung. Hujan efektif dapat ditetapkan.
4. Hidrograf-satuan hipotetik ditetapkan, dengan misalnya debit
q1, q2, q3 dst. Jumlah ordinat diperkirakan dengan :
n = nq - np + 1, dengan nq = jumlah ordinat hidrograf terukur
dan np jumlah periode hujan.
5. Hidrograf limpasan langsung yang dihitung (computed) diperoleh
dengan mengalikan hujan efektif dengan hidrograf satuan hipotetik.
6. Hasil hitungan dibandingkan untuk memperoleh q1, q2, q3, dst.
30
Skema penurunan hidrograf-satuan terukur
masukkan
HS hipotetik
bandingkan
Hidrograf-limpasan-langsung terukur
31
CARA COLLINS
1 s/d 3 sama dengan cara sebelumnya
4 Tetapkan hidrograf-satuan hipotetik dengan debit sebarang.
5 Hitung hidrograf nya dengan semua hujan kecuali hujan
maksimum.
6. Hasil hitungan tsb adalah hidrograf limpasan langsung dengan
hidrograf satuan hipotetik dan semua hujan dikurangi dengan
hidrograf akibat hujan maksimum.
7. Kurangkan hasil langkah (6) dari hidrograf limpasan langsung
terukur, hasilnya adalah hidrograf yang ditimbulkan oleh
hujan maksimum.
8. Apabila hidrograf yang diperoleh dalam langkah (7) dikalikan
dengan 1/Rmax, yang diperoleh adalah hidrograf-satuan yang
baru.
9. Apabila HS terakhir ini dibandingkan dengan HS sebelumnya
berbeda banyak, langkah 5 dst diulangi dengan HS terakhir.
Bila perbedaan kecil, HS terakhir adalah HA yang dicari.
32
CARA COLLINS
kalikan
(kecuali hujan max)
Hidrograf satuan hipotetik (HSH)
Kurangkan dari HLLT
Kalikan 1/Rmax
Bandingkan dg HSH
Hidrograf limpasan langsung terukur
(HLLT)
33
HIDROGRAF SATUAN SINTETIK
SNYDER (1938)
t p  C Ct  L Lc
0, 3
tp
tr 
5,5


q p  640 Cp t p
t pR  t p  0,25 t R  t r 
q pR
640 C p

t pR
q pR  q p
tp
t pR
34
Parameter HSS Gama I
1. Source Factor (SF) : Perbandingan antara panjang semua sungai tingkat I
dan panjang semua sungai (semua tingkat)
2. Sorce Frequency (SN) : Perbandingan antara jumlah segmen sungai
tingkat I dengan jumlah segmen semua sungaio (semua tingkat).
3. Faktor Lebar/ Width Factor (WF) adalah perbandingan antara lebar DAS
diukur di titik di sungai berjarak 0,75 L dan di titik berjarak 0,25 L dari
titik kontrol (sta hidrometri).
4. Relative Upstream Area (RUA) : Perbandingan luas DAS sebelah hulu dan
luas DAS.
5. Symmetry Factor (SIM) merupakan parameter bentuk DAS = WF x RUA
6. Joint Frequency (JN) jumlah pertemua semua sungai.
7. Drainage Density (D) jumlah panjang sungai semua tingkat setiap satuan
luas.
35
Penetapan tingkat sungai (stream order, Strahler, 1964)
1
1
1
2
1
1
2
1
3
3
3
3
1
1
1
2
1
2
1
3
3
36
Parameter Lebar WF ( Width Factor )
WU
A
B
A ~ C = 0,75 L
B ~ C = 0,25 L
WF = WU/WL
WL
C
37
Parameter RUA (Relative Upstream Area)
RUA = UA / A
UA
UA
LA
C
38
HSS GAMA I (Sri Harto, 1985)
3
 L 
TR  0,43 
  1,0665SIM  1,2775
 100SF 
QP  0,1836 A 0,5886 TR  0,4008 JN 0,2381
TB  27,4132 TR 0,1457 S  0,0986 SN 0,7344 RUA 0,2574
K  0,5617 A 0,1798 S  0,1446 SF 1,0897 D 0,0452
6 2
13  A 
  10,4093  3,859.10 A  1,6985.10  
 SN 
4
QB  0,4751A0,6444 D0,9430
39
HSS GAMA I
Qt  Qp e

t
K
QP
TR
TB-1
TB
40
UNIT HYDROGRPAHS DERIVED FROM DIFFERENT METHODS
41
THE GAMA II SYNTHETIC FLOW
Qt=Qp.e-t / k
domain of the Gama II
Synthetic Flow
Qt= QB.e-t / kg2
QB
domain of the Gama I
SUH
Kg2 = 100 (16.5395+0.6578F7-17.0379SN-1.911D)0.5
42
OBSERVED AND COMPUTED CUMULATIVE DAILY FLOW
BY THE GAMA II SYNTHETIC FLOW
43
Perubahan Satuan
HS 2 mm / 2 jam
x 0,5
HS 1 mm / 2 jam
44
S Curve
HS 2 mm / 2 jam
45
RAINFALL RETURN PERIOD vs FLOOD RETURN PERIOD
46
REGIONAL CHARACTERISTICS
ON THE ISLAND OF JAWA
Based on Index Flood Method :
Q 2.33  1.1346 A 0.7366
0.3117
Q10  1.268 Q 2.33
0.7600
Q 25  1.3692 Q 2.33
0.7344
Q 50  1.4197 Q 2.33
0.7143
Q100  1.466 Q 2.33
47
GRAPHICAL REPRESENTATION
OF THE INDEX FLOOD METHOD ON THE ISLAND OF JAWA
48
FLOOD DIRECT RELATIONSHIP
ON THE ISLAND OF JAWA
Q10  1.2387 A 0.7398
Q 25  1.3229 A 0.7048
Q 50  1.3794 A 0.6764
Q100  1.4252 A 0 , 6579
49
T YEARS FLOOD vs AVERAGE FLOODS IN SOUTHERN SULAWESI
50

download

download

download

download

download

download

download

download

download

download

download