modul 5 hidrologi dan hidrolika sungai · 2018-02-15 · perhitungan limpasan (run-off) dengan...

Modul 5 Hidrologi dan Hidrolika Sungai

MODUL HIDROLOGI DAN HIDROLIKA SUNGAI

PELATIHAN PENGENDALIAN BANJIR

2017

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

MODUL 05


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya

pengembangan Modul Hidrolika dan Hidrologi Sungai sebagai materi inti/substansi

dalam Pelatihan Pengendalian Banjir. Modul ini disusun untuk memenuhi

kebutuhan kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang SDA.

Modul hidrolika dan hidrologi sungai disusun dalam 3 (tiga) bagian yang terbagi atas

Pendahuluan, Materi Pokok, dan Penutup. Penyusunan modul yang sistematis

diharapkan mampu mempermudah peserta pelatihan dalam memahami hidrolika

dan hidrologi sungai. Penekanan orientasi pembelajaran pada modul ini lebih

menonjolkan partisipasi aktif dari para peserta.

Akhirnya, ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada Tim

Penyusun dan Narasumber, sehingga modul ini dapat diselesaikan dengan baik.

Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa terbuka

dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi, kebijakan dan peraturan

yang terus menerus terjadi. Semoga Modul ini dapat memberikan manfaat bagi

peningkatan kompetensi ASN di bidang SDA.

Bandung, September 2017

Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan

Sumber Daya Air dan Konstruksi

Ir. K. M. Arsyad, M.Sc.

NIP. 19670908 199103 1 006


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .............................................................................................. i

DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii

DAFTAR TABEL .................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... v

PETUNJUK PENGGUNAAN ................................................................................ vi

PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

A. Latar Belakang ................................................................................................ 1

B. Deskripsi Singkat ............................................................................................. 1

C. Tujuan Pembelajaran ...................................................................................... 1

D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ................................................................ 2

E. Estimasi Waktu ................................................................................................ 2

MATERI POKOK 1 HIDROLOGI DAN HIDROLIKA SUNGAI ............................... 3

1.1 Banjir Rencana ................................................................................................ 3

1.1.1 Hubungan Empiris Curah Hujan-Limpasan ......................................... 3

1.1.2 Cara Hidrograf Satuan Synder .......................................................... 17

1.1.3 Pengamatan Langsung di Lapangan ................................................. 18

1.1.4 Debit Dominan .................................................................................. 19

1.1.5 Periode Ulang ................................................................................... 21

1.1.6 Cara Sederhana Perhitungan Debit Banjir ......................................... 27

1.2 Aliran Steady dan Unsteady .......................................................................... 30

1.2.1 Aliran Tunak (Steady Flow) ............................................................... 30

1.2.2 Aliran Tidak Tunak (Unsteady Flow) .................................................. 47

1.3 Flood Routing ................................................................................................ 56

1.4 HEC-HMS, HEC RAS .................................................................................... 57

1.5 Latihan .......................................................................................................... 58

1.6 Rangkuman ................................................................................................... 58

PENUTUP ............................................................................................................ 59

A. Simpulan ....................................................................................................... 59

B. Tindak Lanjut ................................................................................................. 59

EVALUASI FORMATIF ....................................................................................... 60

A. Soal ............................................................................................................... 60


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi iii

B. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ..................................................................... 61

DAFTAR PUSTAKA

GLOSARIUM

KUNCI JAWABAN


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 - Besarnya nilai untuk berbagai jenis tata guna lahan ....................... 12

Tabel 1.2 - Hubungan F dan 2 dari Melchior (Subarkah, 1980) ........................... 15

Tabel 1.3 - Perkiraan Harga To............................................................................. 16

Tabel 1.4 - Hubungan luas DAS dan debit ekstrim di Canada (Watt, 1989) ......... 28


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi v

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 - Deskripsi DAS untuk penggunaan metode rasional ......................... 4

Gambar I.2 - Debit Q untuk beberapa macam curah hujan ................................ 11

Gambar I.3 - Hubungan βq dengan daerah hujan F untuk waktu 24 jam (sehari)

dengan curah hujan = 200 mm.................................................... 14

Gambar I.4 - Contoh penentuan ellips untuk suatu DAS .................................... 15

Gambar I.5 - Cara snyder................................................................................... 17

Gambar I.6 - Contoh dokumentasi pengamatan banjir ....................................... 19

Gambar I.7 - Sketsa dan contoh daerah yang terkena banjir dan

tanggul pengaman (pelindung) .................................................... 25

Gambar I.8 - Hubungan luas DAS dan debit ekstrim di Canada (Watt, 1989) .... 29

Gambar I.9 - Banjir-banjir puncak (tak umum/unusual) di Canada yang diplot

dengan super imposed pada plot Creager (Creager et al., 1945) 29

Gambar I.10 - Variasi hubungan debit tahunan maximum dengan luas DAS untuk

sungai-sungai di Quebec, Canada (Watt, 1989) .......................... 30

Gambar I.11 - Aliran seragam tunak (steady uniform flow) ................................. 32

Gambar I.12 - Optimasi luas pembawa aliran pada potongan melintang saluran

(Henderson, 1966) ...................................................................... 34

Gambar I.13 - Aliran pada puncak bendung ....................................................... 36

Gambar I.14 - Kehilangan energi dari x1 ke x2 .................................................. 38

Gambar I.15 - Kondisi aliran untuk dy/dx yang berbeda-beda ............................ 40

Gambar I.16 - Klasifikasi profil aliran berubah perlahan (Chow, 1959) ............... 41

Gambar I.17 - Profil aliran sungai dengan bendung ........................................... 42

Gambar I.18 - Perambatan (propagation) gelombang kinematik dari tn = 0 sampai

tn+1 = T ........................................................................................ 49

Gambar I.19 - Perbedaan proses gelombang kinematik dan difusive ................. 51

Gambar I.20 - Kurva hubungan debit Q dan kedalaman air y ............................. 52

Gambar I.21 - Sebaran karakteristik untuk aliran gelombang dinamik ................ 54

Gambar I.22 - Proses dam-break, aliran URVF menjadi aliran UGVF ................ 55


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi vi

PETUNJUK PENGGUNAAN

Deskripsi

Modul hidrolika dan hidrologi sungai ini terdiri dari 1 (satu) materi pokok yang

membahas hidrolika dan hidrologi sungai.

Peserta pelatihan mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang berurutan.

Pemahaman setiap materi pada modul ini diperlukan untuk memahami hidrolika dan

hidrologi sungai. Setiap materi pokok dilengkapi dengan latihan yang menjadi alat

ukur tingkat penguasaan peserta pelatihan setelah mempelajari materi pada materi

pokok.

Persyaratan

Dalam mempelajari modul ini, peserta pelatihan diharapkan dapat menyimak

dengan seksama penjelasan dari pengajar, sehingga dapat memahami dengan baik

materi yang merupakan materi inti/substansi dari Pelatihan Pengendalian banjir.

Untuk menambah wawasan, peserta diharapkan dapat membaca terlebih dahulu

materi yang berkaitan dengan hidrolika dan hidrologi sungai dari sumber lainnya.

Metode

Dalam pelaksanaan pembelajaran ini, metode yang dipergunakan adalah dengan

kegiatan pemaparan yang dilakukan oleh Pengajar/Widyaiswara/Fasilitator, adanya

kesempatan diskusi dan On The Job Training (OJT).

Alat Bantu/Media

Untuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan Alat Bantu/Media

pembelajaran tertentu, yaitu: LCD/projector, Laptop, white board dengan spidol dan

penghapusnya, bahan tayang, serta modul dan/atau bahan ajar.

Kompetensi Dasar

Setelah mengikuti seluruh rangkaian pembelajaran, peserta diharapkan mampu

memahami hidrologi dan hidrolika sungai.


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pegawai Negeri Sipil mempunyai peranan yang sangat penting dalam rangka

pelaksanaan cita-cita bangsa dan mewujudkan tujuan negara sebagaimana

tercantum dalam pembukaan Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia

Tahun 1945. Dengan semakin bertambahnya volume dan kompleksitas tugas-tugas

lembaga pemerintahan dan silih bergantinya regulasi yang begitu cepat perlu

upaya-upaya preventif untuk memperlancar tugas-tugas yang harus diemban oleh

Pegawai Negeri Sipil.

Untuk mewujudkan penyelenggaraan pemerintahan dan pembangunan, Pegawai

Negeri Sipil harus memiliki integritas, profesional, netral dan bebas dari intervensi

politik, bersih dari praktik korupsi, kolusi, dan nepotisme, serta mampu

menyelenggarakan pelayanan publik bagi masyarakat dan mampu menjalankan

peran sebagai unsur perekat persatuan dan kesatuan bangsa berdasarkan

Pancasila dan Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945, hal

tersebut dapat terwujud dengan melalui pembinaan yang dilaksanakan

berkelanjutan. Sesuai dengan Undang-Undang Nomor 43 tahun 1999 yang

dinyatakan bahwa manajemen PNS diarahkan untuk menjamin penyelenggaraan

tugas pemerintahan dan pembangunan secara berhasil guna dan berdaya guna.

B. Deskripsi Singkat

Mata pelatihan ini membekali peserta pelatihan dengan pengetahuan/wawasan

mengenai hidrologi dan hidrolika sungai, melalui metode ceramah interaktif, diskusi

dan On The Job Training (OJT). Keberhasilan peserta pelatihan dinilai dari

kemampuan memahami hidrologi dan hidrolika sungai.

C. Tujuan Pembelajaran

1. Kompetensi Dasar

Setelah mengikuti seluruh rangkaian pembelajaran, peserta diharapkan mampu

memahami hidrologi dan hidrolika sungai.



2. Indikator Keberhasilan

Setelah mengikuti pembelajaran, peserta diharapkan mampu menjelaskan

hidrologi dan hidrolika sungai.

D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok

Dalam modul hidrologi dan hidrolika sungai ini akan membahas materi:

1. Banjir Rencana:

a. Hubungan empiris curah hujan-limpasan,

b. Cara hidrograf satuan synder,

c. Pengamatan langsung di lapangan,

d. Debit dominan,

e. Periode ulang,

f. Cara sederhana perhitungan debit banjir.

2. Aliran steady dan unsteady:

a. Aliran tunak (steady flow),

b. Aliran tidak tunak (Unsteady flow).

3. Flood routing;

4. HEC-HMS, HEC-RAS.

E. Estimasi Waktu

Alokasi waktu yang diberikan untuk pelaksanaan kegiatan belajar mengajar untuk

mata pelatihan “Hidrologi dan Hidrolika Sungai” ini adalah 10 (sepuluh) jam

pelajaran (JP) atau sekitar 450 menit.



MATERI POKOK 1

HIDROLOGI DAN HIDROLIKA SUNGAI

1.1 Banjir Rencana

Untuk menentukan banjir rencana ada banyak metode perhitungan. Untuk

mengetahui metode-metode perhitungan lebih detail pembaca dapat membaca

buku-buku hidrologi diantaranya Chow dkk. (1988), McGuen (1989) dan beberapa

buku hidrologi dalam bahasa Indonesia seperti Subarkah (1980), Harto (1993),

Loebis (1984). Beberapa metode perhitungan banjir rencana, diantaranya:

1. Hubungan empiris curah hujan-limpasan (Metode-metode: Rasional,

Weduwen, Melchior, dsb.).

2. Dengan menggunakan hidrograf satuan untuk menghitung hidrograf banjir.

3. Dengan pengamatan langsung di lapangan.

1.1.1 Hubungan Empiris Curah Hujan-Limpasan

1. Metode rasional

Metode ini sudah dipakai sejak pertengahan Abad 19 dan merupakan metode

yang sering dipakai untuk perencanaan banjir daerah perkotaan (Chow dkk.,

1988; Grigg, 1996). Walaupun banyak yang mengkritik akurasinya, namun

metode ini tetap dipakai karena kesederhanaannya. Metode ini dipakai untuk

DAS yang kecil. Untuk perencanaan banjir daerah perkotaan dan bangunan

fasilitas air misal gorong-gorong, drainase saluran terbuka (Grigg, 1996; Loebis,

1984; Soebarkah, 1980).

Metode ini juga menunjukkan parameter-parameter yang dipakai metode-

metode perkiraan banjir lainnya, yaitu: koefisien run off, intensitas hujan dan

luas DAS. Kurva frekuensi intensitas - lamanya (frekuensi i - t) dipakai untuk

perhitungan limpasan (run-off) dengan rumus rasional dan untuk perhitungan

debit puncak. Metode rasional dipakai untuk daerah perkotaan dengan luas

Indikator keberhasilan : setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan

mampu menjelaskan hidrologi dan hidrolika sungai.



DAS kurang dari 200 acres atau + 81 ha (Subarkah, 1980; Grigg, 1996), dengan

persamaan:

CIA278.0Q 1.1

dimana:

C = koefisien run-off (dari tabel atau dengan rumus) besarnya antara 0 - 1.

I = intensitas maksimum selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A = luas daerah aliran (km2)

Q = debit maksimum (m3/detik)

Asumsi-asumsi metode ini (Chow dkk., 1988; Loebis, 1984):

Curah hujan mempunyai intensitas yang merata di seluruh daerah aliran

sungai untuk durasi tertentu.

Debit yang terjadi (debit puncak) bukan hasil dari intensitas hujan yang lebih

tinggi dengan durasi yang lebih pendek dimana hal ini berlangsung hanya

pada sebagian DAS yang mengkontribusi debit puncak tersebut.

Lamanya curah hujan = waktu konsentrasi dari daerah aliran. Dengan kata

lain waktu konsentrasi merupakan waktu terjadinya run-off dan mengalir dari

jarak antara titik terjauh dari DAS ke titik inflow yang ditinjau.

Puncak banjir dan intensitas curah hujan mempunyai tahun berulang yang

sama.

Asumsi-asumsi itu dapat digambarkan berikut ini.

Gambar I.1 - Deskripsi DAS untuk penggunaan metode rasional



Metode-metode lainnya yang didasarkan pada Metode Rasional dalam

memperkirakan debit puncak banjir di sungai antara lain Melchior, Weduwen,

dan Haspers dengan kriteria (KepDirJen Pengairan No. 185/KPTS/A/1986):

Metode Der Weduwen untuk luas daerah aliran sungai sampai 100 km², dan

Metode Melchior untuk luas daerah aliran sungai lebih dari 100 km²

Metode Haspers untuk DPS lebih dari 5000 ha (50 km2)

dengan persamaan dasarnya adalah:

A*q**CQ 1.2

dimana:

C = angka pengaliran atau koefisien run-off (tak berdimensi)

= koefisien reduksi

q = curah hujan terpusat maksimum di DAS (m/det dari m3/det/km2)

A = luas daerah aliran (km2)

Q = hujan maksimum (m3/det)

2. Metode weduwen

A*q**Q nn 1.3

dimana:

7q

1.41

1.4

A120

A1209t1t

1.5

45.1t

65.67

240

Rq n

n

1.6

25.0125.0 ILQ25.0t 1.7

dimana:

Qn = debit banjir (m3/det) dengan kemungkinan tak terpenuhi n%

Rn = curah hujan harian maksimum (mm) dengan kemungkinan tak terpenuhi

n%

= koefisien limpasan air hujan (angka pengaliran atau koefisien run-off (tak

berdimensi)

= koefisien pengurangan daerah untuk curah hujan DAS

qn = debit persatuan luas dari hasil perhitungan curah hujan maksimum Rn

(m3/det/km2).



A = luas daerah aliran (km2) sampai 100 km2

t = lamanya curah hujan (jam) saat-saat kritis curah hujan yang mengacu

pada terjadinya debit puncak waktu konsentrasi Metode Melchior.

L = panjang sungai (km)

I = Kemiringan rata-rata sungai (gradien sungai) atau medan. I ditentukan

dengan cara yang sama seperti pada Metode Melchior. Sepuluh persen

hulu (bagian tercuram) dari panjang sungai dan beda tinggi tidak dihitung.

Catatan: Persamaan-persamaan Metode Der Weduwen dibuat untuk curah

hujan sehari sebesar 240 mm.

Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut:

Hitung A, L, I dari peta garis tinggi DAS, substitusikan ke dalam persamaan.

Buat harga perkiraan untuk debit awal Qo dan gunakan persamaan di atas

untuk menghitung besarnya Q konsentrasi = Qc.

Ulangi lagi untuk harga baru Qo = Qc di atas.

Debit puncak ditemukan Qn, jika Qo yang diambil = Qc atau Qn=Qo=Qc.

Hubungan antara panjang sungai L (m), luas DAS A (km2) adalah

L = 1.904 A0.5 1.8

Masukkan Persamaan 1.7 ke dalam Persamaan 1.8 maka didapat

t = 0.476 Q-0.125 I-0,25 A0.5 1.9

Dalam Gambar I.2 dari KP - 01 Perencanaan Jaringan Irigasi, Standar Kriteria

Perencanaan 1986 (KepDirJen Pengairan No. 185/KPTS/A/1986) dalam bentuk

grafik dengan curah hujan R (mm) berturut-turut 80, 120, 160, 200 dan 240.

Debit puncak dapat dicari dengan interpolasi dari grafik. Untuk sungai yang

panjangnya lebih besar dari Persamaan 1.9, harga debit puncak yang diambil

dari grafik tersebut terlalu tinggi. Harga-harga debit puncak Qo dari grafik

tersebut dapat dipakai sebagai harga awal untuk proses perhitungan yang

dilakukan berulang-ulang pada langkah b dan langkah c.



a. Gambar: Debit Q Untuk Curah Hujan Harian R = 80 mm

2 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100

Q dalam m /dt3

10090

80

70

60

50

40

30

20

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

A d

ala m

km

2

1 =

0.00

010.

0002

0.00

030.

0005

0.00

10.

002

0.00

30.

005

0.01

0.02

0.03

0.05

0.1

R = 80 mm



b. Gambar: Debit Q Untuk Curah Hujan Harian R = 120 mm

1 =

0.00

010.

0002

0.00

030.

0005

0.00

10.

002

0.00

30.

005

0.01

0.02

0.03

0.05

0.1

10090

80

70

60

50

40

30

20

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

A d

ala m

km

2

4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 200 300

Q dalam m /dt3

R = 120 mm



c. Gambar: Debit Q Untuk Curah Hujan Harian R = 160 mm

10090

80

70

60

50

40

30

20

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

A d

ala m

km

2

6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 200 300 400 Q dalam m /dt

3

R = 160 mm

1 =

0.00

010.

0002

0.00

030.

0005

0.00

10.

002

0.00

30.

005

0.01

0.02

0.03

0.05

0.1



d. Gambar: Debit Q Untuk Curah Hujan Harian R = 200 mm

10090

80

70

60

50

40

30

20

109

8

7

6

5

4

3

2

1

A d

ala m

km

2

8 10 20 30 40 50 60 80 100 200 300 400 600 Q dalam m /dt

3

R = 200 mm

1 =

0.00

010.

0002

0.00

030.

0005

0.00

10.

002

0.00

30.

005

0.01

0.02

0.03

0.05

0.1



e. Gambar: Debit Q Untuk Curah Hujan Harian R = 240 mm

Gambar I.2 - Debit Q untuk beberapa macam curah hujan

(KepDirJen Pengairan No. 185/KPTS/A/1986)

3. Metode melchior

A*q**Q 1.10

dimana:

Q = debit maksimum (m3/detik)

1009080

70

60

50

40

30

20

109

8

7

6

5

4

3

2

1

A

dala

m

km2

10 20 30 40 50 60 80 100 200 300 400 600 800

Q dalam m /dt3

R = 240 mm



= koefisien limpasan air hujan (angka pengaliran atau koefisien run-off (tak

berdimensi) tergantung tata guna lahan seperti dalam

Tabel 1.1.

= angka reduksi (tak berdimensi)

q = intensitas hujan terpusat maksimum di DAS m3/det/km2.

A = luas DAS (km2)

Pada mulanya Melchior menganjurkan harga–harga koefisien limpasan air hujan α berkisar antara 0,41, 0,52, 0,62 dan 0,75 (Soebarkah, 1980) dan lebih spesifik 0,52. Harga-harga ini ternyata sering terlalu rendah dan dianjurkan memakai harga dalam

Tabel 1.1 yang diambil dari metode kurve bilangan US Soil Conservation

Service (US SCS) dan antara lain diterbitkan dalam USBR Design of Small

Dams (KepDirJen Pengairan No. 185/KPTS/A/ 1986).

Tabel 1.1 - Besarnya nilai untuk berbagai jenis tata guna lahan

No. Tanah Penutup Kelompok hidrologis tanah

C D

1.

2.

3.

Hutan lebat (vegetasi dikembangkan dengan baik)

Hutan dengan kelebatan sedang (vegetasi

dikembangkan dengan cukup baik)

Tanaman ladang dan daerah-daerah gundul (terjal)

0,60

0,65

0,75

0,70

0,75

0,75

Keterangan Tabel 1.1

Kelompok C:

Tanah dengan laju infiltrasi rendah pada saat dalam keadaan sama sekali

basah, terutama terdiri dari tanah yang lapisannya menghalangi gerak turun air

dengan tekstur agak halus sampai halus. Laju transmisi air jenis tanah ini

sangat lambat.

Kelompok D:

(Potensi limpasan air hujan tinggi), tanah dengan laju infiltrasi sangat rendah,

terutama terdiri dari tanah lempung dengan potensi mengembang (expansive)

yang tinggi, tanah dengan muka air tanah yang tinggi dan permanen, tanah

dengan lapis lempung penahan (claypan) atau dekat permukaan serta tanah



dangkal diatas bahan yang hampir kedap air. Laju transmisi air jenis tanah ini

sangat lambat.

Angka q diambil mulai dari intensitas hujan rata-rata sampai waktu terjadinya

debit puncak. Periode ini adalah waktu konsentrasi T terhitung dari mulainya

hujan turun. q disebut juga sebagai intensitas hujan terpusat (point raiinfall) lalu

dikonversi menjadi luas daerah hujan βq. Dalam Gambar I.3 luas daerah curah

hujan βq (m3/dt/km²) diberikan sebagai fungsi waktu dan luas untuk curah hujan

sehari sebesar 200 mm.

10000

5000350025002000

1500

1000

750

500400300

200

150

100

75

50

40

25

2015

10

6

4

2

F = 1

20

25

30

40

50

75

100

150

200

250

300

400

500

750

1000

150020002500

3500

50007500

10000

150

200

250

300

400

500

750

1000

1500

2000

2500

3500

50007500

10000

F=15

100

F=1

50 100

500

1000

25005000

F=10000

14131211109876543321604530150

Lamanya dalam jam

0

5

0

5

20

q

Da

era

h h

uja

n d

ala

m m

/dt/

km

32

F = Daerah hujan dalam km2

S ahih/berlaku untukcurah hujan sehari R (1)dari 200 m m /hari



2500

5000

7500

10000

500

100

50

F=1

10000

500

2500

5000

1000

100

F=1

140

Lamanya dalam jam

15 16 17 18 19 20 20 22 24 25 28 30 32 34 36 38 4040 42 44 46 48

1

2

3

4

q

Da

era

h h

uja

n d

ala

m m

/dt/

km

32

Gambar I.3 - Hubungan βq dengan daerah hujan F untuk waktu 24 jam

(sehari) dengan curah hujan = 200 mm (KepDirJen Pengairan No.

185/KPTS/A/1986; Soebarkah, 1980 )

βq untuk F = 1 km2 dan T = 24 jam dihitung dengan data sebagai berikut:

200 mm = 0,2 m,

1 km2 = 1000 x 1000 m2

24 jam = 24 x 3600 detik

Nilai βq sesuai Gambar I.3 adalah:

23/dt/km2,31m=24x3600

1000×1000×0,2=q

Bila curah hujan dalam sehari q berbeda, maka harga-harga pada gambar

tersebut akan berubah secara proporsional. Misal untuk curah hujan sehari q =

240 mm, harga βq dari F = 1 dan T = 24 jam akan menjadi:

23/dt/km2.77m=200

2402,31=q

Berdasarkan pengamatan hujan di Bagelen Selatan yang dilakukan oleh Ir.

S.J.G van Overveldt dan Ir. H.P. Mensinga pada Tahun 1889. Melchior

menentukan hubungan antara hujan rata-rata sehari dengan hujan terpusat

maksimum sehari dan memperoleh hubungan angka reduksi 1 dan luas F

(Soebarkah, 1980) sebagai berikut:

11

1720396012.0

1970F

1.11

dimana:

F = luas ellips yang mengelilingi DAS dengan sumbu panjang tidak lebih dari

1.5 kali sumbu pendek (km2)



1 = angka reduksi untuk hujan sehari

Contoh penentuan luas ellips F dalam suatu DAS diilustrasikan dalam Gambar

I.4.

20.0 km 20.0 km

+ 750 m+ 700 m

H = 600 m+ 100 m

datum + 0 m0. 1L 0.9 L

L = 50 km

13.8 km

13.8 km

Gambar I.4 - Contoh penentuan ellips untuk suatu DAS

(KepDirJen Pengairan No. 185/KPTS/A/1986)

Bilamana hujan kurang dari sehari maka perbandingan untuk waktu hujan

kurang dari sehari (atau kurang dari 24 jam) dengan hujan maksimum disebut

2. Hubungan F dan 2 oleh Melchior ditunjukkan dalam Tabel 1.2.

Tabel 1.2 - Hubungan F dan 2 dari Melchior (Subarkah, 1980)

Besarnya 2 (%) F Hujan selama (jam) km 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 16 20 24

0 44 64 80 89 92 92 93 94 95 96 98 100 10 37 57 70 80 82 84 87 90 91 95 97 100 50 29 45 57 66 70 74 79 83 88 94 96 100

300 20 33 43 52 57 61 69 77 85 93 95 100 12 23 32 42 50 54 66 74 83 92 94 100

93 86 77 65 60

93 89 80 73 70 ~



Pada kondisi ini maka angka reduksi yang dipakai adalah = 1x2.

Dimana:

Β1 = angka reduksi untuk hujan sehari

β2 = angka reduksi untuk hujan kurang dari sehari

Waktu konsentrasi Melchior:

4.02.0o ILQ186.0T 1.12

dimana:

To = waktu konsentrasi (jam)

L = panjang sungai (km)

Q = debit puncak (m3/det)

I = kemiringan rata-rata sungai (10% bagian hulu dari panjang sungai tidak

dihitung). Beda tinggi dan panjang diambil dari suatu titik 0.1 L dari batas

hulu DAS. Dalam Gambar I.4 → I = H/0,9L.

Hubungan F dan To dapat dilihat dalam Tabel 1.3.

Tabel 1.3 - Perkiraan Harga To

F

Km2

To

jam

F

Km2

To

jam

100

150

200

300

400

7.0

7.5

8.5

10.0

11.0

500

700

1.000

1.500

3.000

12.0

14.0

16.0

18.0

24.0

Langkah perhitungan banjir rencana Melchior:

Tentukan besarnya curah hujan sehari untuk periode ulang rencana yang

dipilih.

Tentukan untuk daerah aliran sesuai tata guna lahan dari

Tabel 1.1 - Besarnya nilai untuk berbagai jenis tata guna lahan.

Hitung A, F, I

Buat perkiraan harga pertama waktu konsentrasi To berdasarkan Tabel 1.3.

Ambil harga To = Tc untuk qno dari Tabel 1.3 dan hitung Qo = qno A.



Hitung To untuk Qo dengan To = 0.186 LQ-0.2I-0.4

Ulangi langkah d. dan e. untuk harga To baru yang = Tc sampai waktu

konsentrasi yang sudah diperkirakan dan dihitung mempunyai harga yang

sama.

Hitung debit puncak untuk harga akhir Tc.

1.1.2 Cara Hidrograf Satuan Synder

Misalnya dengan hidrograf satuan sintetik dari Snyder yaitu:

Gambar I.5 - Cara snyder

3..0catL L.LCT 1.13

2

DTT s

Lp 1.14

LL

s T182.05.5

TD 1.15

L

pp

T

AC640Q 1.16

dimana:

TL = time lag dalam jam yaitu interval waktu yang diperlukan untuk

mencapai puncak dari pusat hujan efektif.

L = panjang aliran dari titik terjauh dari A sampai outlet (mil)

Lca = jarak antara centroid dengan mulut aliran (mil)

CL = koefisien (1.8 - 2.2)

Qp = debit (cfs)

A = luas daerah tangkapan (mil2)



Cp = konstanta (0.4 - 0.8)

1.1.3 Pengamatan Langsung di Lapangan

Lebar sungai b dan tinggi muka air y dapat diukur, sehingga luas potongan

melintang A sungai dapat dihitung. Kecepatan rata-rata aliran v dapat diukur dengan

alat current meter atau ditentukan dengan Persamaan Manning. Dengan dasar ini

maka untuk menghitung besarnya debit banjir Q pada waktu pengamatan langsung

di lapangan dapat dilakukan hal-hal sebagai berikut:

Mewawancara penduduk dan menanyakan ingatan/informasi penduduk

setempat tentang muka air yang paling tinggi yang pernah terjadi. Bisa

ditanyakan kepada orang yang paling tua yang pernah mengalami banjir

terbesar. Semakin banyak informasi penentuan debit semakin baik.

Mengamati dan menganalisis tanda bekas batas air pada pilar/abutment

jembatan.

Mengamati dan menganalisis tanda bekas batas air pada penampang sungai.

Mengamati dan menganalisis tanda bekas batas air pada bangunan sekitar

sungai yang ada (misal pada tembok rumah, bekas-bekas benda yang terbawa

waktu banjir).

Dokumentasi pengamatan langsung ditunjukkan dalam Gambar I.6. Cara ini cukup

efektif untuk dipakai sebagai pembanding dengan metode-metode perhitungan

yang dipakai.

a. Contoh 1 dokumentasi bekas muka air banjir yang pernah terjadi

(DPU Prov. Jambi, 2010)



b. Contoh 2 dokumentasi bekas muka air banjir yang pernah terjadi

c. Contoh 3 bekas benda-benda hanyutan banjir yang menempel

di pepohonan untuk memprediksi muka air banjir

Gambar I.6 - Contoh dokumentasi pengamatan banjir

1.1.4 Debit Dominan

Debit dominan diperlukan karena berdasarkan penyelidikan banyak ahli debit ini

memberikan kontribusi yang dominan atau berperan terhadap pembentukan

geometrik hidraulik dari penampang suatu sungai. Diperkenalkan awalnya untuk

mengembangkan aplikasi teori regim dari kanal-kanal ke sungai-sungai yang

mempunyai lebih banyak variabel aliran regim, konsep debit dominan menjadi

berperan penting (Knighton, 1998). Perlu diketahui bahwa dalam kaitan dengan

transport sedimen, metode-metode perhitungan transport sedimen dikembangkan

dan dianalisis umumnya berdasarkan data dari saluran-saluran ideal (Garde &



Ranga Raju, 1977). Data yang diambil baik dari lab maupun lapangan merupakan

data dengan kondisi aliran seragam, saluran lurus, penampang seragam dan debit

konstan untuk waktu yang lama. Oleh karena itu perlu dilakukan analisis ulang atau

justifikasi dengan kondisi data primer yang ada.

Sungai aluivial alami menunjukkan banyak karakteristik untuk saluran stabil yang

ideal. Di samping itu, sungai alam akan membawa air dan sedimentasi dengan

variasi debit yang cukup besar. Sebagai contoh, di daerah hulu perbedaan debit

maksimum dan minimum akan nampak jelas terutama pada waktu musim

penghujan dan musim kemarau. Rasio perbedaan debit bisa mencapai angka

hingga 1.000 kali. Sehingga dengan perbedaan ini perlu pengetahuan untuk

justifikasi aplikasi hubungan dan perbedaan tersebut karena dengan perbedaan

debit yang besar akan menyulitkan penentuan sebuah debit yang representatif

dalam mengkaji karakteristik aliran.

Banyak metode telah dikembangkan untuk pemilihan debit representatif ini. Salah

satu metode adalah konsep debit dominan. Menurut Inglis (1947) adalah debit dan

gradien (kemiringan) dominan yang mana saluran kembali setiap tahun. Pada

kondisi ini kesimbangan terjadi dengan kecenderungan berubah relatif sangat kecil.

Kondisi ini dapat dipandang sebagai efek yang integral dari semua kondisi yang

bermacam-macam dalam tempo yang relatif panjang.

Beberapa definisi debit dominan dalam beberapa cara telah diungkap banyak

pakar, diantaranya:

Sebagai debit yang steady (tunak) secara hipotetis yang mana debit ini akan

menghasilkan produk yang sama dengan bermacam-macam debit pada kondisi

nyata di lapangan dalam kaitannya dengan dimensi sungai rata-rata (Inglis,

1947).

Blench (1956) mendefinisikan debit dominan sebagai debit dengan kemungkinan

terjadi sama atau lebih besar 50 % waktu (dapat disebut debit dengan kala ulang

2 tahunan).



USBR mendefinisikan debit dominan sebagai debit yang akan membawa muatan

sedimen terbesar untuk material lebih kasar dari 0.0625 mm berkenaan dengan

waktu.

Sebagai aliran yang menentukan parameter-parameter saluran utama, misalnya

sebagai kapasitas penampang melintang (Wolman dan Leopold, 1957) atau

sebagai panjang gelombang meander (Ackers dan Charlton, 1970). Pada

dasarnya argumentasinya adalah mengenai tipe aliran yang mengendalikan

sungai/saluran.

Sebagai aliran yang menampilkan kerja yang utama, dimana kerja utama

tersebut dikaitkan dengan transport sedimen (Wolman dan Miller, 1960)

Sering disebut sebagai debit aliran dengan ketinggian memenuhi tebing (bankfull

discharge) dan biasanya merupakan debit dengan periode ulang 1 - 2 tahun

(Wohl, 1998).

Merupakan debit yang umumnya berhubungan dengan debit periode ulang

antara 1,5 tahun sampai 5 tahun (Q1,5 - Q5) (Watt, 1989).

Sebagai catatan besarnya debit dengan periode ulang 100 (Q100) sering pada

jangkauan 2 sampai 4 kali bankfull discharge (Watt, 1989).

Dengan banyaknya definisi debit dominan, perbedaan iklim, topografi, geomorfogi

sistem fluvial, sifat-sifat aliran laminer dan turbulen maka konsep debit dominan

masih perlu dikaji dan dikembangkan berkaitan dengan geometrik hidraulik, pola

aliran dan laju sedimentasi.

1.1.5 Periode Ulang

Untuk perhitungan debit banjir dipakai data intensitas hujan I (mm/jam) yang

merupakan salah satu parameter penyebab banjir. Data yang diambil adalah data

curah hujan harian maksimum yang terjadi setiap tahun untuk rentang waktu

tertentu (misal 10 tahun, 20 tahun) dihitung mulai tahun sekarang berjalan mundur.

Bila data dimulai Tahun 2012 maka data 10 tahun terakhir rentang waktu 10 tahun

diambil mulai dari Tahun 2002 sampai Tahun 2012. Semakin lama rentang waktu

semakin baik dan semakin akurat artinya bila diperoleh data 20 tahun, 30 tahun

atau 40 tahun sebelumnya maka hasilnya akan makin baik.



Sebagai contoh bila dipakai data 10 tahun terakhir dengan 2011 sebagai waktu data

yang terakhir, maka data diambil mulai pada Tahun 2001 sampai Tahun 2011. Pada

tahun ini misal data curah hujan harian maksimum terjadi pada 20 Januari, maka

dari Tahun 2011 diperoleh satu data. Bila rentang waktu 10 tahun maka akan

diperoleh 10 data curah hujan harian maksimum mulai dari Tahun 2001 sampai

Tahun 2011. Sesudah data dikompilasi maka dilakukan analisis secara statistik.

Tujuan utama pertahanan bencana (disaster defence) khususnya banjir secara

struktur atau fisik adalah untuk melindungi jiwa, harta benda manusia serta

meminimalkan kerugian lainnya seperti rusaknya infrastruktur serta untuk menjamin

agar aktifitas sosial dan ekonomi tidak lumpuh dan tetap bisa berjalan. Pertahanan

bencana banjir tidak bisa 100 % melindungi manusia terhadap semua kemungkinan

kerugian akibat atau dampak dari bencana ini.

Sebagai contoh pembangunan penahan (defence) atau pengendali (control) banjir

tidak bisa 100 % melindungi dan membebaskan manusia dari semua kemungkinan

kejadian banjir karena analisis perencanaan banjir menggunakan periode ulang

(return period). Untuk menentukan kapasitas penampang sungai dipakai debit

dengan periode ulang tertentu, misalnya Q100, Q50, Q25, dll. Q100 berarti sungai

mampu mengalirkan air untuk periode (kala) ulang 100 tahun.

Pengertian Q25 tidak berarti terjadi banjir setiap 25 tahun. Analisis periode ulang

debit menggunakan ilmu statistik dalam menentukan besaran tersebut, yaitu dalam

konsep analisis kemungkinan (probability). Pemahamam analisis itu diungkapkan

dalam dua contoh berikut: ambil sebuah dadu, kemudian lemparkan dadu itu. Bila

menginginkan angka dua yang keluar, maka dengan mudah sekali kita lihat bahwa

kemungkinannya adalah 1/6 atau enam belas dua pertiga persen. Kapan akan

keluar angka dua, tidak diketahui waktunya. Contoh berikutnya, bila kita akan

bepergian mengendarai mobil, maka pada saat sebelum berangkat kita tidak tahu

apa yang bakal terjadi di tengah jalan (uncertainty). Yang kita harapkan adalah

semoga dapat selamat sampai tujuan. Dari pernyataan “semoga dapat selamat

sampai tujuan”, secara tersirat kita sudah mempunyai padangan atau bisa



menerima bahwa kecelakaan mungkin bisa terjadi. Artinya kita bisa menerima

adanya unsur risk factor (Kodoatie, 1995a dan 2001a).

Besarnya kemungkinan terjadinya kecelakaan, kita perkecil dengan beberapa

usaha dan tindakan. Antara lain, untuk faktor-faktor internal, usaha yang kita

lakukan adalah memeriksa kondisi kesehatan kita apakah sudah siap untuk

mengendarai mobil, juga mobil dan segala peralatan vitalnya kita cek seperti, rem,

kondisi ban, lampu, dan lain-lainnya. Untuk faktor-faktor-eksternal, apakah jalan

dalam kondisi baik, pertimbangan ”Apakah pengendara mobil yang lain akan

berhati-hati seperti yang akan kita lakukan?” dan lain sebagainya.

Di sini terlihat bahwa, semakin besar dan banyak usaha atau tindakan kita, maka

semakin kecil peluang/kemungkinan terjadinya kecelakaan, walaupun tidak bisa

kita jamin 100 % selamat. Tetapi, biaya atau dana yang kita butuhkan menjadi

semakin besar. Batasan usaha dan tindakan kita, bergantung pada kemampuan

khususnya dana yang kita miliki. Bisa saja kita membuat mobil yang super kuat,

namun dari kacamata ekonomi tidak layak (feasible).

Ada dua prinsip dasar yang harus dipahami. Pertama, misal intensitas hujan I

dianalisis dengan periode ulang dua puluh lima tahunan kemungkinan atau peluang

untuk I setiap tahunnya adalah 1/25 atau empat persen. Untuk I lima puluh tahunan,

kemungkinan terjadi setiap tahunnya adalah 1/50 atau dua persen, dan untuk I

seratus tahunan 1/100 atau satu persen. Kemungkinan atau peluang yang terjadi

setiap tahunnya akan semakin kecil bila kala ulangnya semakin besar. Kedua bila

kita menggunakan I rencana dengan kata ulang dua puluh lima tahunan (I25) pada

perencanaan sungai, tidak berarti tahun berulangnya adalah tiap dua puluh lima

tahun, tetapi terdapat kemungkinan dalam seribu tahun misalnya akan terjadi empat

puluh kejadian dengan I sama atau lebih besar dari I dengan kala ulang dua puluh

lima tahunan.

Debit merupakan fungsi dari I, sehingga bila kita memakai I dengan kala ulang dua

puluh lima tahunan (I25) maka debit juga dengan kala ulang dua puluh lima tahunan

(Q25). Pengertian Q25 adalah sama dengan pengertian I25, yaitu bahwa Q25 tidak



berarti tahun berulangnya adalah tiap dua puluh lima tahun, tetapi terdapat

kemungkinan dalam seribu tahun misalnya akan terjadi empat puluh kejadian

dengan Q sama atau lebih besar dari Q dengan kala ulang dua puluh lima tahunan.

Demikian pula dalam waktu seratus tahun akan terjadi 4 kejadian dengan Q sama

atau lebih besar dengan Q25. Kapan terjadinya tidak diketahui, namun setiap tahun

besar kemungkinannya adalah 1/25 atau 4% (Kodoatie, 1995a dan 2001a). Dengan

kata lain Q25 tidak berarti banjir berulang yang terjadi setiap 25 tahun demikian pula

untuk Q5 tidak berarti banjir berulang setiap 5 tahun sekali.

Dalam hal ini dipakai persamaan sederhana dari statistik bahwa

P = 1/T

Dimana

P = probabilitas (kemungkinan) yang akan terjadi biasanya dalam %

T = periode ulang (Tahun)

Misal debit rencana dipakai debit dengan priode (kala) ulang 100 tahun maka

besarnya kemungkinan terjadi banjir dengan debit besaran sesuai kala ulang

tersebut (Q100) yang terjadi setiap tahunnya sama dengan 1/100 atau 1%. Untuk

kala ulang 25 tahun kemungkinan terjadi banjir dengan debit besaran sesuai kala

ulang tersebut (Q25) sama dengan 1/25 atau 4%.

Dari uraian tersebut, maka kala ulang dapat didefinisikan sebagai interval waktu dari

suatu peristiwa yang mencapai suatu harga tertentu atau melampaui harga

tersebut. Umumnya data hidrologi yang dipakai sebagai dasar perhitungan I

rencana, adalah data curah hujan harian maksimum tahunan yang hanya terjadi

sekali setiap tahunnya. Maka fungsi waktunya adalah tahunan.

Sebagai contoh untuk pengendalian banjir suatu daerah, sungai yang menjadi

sumber terjadi banjir di desain untuk:

Periode ulang 100 Q100 dengan biaya pengendalian banjir untuk peninggian

tanggul sungai Rp. 250 Milyard.







Daerah yang dilindungi secara skematis ditunjukkan dalam Gambar I.7. Semakin

besar periode ulang maka biaya yang dibutuhkan juga makin besar, namun

kemungkinan banjir terlampau (melimpas tanggul) tiap tahun makin kecil karena

tanggul semakin tinggi dan besar, sehingga dapat dikatakan bahwa untuk:

Q100 biaya Rp. 250 Milyard dan kemungkinan banjir terlampau tiap tahun adalah

1/100 = 1 %.


1/50 = 2 %.


1/100 = 4 %.

a. Sketsa pengamanan tanggul dengan berbagai Q

b. Contoh dokumentasi pengamanan tanggul

Gambar I.7 - Sketsa dan contoh daerah yang terkena banjir dan

tanggul pengaman (pelindung)

tanggul

daerah yang diamankan

A

A

1 adalah tinggi tanggul untuk Q100 2 adalah tinggi tanggul untuk Q50 3 adalah tinggi tanggul untuk Q25

2%

1%

4%

Potongan AA (potongan melintang tanggul)

muka air banjir 1

2

3



Mengingat besaran intensitas I (mm/jam) yang disebabkan oleh curah hujan R (mm)

merupakan hasil dari suatu proses alam yang mengikuti siklus hidrologi, besarnya

tidak bisa diduga, hanya Tuhan Yang Maha Esa yang tahu. Ramalan cuaca di

televisi setiap hari, sebenarnya juga telah mengakui keterbatasan manusia untuk

menganalisis peristiwa alam secara eksak. Hujan yang terjadi di kota-kota di

Indonesia, yang bisa menyebabkan banjir, oleh badan meteorologi diramal. Istilah

“diramal”, mengandung konotasi bisa terjadi dan bisa tidak. Di sini kita berbicara

lagi tentang kemungkinan (probability).

Namun dari data atau peristiwa lampau yang kita rekam, hujan-hujan terbesar yang

menyebabkan banjir maksimum bila dilihat proses fenomenanya akan mempunyai

kejadian berulang. Data lampau yang ada, kita proses berdasar analisis hidrologi

untuk meramal dan memperkirakan besarnya debit dengan periode ulang yang kita

inginkan.

Secara ideal, dalam kajian studi kelayakan suatu proyek analisis yang dilakukan

banyak sekali dan sangat beragam, namun pada prinsipnya dapat dikelompokan

menjadi enam aspek. Yaitu aspek-aspek teknis, ekonomi, sosial-budaya, hukum,

kelembagaan dan lingkungan. Aspek-aspek itu berpengaruh terhadap manfaat dan

terhadap sumber dana yang ada. Analisis teknis akan menghasilkan kekuatan dan

stabilitas dari bangunan yang direncanakan, sehingga dapat diketahui umur

bangunan, aspek ekonomi akan mengkontribusi keuntungan (benefit) yang

diperoleh dari pembuatan proyek tersebut, aspek sosial-budaya akan memberikan

jawaban manfaat dan risiko/respon positif dan negatif terhadap masyarakat. Aspek

hukum berupa norma, standard, pedoman dan manual (NSPM), aspek

kelembagaan berupa peran-peran institusi serta aspek lingkungan mempelajari

dampak positif dan negatif akibat adanya proyek tersebut. Semua aspek tersebut,

dianalisis dan dioptimasi sehingga muncul suatu pertanyaan apakah proyek

tersebut layak dilaksanakan.

Pengendalian banjir tidak berarti suatu daerah bebas banjir, tetapi lebih mengarah

kepada usaha untuk mengurangi risiko banjir serta penanggulangannya. Usaha-



usaha sistem pengendalian banjir, juga menelusuri kajian analisis seperti di atas

dengan memakai tolok ukur periode ulang tertentu.

Dari analisis teknis, ekonomi, sosial, dan lingkungan yang dikaitkan dengan analisis

risiko (risk of failure), para penentu kebijakan dan perencana berusaha untuk

mendapatkan nilai yang optimal sehingga dapat dihitung periode ulang yang akan

dipakai.

Di Jakarta misalnya, dipakai debit banjir rencana (dihitung dari I rencana) dengan

periode ulang 50 tahunan (Q50). Karena dengan padatnya penduduk dan segala

fasilitas serta utilitasnya, risiko kerugian jiwa, harta benda, dan materi akan lebih

besar bila dibandingkan dengan suatu daerah rural yang sedikit atau bahkan tak

ada penduduknya. Di daerah itu bisa dipakai kala ulang yang lebih kecil, misalnya

Q 5 tahunan (Q5); karena bila terjadi banjir lebih besarpun, risiko kerugiannya

secara ekonomi dan sosial akan lebih kecil.

1.1.6 Cara Sederhana Perhitungan Debit Banjir

Pada waktu kunjungan lapangan maka perlu menentukan debit banjir yang lewat di

suatu wilayah kota dengan cara cepat. Pada saat pengamatan sungai atau saluran

bisa dilakukan perhitungan debit sederhana dengan cara menebak. Ada beberapa

tip atau petunjuk sederhana dalam perhitungan debit tersebut, yaitu (Kodoatie,

2011):

Luas DAS = 1 km2 debit banjir adalah 3,5 - 7 m3/detik

Persamaan di atas dapat dipakai sebagai tebakan pertama sebelum dilakukan

analisis dan perhitungan yang detail. Persamaan tersebut juga dapat dipakai

sebagai referensi untuk meyakinkan perhitungan debit yang rumit tidak mengalami

kesalahan yang besar.

Persamaan tersebut hanya berlaku untuk luas DAS kurang dari 100 km2. Untuk luas

DAS yang lebih besar dari 1.000 km2 atau bahkan di atas 10.000 km2, tidak

menghasilkan solusi yang akurat.



Beberapa pendekatan perhitungan debit dengan luas DAS lebih dari mulai dari <

10 km2 sampai > 10.000 km2 diuraikan berikut ini.

Hubungan luas DAS dan Debit ekstrim di Canada ditunjukkan dalam

Tabel 1.4.

Tabel 1.4 - Hubungan luas DAS dan debit ekstrim di Canada (Watt, 1989)

No. DAS Debit

No. DAS Debit

km2 m3/det km2 m3/det

1 7 127 12 11.300 6.300

2 69 428 13 15.100 7.640

3 117 500 14 17.200 5.660

4 181 1.180 15 19.200 9.460

5 347 807 16 19.700 4.670

6 800 1.280 17 35.200 8.810

7 1.130 1.250 18 43.500 6.630

8 1.340 1.840 19 50.200 9.200

9 3.480 2.400 20 65.300 8.290

10 5.050 2.790 21 186.000 15.500

11 9.350 7.930 22 277.000 16.200

Bila tabel tersebut dibuat grafik maka hasilnya ditunjukkan dalam Gambar I.8.

Gambar I.9 adalah grafik hubungan debit maximum dengan luas DAS untuk lebih

dari 150 lokasi pengamatan di sungai-sungai Canada yang disuper imposed dan

dibuat Plot Creager (Watt, 1989; Creager et al., 1945). Gambar I.10 menunjukkan

variasi hubungan debit tahunan maximum dengan luas DAS untuk sungai-sungai di

Quebec, Canada.



Gambar I.8 - Hubungan luas DAS dan debit ekstrim di Canada (Watt, 1989)

Gambar I.9 - Banjir-banjir puncak (tak umum/unusual) di Canada yang diplot

dengan super imposed pada plot Creager (Creager et al., 1945)



Gambar I.10 - Variasi hubungan debit tahunan maximum dengan luas DAS

untuk sungai-sungai di Quebec, Canada (Watt, 1989)

Sering terjadi kesulitan di lapangan untuk penentuan koefisien kekasaran Manning

n. Untuk sungai alam sebuah persamaan alternatif sederhana dapat dipakai

Persamaan Lacey (1930) yaitu:

Q= 10.8 A R2/3S1/3 1.17a

Persaman lainnya yang dipakai adalah (Lacey, 1930):

2/1

C

WQ

1.17b

Dimana:

Q = debit (m3/dt)

A = luas penampang (m2)

R = jari-jari hidraulik (m)

S = kemiringan memanjang sungai

W = lebar permukaan air dari tebing kiri sungai ke tebing sungai kanan (m)

C = Koefisien 3 - 5 (koefisien terkait dengan erosi tebing)

1.2 Aliran Steady dan Unsteady

1.2.1 Aliran Tunak (Steady Flow)

Aliran tunak mempunyai persamaan umum dari hukum kontinuitas dan hukum

momentum konservatif sebagai berikut:

0x

vy

1.18



fo S Sg x

yg

x

vv

1.19

Kedua persamaan di atas berlaku pada aliran terbuka dengan asumsi sebagai

berikut:

Aliran tunak (steady flow)

Satu dimensi (percepatan vertikal dapat diabaikan)

Saluran terbuka

tidak termampatkan konstan

Saluran prismatik dan persegi panjang

Kemiringan dasar saluran sangat kecil (sin tan dan d y)

Saluran lurus

Tidak ada aliran lateral

Lebar saluran konstan

Dari Persamaan Persamaan 1.18 kita dapat mengatakan bahwa debit aliran

konstan. Dari Persamaan 1.19 aliran pada saluran terbuka dapat dibagi lagi

menjadi:

aliran seragam tunak (steady uniform flow)

aliran tidak seragam tunak (unsteady uniform flow):

- aliran berubah cepat (steady rapidly varied flow)

- aliran berubah lambat laun (steady gradually varied flow)

Pada sub-bab ini akan dijelaskan lebih rinci masing-masing jenis aliran untuk

kondisi tunak. Persamaan yang dipakai, aplikasi di lapangan dan contoh-contoh

perhitungan sederhana juga akan akan diberikan.

1. Aliran seragam (uniform flow)

Kita tulis lagi persamaan kontinuitas dan persamaan momentumnya

0x

vy

Dan

0S S fo 1.20



Dari Persamaan 1.20 kita dapat mengatakan kemiringan dasar saluran (So)

sejajar dengan kemiringan muka air (Sw) dan kemiringan geser (Sf). Kondisi

aliran seragam tunak di lapangan dapat digambarkan sebagai saluran dengan

jangkauan panjang (long reach) atau x cukup signifikan. Secara skematis

aliran seragam tunak digambarkan seperti berikut ini. Kehilangan energi hf

timbul akibat adanya perlawanan (resistance) pada dasar saluran. Dalam

kondisi seragam tunak maka kita dapati dasar saluran sejajar dengan muka air

(HGL) dan garis enersi (EL). Lebih jauh juga dapat dikatakan y1 = y2, dan v1 =

v2. Secara umum kita dapat mengatakan y, A, v dan Q konstan di setiap titik

sepanjang saluran, dan aliran ini tidak mempunyai percepatan karena dv/dt=0.

Gambar I.11 - Aliran seragam tunak (steady uniform flow)

Pada kenyataannya, di lapangan untuk kondisi ideal aliran seragam tunak

seperti di atas sangat sulit ditemukan (Henderson, 1966). Karena bentuk

geometris hidroliknya saluran air, sungai-sungai di lapangan tidak teratur akibat

adanya tanaman pada tebing saluran, adanya bangunan-bangunan air,

perubahan dasar saluran (bed forms configuration) dll. Bahkan untuk saluran

yang dibuat di laboratorium (artificial) terjadinya aliran seragam tunak tidak bisa

kontinyu karena adanya bangunan kontrol/ penghalang seperti, bangunan ukur,

bendung, pintu aliran dll. yang menimbulkan perbedaan hubungan tinggi air dan

debit dengan aliran air yang benar-benar seragam.

Namun dari segi teoritis aliran seragam tunak sangat penting untuk dipakai

sebagai dasar perencanaan saluran. Pada saluran irigasi aliran seragam tunak

dipakai sebagai salah satu alat untuk mendesain saluran stabil dan ekonomis.



Untuk mempermudah analisis perhitungan sedimentasi, aliran pada saluran/

sungai terbuka diasumsikan sebagai aliran seragam tunak. Konfigurasi dasar

saluran yang berbeda-beda sepanjang saluran (yang mengakibatkan

perlawanan aliran berbeda-beda) juga mempengaruhi analisis aliran ini.

Kesimpulan dari uraian di atas ialah bahwa tingkat akurasi dalam perhitungan

aliran ini tidak bisa mencapai 100%. Pengalaman lapangan dari seorang ahli

hidrolik cukup berpengaruh dalam perencanaan saluran ekonomis dan stabil.

Perhitungan aliran seragam tunak

Persamaan yang biasa dipakai adalah Persamaan Chezy dan Manning. Untuk

riset di laboratorium Chezy lebih cenderung dipakai sedangkan untuk lapangan

bisa dipakai Persamaan Manning (Hicks, 1989). Dari kondisi So = Sf = Sw maka

Persamaan Manning dapat ditulis menjadi

21o

32 SRn

1v 1.21

dalam sistem metrik (SI unit) atau

21o

32 SRn

49.1v 1.22

dalam sistem satuan Inggeris Debit dapat ditulis menjadi

21o

21o

32 KSSRn

1AvQ 1.23

dimana

32Rn

1K disebut sebagai pembawa/pengangkutan (conveyance) aliran

Di lapangan kita bisa menggantikan So dengan Sw karena pengukuran Sw relatip

lebih mudah dibandingkan dengan pengukuran So. Namun perlu diperhatikan

lokasi sungai yang ditinjau.

Umumnya saluran di lapangan berbentuk trapesium dan persegi panjang. Untuk

bentuk saluran yang optimal, maka bentuk trapesium lebih ekonomis dalam

membawa aliran dibandingkan dengan bentuk persegi panjang seperti

ditunjukan dalam Gambar I.12. Gambar I.12a juga menunjukkan bahwa untuk

bentuk persegi panjang yang paling optimal bilamana b = 2y. Gambar I.12b



menunjukkan bentuk penampang saluran yang paling optimal bilamana

bentuknya mendekati setengah lingkaran di dalam trapesium dengan pusat jari-

jari pada bagian tengah muka air.

Gambar I.12 - Optimasi luas pembawa aliran pada potongan melintang

saluran (Henderson, 1966)

Metode perhitungannya ada beberapa cara (Hicks, 1989), yaitu:

a. Berdasarkan data lapangan:

Kita melakukan pengukuran untuk y, v, Q, So/Sw . Pengukuran diusahakan

pada aliran yang relatip seragam (air tidak banyak bergelombang, aliran

lurus, geometris hidrolik tidak terlalu berbeda jauh antara satu potongan

melintang ke potongan melintang yang lainnya.

b. Berdasarkan gambar dan tabel:

Tanpa data lapangan, pengalaman seorang ahli hiddraulik cukup

menentukan dalam keputusan perencanaan. Tentukan nilai “n” sebagai

dasar perhitungan awal, kemudian disesuaikan dengan kondisi lapangan

seperti adanya tanaman di tebing saluran, ketidak-aturan bentuk geometris

hidrolik, saluran ber”meander” dll.

c. Foto udara:

Pengembangan Geographic Information System (GIS) dan perangkat lunak

dan keras dari komputer yang begitu pesat bisa dimanfaatkan untuk dasar

perencanaan saluran.



d. Analisis sensitivitas

Analisis ini adalah melakukan perhitungan desain untuk suatu jangkauan

nilai n tertentu. Dari hasil yang cukup banyak maka dapat dipilih perencanaan

yang mempunyai banyak (dominan) nilai n yang hampir sama untuk dipakai

pada aplikasi pembangunannya.

2. Aliran berubah cepat tunak (steady rapidly varied flow)

Persamaan kontinuitasnya adalah:

0x

Q

atau untuk B konstan, 0x

vy

1.24

Untuk Persamaan momentumnya (dengan mengabaikan Sf) dapat ditulis

ogS x

yg

x

vv

Persamaan ini dibagi g dan So diganti dengan dx

dz , maka dapat ditulis

0dx

dH atau 0

dx

)zyg2

v(d

2

1.25

Kondisi aliran tunak berubah cepat adalah aliran dengan debit konstan, dengan

skala panjang yang kecil dimana variable gesekan (friction) dapat diabaikan

(tidak ada Sf). Dari Persamaan 1.25b kita dapat mengatakan bahwa total energi

(H) konstan. Perlu diingat bahwa distribusi tekanan hidrostatis tidak berlaku

pada tipe aliran ini.

Seperti sudah disebutkan sebelumnya aliran ini umumnya terjadi pada

bangunan-bangunan hidrolik seperti, bendung, pintu air, sluice gate, bangunan

terjunan, bangunan penghalang (pilar di bawah jembatan), dll. Hydraulic jump

adalah sebagai hasil dari aliran ini. Solusi untuk aliran ini berdasarkan pada

percobaan atau solusi kasus per kasus (individual) dan biasanya secara tipikal

kita memakai energi spesifik dan gaya (force). Penyelesaian dengan cara-cara

jaring-jaring aliran (flow nets) merupakan salah satu cara untuk memecahkan

tipe aliran ini.

Contoh uraian di bawah ini menjelaskan penjabaran Persamaan 1.25 untuk

kasus aliran pada bendung saluran/sungai dengan puncak lebar seperti

ditunjukkan gambar berikut ini.



Gambar I.13 - Aliran pada puncak bendung

Untuk kasus 1 berdasarkan Persamaan 1.25b dengan v1 kecil sekali dan dapat

dianggap = 0 maka dapat ditulis

0g2

vyh00h

22 1.26

atau

gy2v2

Besarnya debit Q adalah = vA sehingga untuk lebar bendung = b dapat ditulis

h

o

vbdyQ = h

o

dygy2b 1.27

23bhg23

2Q 23bh95.2 1.28

Untuk kasus 2 karena kondisi ini kompleks maka berdasarkan riset laboratorium

Persamaan 1.28 ditambah suatu koefisien yang disebut koefisien debit cd

sehingga untuk kasus 2, Persamaan 1.28 dapat ditulis menjadi

23d bhg2

3

2cQ 1.29

Experiment menunjukkan bahwa Q 60% Qt dan umumnya besarnya Cd 0.61

(Hicks, 1990) Rechbock (1929) mengusulkan besarnya cd adalah (lihat Gambar

I.15)

w

h08.0611.0cd untuk 5

w

h 1.30



Untuk w ~ (besar sekali/tak terhingga) Cd 0.611 dan dengan g =

9.81m/detik2 maka Persamaan 1.29 dapat ditulis menjadi

23bh71,1Q 1.31

3. Aliran berubah lambat laun tunak (steady gradually varied flow)

Dasar untuk analisis aliran balik (back water) pada pembendungan sungai dan

dasar untuk analisis sistim jaringan drainase. Aliran ini adalah aliran dengan

debit konstan (steady) namun kedalaman y bervariasi sepanjang sumbu x.

Untuk kondisi lebar saluran/sungai konstan persamaan kontinuitas dan

persamaan momentumnya adalah

0x

vy

1.32

fo S Sg x

yg

x

vv

1.33

Dari persamaan kontinuitas maka debit konstan, sedangkan dari persamaan

momentum dalam fungsi energi spesifik E dan fungsi bilangan Froude kita dapat

menyusun lagi menjadi

fo SSdx

dE 1.34

2r

fo

F1

SS

dx

dy

1.35

Bila di dalam bentuk total energi H, persamaan momentum ditulis

0Sx

zg

x

yg

x

vvf

1.36

atau

f2 Szyg2v

dx

d 1.37

fSdx

dH atau dxSdH f 1.38

Persamaan 1.36 menunjukkan bahwa aliran dari x1 ke x2 menyebabkan

kehilangan total energi sebesar H=LSf seperti ditunjukkan dalam gambar

berikut ini. Persamaan untuk kondisi ini adalah

f21 LSHH 1.39



Gambar I.14 - Kehilangan energi dari x1 ke x2

a. Klasifikasi Macam-Macam Profil Aliran

Dengan menganalis persamaan dasar aliran untuk aliran berubah lambat

laun tunak kita dapat menentukan macam-macam profil aliran dari aliran

tersebut. Untuk itu marilah kita bahas persamaan dasar dari aliran ini.

Kita tulis lagi persamaan dasar aliran ini dalam bentuk fungsi dari bilangan

Froude yang dapat ditulis menjadi

2

fo

Fr1

SS

dx

dy

1.40

Untuk menentukan profil aliran ada tiga kedalaman yang perlu dilihat yaitu

kedalaman aliran yang ditinjau y, kedalaman aliran seragam tunak yo dan

kedalaman kritis yc. Dalam hal ini kita dapat menentukan besarnya yo dan yc

sebagai berikut. yo dicari dengan menganggap aliran seragam tunak (steady

uniform flow). Persamaan momentum untuk aliran ini adalah

So = Sf

Diketahui bahwa untuk sungai yang lebar kita dapat menganggap bahwa R

= y, sehingga dari persamaan Manning untuk aliran seragam tunak kita dapat

menulis

21o

32o

21o

32 Syn

1SR

n

1v 1.41



Dari persamaan ini dapat dicari besarnya yo. Kita juga dapat mencari yo

berdasarkan satuan debit q dan faktor gesekan Darcy-Weisbach f. Di mana

masing-masing variabel adalah,

ovyq dan n

y

n

R

f

g861

o61

1.42

Dari Persamaan 1.41 dan Persamaan 1.42 maka besarnya yo adalah

31

o

223

21o

ogS8

fq

S

nvy

1.43

Besarnya kedalaman kritis dapat ditulis

312

cg

qy

1.44

Berdasarkan persamaan-persamaan di atas kita dapat menulis

3

c

3

o

y

y1

y

y1So

dx

dy 1.45

b. Analisis Kualitatip Macam-Macam Profil Aliran

Mari kita analisis Persamaan 1.45 yang kita tulis lagi

2

fo

Fr1

SS

dx

dy

Ada beberapa kemungkinan kondisi ekstrim yang dapat kita analisis yaitu

1) Bila y = yc maka Fr = 1, kita dapat mengatakan bahwa

~ 11

SS

dx

dy fo

(tak terhingga) 1.46

Secara skematis kita mengatakan aliran menjadi vertikal seperti

ditunjukkan pada Gambar I.15a.

2) Bila y = yo maka So = Sf, kita dapat mengatakan bahwa

0F1

SS

dx

dy2

r

oo

1.47

Secara skematis kita mengatakan aliran menjadi aliran seragam tunak.

Gambar I.15b memberikan penjelasan tersebut

3) Bilamana y ~, kita mengetahui bahwa

0yR

S oof

dan 0

gy

vFr



Sehingga persamaannya menjadi

oSdx

dy 1.48

Kondisi tersebut ditunjukan pada Gambar I.15c

4) Bilamana So = 0 maka

fSdx

dy 1.49

Dasar saluran menjadi horizontal

Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar 1.15d

Gambar I.15 - Kondisi aliran untuk dy/dx yang berbeda-beda

Sekarang kita lihat kedudukan y terhadap yo dan yc. Berdasarkan

kemiringannya ada 5 kondisi yang dapat terjadi pada aliran ini yaitu:

1) Kemiringan horisontal (So = 0)

Untuk kemiringan horisontal yo mendekati ~

Ada tiga kondisi yang terjadi yaitu:

H1 terjadi bila: yo = y ~ > yc dan dy/dx = 0 kondisi batas di hilir

H2 terjadi bila: yo ~ > y > yc dan dy/dx < 0 kondisi batas di hilir

H3 terjadi bila: yo ~ > yc > y dan dy/dx > 0 kondisi batas di hulu

2) Kemiringan landai (mild slope) yo >yc


M1 terjadi bila: y > yo > yc dan dy/dx > 0 kondisi batas di hilir

M2 terjadi bila: yo > y > yc dan dy/dx < 0 kondisi batas di hilir

M3 terjadi bila: yo > yc > y dan dy/dx > 0 kondisi batas di hulu

3) Kemiringan kritis yo = yc


C1 terjadi bila: y > yc dan dy/dx > 0 kondisi batas di hilir



C2 terjadi bila: y = yc dan dy/dx < 0 kondisi batas di hulu

C3 terjadi bila: y < yc dan dy/dx > 0 kondisi batas di hulu

4) Kemiringan curam (steep slope) yo < yc


S1 terjadi bila: y > yc >yo dan dy/dx > 0 kondisi batas di hilir

S2 terjadi bila: yc > y > yo dan dy/dx < 0 kondisi batas di hulu

S3 terjadi bila: yc > yo >y dan dy/dx > 0 kondisi batas di hulu

5) Kemiringan berlawanan (adverse slope) So < 0


A1 terjadi bila: y ~ > yc dan dy/dx = 0 kondisi batas di hilir

A2 terjadi bila: y > yc dan dy/dx < 0 kondisi batas di hilir

A3 terjadi bila: yc > y dan dy/dx > 0 kondisi batas di hulu

Secara skematis kelima kondisi tersebut diilustrasikan berikut ini.

Gambar I.16 - Klasifikasi profil aliran berubah perlahan (Chow, 1959)



c. Estimasi Perhitungan Profile Aliran

Salah satu cara perhitungan aliran tunak berubah perlahan diuraikan pada

paragraph berikut ini. Di bawah ini diilustrasikan suatu sungai yang di

bendung di suatu tempat tertentu.

a) potongan memanjang sungai dengan bendung

b) detail potongan 1 - 2

Gambar I.17 - Profil aliran sungai dengan bendung

dimana

hf1-2 = kehilangan energi dari potongan 1 sampai potongan 2 (= L Sf) x cukup

jauh sehingga geseran cukup signifikan So, Sw dan Sf tidak lagi saling sejajar.

Persamaan umum yang dipakai adalah persamaan kontinuitas dan

momentum untuk aliran tunak berubah perlahan. Dari persamaan kontinuitas

kita tahu bahwa debit sepanjang aliran adalah tetap. Persamaan momentum

dengan melihat Gambar 1.17 dapat ditulis kembali sebagai berikut

f21 LSHH 1.50



Persamaan ini dapat ditulis lebih detail menjadi

f2

22

221

21

11 LSzg2

vyz

g2

vy 1.51

dimana

1 dan 2 koreksi untuk persamaan energi

Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut

Aliran di anggap sub-kritis sehingga kondisi batas adalah hilir (down-

stream boundary condition). Asumsi ini juga diartikan bahwa kita

menentukan tipe aliran berdasarkan kemiringan dasar sungai seperti

sudah dijelaskan sebelumnya (ada 5 tipe aliran). Umumnya pada aliran

bagian hulu suatu bendung aliran bertipe “kemiringan landai (mild slope)”

dengan tipe M1 atau M2.

Panjang sungai yang akan dihitung profil muka airnya di bagi menjadi

pias-pias tertentu dengan panjang L (x) tertentu. Misal bila panjang

sungai 25 km maka dapat dibagi menjadi 50 potongan dengan panjang

x = 0.5 km. Penentukan pias-pias ini harus melihat pada kondisi sungai

yang dianalisis. Bilamana tidak banyak perubahan hidrolik geometrik dan

profil memanjang sungai relatip lurus, pias lebih panjang bisa dipakai

untuk perhitungan yang lebih mudah.

Pada contoh di atas Persamaan 1.51 merupakan persamaan untuk

potongan 1 - 2. Secara umum persamaan itu dapat ditulis menjadi

f

H

1n

21n

1n1n

H

n

2n

nn LSzg2

vyz

g2

vy

1nn

1.52

Karena kondisi batas adalah daerah hilir, maka perhitungan dimulai dari

bagian paling hilir sungai yaitu bendung. Kita hitung parameter-

parameter geometris hidrolik dari aliran ini, seperti Q, n atau f, v, elevasi

dasar saluran pada bendung, tinggi muka air pada bendung (biasanya

diketahui). Cek kondisi aliran dengan menghitung bilangan Froude.

Dari data geometris yang diketahui kita dapat menghitung besarnya total

energi Hb pada bendung dengan dua cara: yaitu Hb yang dihitung dari

titik bendung yang ditinjau ialah Hb1 dan Hb yang dihitung berdasarkan

Persamaan 1.52 yaitu Hb2. Kedua cara ini dapat ditulis persamaannya



g2

vzyH

2b

bbb1b

f1nn2b xSHHH

Dari bendung kita bergerak ke hulu dan prosedur di atas.

Profile muka air dari bendung ke hulu sungai dapat dihitung

Cek lagi syarat-syarat yang harus dipenuhi. Misal kita asumsi kemiringan

landai maka aliran pada potongan memanjang yang ditinjau harus aliran

sub-kritis (Fr < 1)

Prosedur iterasi dapat dilakukan dengan analisis numerik. Secara umum

dapat dijelaskan sebagai berikut. Dengan memakai Persamaan (1.52) yang

dapat kita tulis lagi sebagai berikut

2

fo

Fr1

SS

dx

dy)y(f

1.53

1) Cara eksplisit (Euler Method)

Kita tulis Persamaan 1.53 menjadi

2

foi1i

Fr1

SS)y(f

x

yy

atau )y(fxyy i1i 1.54

2) Cara implisit

Persamaan 1.53 ditulis menjadi

)y(fx2yy 1i1i 1.55

3) Cara inverse

Persamaan 1.53 kita tulis menjadi

2

1

2

1

x

x

y

y

dx)y(f

dy 1.56

atau

2

1

y

y

2r

fo

12

F1

SS

dyxx 1.57

4) Metode langkah langsung (direct step method)

fo SSdx

dE 1.58

Untuk potongan melintang prismatik yang seragam, maka dapat dipakai

cara ini. Langkah perhitungannya adalah sebagai berikut (Hicks, 1990):

kita iterasi sampai Hb1 =

Hb2



tentukan suatu harga y

Hitung E, v, R (untuk saluran/sungai lebar)

Tentukan Sf dengan memakai Persamaan Chezy atau Manning,

gRc

v

gRS

*

2o

f

(Chezy) 1.59

atau

34

22

fR

nvS (Manning) 1.60

Tentukan harga x dengan persamaan

ratafrataSSo

Ex

1.61

dimana Sfrata-rata dihitung dari rata-rata Sf dari kedalaman air yang lama

dan yang baru

Dari Persamaan 1.61 kita dapat menghitung besarnya xn+1 dengan

persamaan

2

SSSo

EExX

fn1fn

n1nn1n

1.62

Semua variabel-variabel dari Persamaan 1.62 diketahui kecuali xn+1

5) Cara langkah standar (standard step method)

Untuk potongan melintang yang tidak prismatik dapat dipakai cara ini.

Langkah-langkah perhitungannnya adalah sebagai berikut (Hicks, 1990)

kita pilih suatu harga x untuk menghitung elevasi muka air/stage h

(= y + z) dengan mengambil suatu harga h sembarang.

kemudian kita lakukan perhitungan dengan cara coba-coba (trial and

error)

kemudian kita hitung variabel geometris hidrolik yang lainnnya seperti

luas potongan melintang A , kecepatan rata-rata aliran v, energi

spesifik E dan total energi H.

kita hitung besarnya kemringan geser Sf dan kemiringan geser rata-

rata fS dan kehilangan energi yang lain (he) pada potongan x yang

ditinjau. Kehilangan energi yang lain bisa berupa kehilangan energi

akibat ekspansi atau kontraksi yang bisa dihitung dengan cara



g2

v

g2

vch

2nn

21n1n

e 1.63

dimana c = koefisien kehilangan energi akibat ekspansi atau kontraksi.

Kehilangan energi juga bisa disebabkan oleh sungai yang berbelok

(meander)

hitung E dengan persamaan

efo hxSSdx

E

1.64

Cek harga E dengan melakukan perhitungan ulang

6) Program HEC-2

Merupakan paket program dari USCE (United State Corps of Engineers).

Paket program ini memakai cara langkah standar sebagai dasar

perhitungannnya. Secara umum HEC-2 dapat dipakai untuk menghitung

aliran tunak berubah perlahan dengan penampang saluran proismatik

atau non-prismatik, baik untuk aliran sub-kritis maupun super-kritis. Di

samping itu Hec-2 juga dapat dipakai untuk menghitung saluran

gabungan (compound channels). Umumnya pada beberapa lokasi di

sungai atau saluran ada banguan air seperti pilar jembatan, gorong-

gorong, bendung, dll. Kita sudah mengetahui bahwa aliran sungai di

sekitar bangunan air mengalami perubahan dari aliran seragam, aliran

berubah cepat dan aliran berubah perlahan dengan perubahan aliran

tergantung dari kondisi sungai tersebut. Artinya bisa aliran dari seragam

ke aliran berubah cepat, dari aliran berubah perlahan ke aliran berubah

cepat, dari aliran berubah cepat ke aliran seragam atau aliran berubah

perlahan yang kesemuanya ini tergantung dari situasi dan kondisi aliran

sungai/saluran yang ditinjau.

Paket ini bisa menghitung profil muka air dengan proses iterasi dari data

masukan yang sudah kita olah sesuai dengan kriteria dan standar yang

di minta oleh paket program ini. Untuk analisis jaringan sungai, jaringan

drainase, paket program ini sangat dianjurkan untuk dipakai.

tambahan kehilangan energi akibat

ekspansi atau kontraksi saluran.sungai

(melebar atau menyempit)



7) HEC-RAS

HEC-RAS merupakan pengembangan program HEC-2. Perbedaan yang

menonjol adalah bahwa program HEC-RAS dilakukan dengan

menggunakan fasilitas “windows”. Sehingga hasilnya mudah

dihubungkan dengan program-program lainnya.

Persamaan dasarnya sama persis dengan persamaan untuk aliran tunak

berubah perlahan

1.2.2 Aliran Tidak Tunak (Unsteady Flow)

Aliran tidak tunak berdasarkan persamaan kontinuitas dan persamaan momentum

sebagai berikut:

0x

Q

t

A

(kontinuitas) 1.65

Persamaan momentum

0SSgAdx

dygBy

x

Qv

t

Qfo

(momentum) 1.66

Penyederhanaan kedua persamaan di atas dengan asumsi lebar penampang B

tetap adalah

0x

vy

t

y

1.67

0SSgx

yg

x

vv

t

vfo

1.68

1. Penelusuran waduk (reservoir routing)

Aliran tidak tunak berdasarkan persamaan kontinuitas dan persamaan

momentum sebagai berikut:

0x

Q

t

A

(kontinuitas) 1.69

Persamaan momentum

0SSgAdx

dygBy

x

Qv

t

Qfo

(momentum) 1.70

Penyederhanaan kedua persamaan di atas dengan asumsi lebar penampang

B tetap adalah

0x

vy

t

y

1.71



0SSgx

yg

x

vv

t

vfo

1.72

2. Gelombang kinematik (kinematic wave)

Aliran ini juga disebut aliran tidak tunak yang seragam (unsteady uniform flow).

0x

vy

t

y

dan Sf =So 1.73

definisi untuk tidak tunak definisi untuk seragam

Seperti kita ketahui bahwa kecepatan rata-rata dengan menggunakan

Persamaan Chezy adalah

f* gRSCv

Bilamana Sf =So maka

o* gRSCv 1.74

Bila kita anggap R = y (untuk sungai yang sangat lebar), dan Persamaan 1.74

dimasukkan ke dalam Persamaan 1.74a didapat

0gSCyxt

yo*

23

1.75

atau

0x

ygSCy

yt

yo*

23

1.76

0x

ygSCy

2

3

t

yo*

21

1.77

atau

0x

yv

2

3

t

y

1.78

atau

0x

yv

t

y

1.79

Bila dipakai Persamaan Manning maka kecepatan rata-rata aliran adalah

21f

32 SRn

1v 1.80

Dengan prosedur yang sama didapat

0x

ySy

n

1

3

5

t

y 21o

32

1.81



atau

0x

yv

3

5

t

y

1.82

atau

0x

yv

t

y

1.83

Dari Persamaan 1.81 dan Persamaan 1.82 maka

= 3/2, bila kita memakai Persamaan Chezy

= 5/3 bila kita memakai Persamaan Manning

Persamaan 1.83 dapat ditulis

0x

y

t

x

t

y

Dt

Dy

1.84

dimana

vt

x

=c (celerity) dan tergantung dari persamaan yang dipakai (=3/2 untuk

Chezy, dan = 5/3 untuk Manning)

Karena 0Dt

Dy , maka sepanjang v

t

x

, kedalaman y konstan.

Gelombang kinematik hanya menyebabkan pergeseran gelombang dari waktu

tn = 0 ke waktu tn+1 = T. Puncak gelombang setelah waktu tn+1 tidak akan

melebihi puncak gelombang pada waktu tn. Gelombang kinematik umumnya

terjadi pada daerah atas (upland) karena lebar dasar saluran umumnya lebih

kecil dibanding di daerah hilir (low land), namun mempunyai So yang lebih

besar.

Gambar I.18 - Perambatan (propagation) gelombang kinematik dari tn = 0

sampai tn+1 = T



3. Gelombang sebaran (diffusive wave)

Persamaan dasarnya adalah

0x

vy

t

y

(kontinuitas) dan dx

dySS of (momentum) 1.85

Gelombang ini bisa terjadi pada kelandaian sedang (mild) maupun kelandaian

curam (steep). Untuk penyelesaian Persamaan 1.85 solusi numerik dianjurkan.

Evaluasi Persamaan 1.85 didapat

2

2

x

yD

x

yv

t

y

1.86

dimana

= 3/2 bila memakai Persamaan Chezy

= 5/2 bila memakai Persamaan Manning

v2

CgyD

2*

2

= aproksimasi difusive pada saluran terbuka, atau disebut juga

convection diffusion pada saluran terbuka (Hicks, 1990)

2

2

x

y

= penyebab gelombang menjadi lebih menyebar dan rata (flatter)

Persamaan 1.86 dapat ditulis menjadi

2

2

x

yD

x

y

t

x

t

y

Dt

Dy

1.87

dimana

vt

x

=c (celerity)

Persamaan 1.87 dapat dikatakan bahwa

0

Dt

yD pada kurva v

t

x

1.88

Kecepatan rata-rata dengan cara Manning untuk aliran gelombang kinematik

dan gelombang difusive dapat ditulis

21o

32 SRn

1v untuk gelombang kinematik 1.89

21

o32

dx

dySR

n

1v

untuk gelombang difusive 1.90

Aliran yang terjadi akibat gelombang-gelombang tersebut diilustrasikan sebagai

berikut



a. gelombang kinematik

b. gelombang difusive

Gambar I.19 - Perbedaan proses gelombang kinematik dan difusive

Perbedaan muka air gelombang kinematik dan gelombang difusive dapat

dijelaskan berikut ini. Besarnya kecepatan gelombang untuk aliran kinematik

dan aliran difusive adalah

21o

32 SRn

1

3

5v

3

5c untuk gelombang kinematik 1.91

21

o32

dx

dySR

n

1

3

5v

3

5c untuk gelombang difusive 1.92

Mengamati Persamaan 1.91 dan Persamaan 1.92 dan Gambar I.19 dapat

dilihat bahwa debit gelombang kinematis Qk dan debit gelombang difusive Qd

pada potongan 1-2 berbeda, yaitu,



21o

32k SR

n

1AAvQ untuk gelombang kinematik 1.93

21

o32

ddx

dySR

n

1AAvQ untuk gelombang difusive 1.94

Qk pada potongan 1-2 konstan karena v1 = v2, namun Qd pada potongan 1-2

tidak lagi konstan akibat v2 > v1. Hal ini menimbulkan proses aliran seragam

kurva debit Q dan kedalaman air y (uniform flow rating curve) untuk gelombang

kinematis namun aliran histeristis (loop rating curve) untuk gelombang difusive.

Bila digambarkan kurva hubungan debit dan kedalaman airnya seperti berikut

ini.

Gambar I.20 - Kurva hubungan debit Q dan kedalaman air y

Gambar I.20 menunjukkan perbedaan kurva Q-y gelombang kinematik dan

gelombang difusive. Pada gelombang kinematik kurva Q-y berbentuk garis

(lumped curve), sedangkan gelombang difusive (maupun gelombang dinamik)

membentuk suatu loop. Pada potongan 1-2, hanya ada satu hubungan Q-y

untuk gelombang kinematik, namun pada potongan 1-2 , untuk harga y1 = y2

debitnya tidak sama (Q1>Q2). Loop terjadi bilamana dy/dx pada Persamaan

1.94 > So. Kondisi ini juga menunjukkan pada debit Q maks kedalaman airnya

y tidak maksimum, demikian juga pada kedalaman air y maks debitnya Q tidak

maksimum (Lihat Gambar I.20).

4. Gelombang dinamik (dynamic wave)

Dasar analisisnya adalah Persamaan Saint Venant yang lengkap baik untuk

persamaan kontinuitas maupun persamaan momentumnya. Artinya semua



parameter dan variabel dari Persamaan Saint Venant menjadi penting.

Persamaan tersebut dapat ditulis lagi menjadi,

0x

vy

t

y

dan fo S Sg x

yg

x

vv

t

v

1.95

percepatan gelombang (celerity) dapat didefinisikan sebagai

gyc 1.96

Percepatan gelombang c dapat juga dikatakan mewakili kedalaman air y,

karena hubungan kedua variabel itu proporsional yaitu makin besar c maka y

juga makin besar.

Evaluasi dari Persamaan 1.96 didapat

fo SSg

x

c2vcv

t

c2v

1.97a

fo SSg

x

c2vcv

t

c2v

1.97b

Persamaan (1.97) dapat ditulis menjadi

fo

ii

ii SSgx

AB

t

A

Dt

)A(D

1.98

dimana

Ai = bagian yang merambat

Bi = kecepatan perambatan

Bilamana So-Sf = 0 maka Bi merupakan garis lurus namun karena So-Sf 0

maka Bi merupakan kurva. Persamaan 1.98 dapat ditulis menjadi

fo SSg

Dt

c2vD

pada cvdt

dx 1.99

dimana cvdt

dx merupakan bilangan Courant Cr.

Bilangan ini dipakai untuk kestabilan dari persamaan diferensial maka untuk Cr

= 1, Persamaan 1.99 mempunyai solusi eksak, dan bila Cr = 0 merupakan kasus

khusus (Hicks, 1990; Steffler, 1989).

Untuk Persamaan 1.99 yang negatip dengan cvdt

dx , pada kondisi v = c atau

Fr = 1 atau disebut juga aliran kritis, maka gangguan kecil yang terjadi pada

aliran ini tidak dapat merambat (propagate) ke arah hulu (upstream).

Perambatan ke hulu akan terjadi bilamana c > v. Pada kondisi aliran super kritis

(Fr > 1) maka v > c akan terjadi gerakan gelombang ke arah hilir. Demikian juga



untuk Persamaan 1.99 yang positip dengan cvdt

dx , perambatan akan

berjalan ke arah hilir (down stream). Sehingga dapat dikatakan bahwa

Persamaan 1.99 menimbulkan dua jenis gelombang, satu ke hulu dan satunya

ke hilir. Gambar berikut ini menunjukkan sketsa karakteristik dari gelombang

dinamik tersebut.

Gambar I.21 - Sebaran karakteristik untuk aliran gelombang dinamik

Kecepatan v dan kecepatan gelombang c merupakan garis lurus bilamana

pada persamaan 1.99 besaran

0

Dt

D

, atau pengaruh fo SSg sangat kecil

dan dapat diabaikan ( 0). Pada waktu terjadi kehancuran konstruksi waduk

(dam break) misalnya hal tersebut bisa terjadi dan aliran air pada saat itu

menjadi aliran tidak tunak berubah cepat untuk jangkauan yang pendek seperti

yang diuraikan pada sub-bab berikut ini. Namun pada kenyataannya

gelombang bersifat dinamis dan untuk jangkauan x yang jauh sifat-sifat aliran

dinamis lebih dominan sehingga karakteristik alirannya berupa kurva yang

bergerak ke arah hulu dan hilir dan cukup sulit untuk dipecahkan secara

numerik.



5. Aliran tidak tunak berubah cepat (unsteady rapidly varied flow)

Aliran ini terjadi pada kondisi dimana geseran dapat diabaikan. Oleh karena itu

persamaan dasarnya dapat ditulis menjadi

0x

vy

t

y

kontinuitas 1.100

0gSx

yg

x

vv

t

vo

momentum 1.101

Persamaan momentum dapat disusun lagi menjadi

0dx

dH atau 0

dx

)zyg2

v(d

2

1.102

Karena tidak ada unsur Sf maka jangkauan (x) adalah pendek. Pada kasus

bobolnya suatu waduk (dam break) proses ini terjadi sangat cepat, sehingga

proses dam break merupakan gabungan dari aliran unsteady rapidly (URVF)

dan unsteady gradually varied flow (UGVF). Atau dengan kata lain proses dam

break dapat diilustrasikan sebagai berikut:

Gambar I.22 - Proses dam-break, aliran URVF menjadi aliran UGVF

Seperti halnya aliran dinamis, garis aliran (stream lines) tidak lagi linier namun

berbentuk kurva. Profil muka air menjadi tidak menerus (discontinuous) dalam

jangkauan yang pendek. Melihat Persamaan 1.101 dengan tidak ada unsur

geseran (Sf = 0), maka persamaan karakteristik mirip dengan Persamaan 1.102

yang dapat ditulis

ogS

Dt

c2vD

pada cvdt

dx 1.103

Karena jangkauan (x) adalah pendek, maka (v+c) adalah jauh lebih besar

daripada (gSo). Sehingga Persamaan 1.103 dapat disederhanakan menjadi

0

Dt

c2vD

pada cvdt

dx 1.104



Untuk Persamaan 1.104, kurva karakteristiknya dapat diasumsikan berupa

garis lurus. Salah satu cara untuk solusi dari persamaan ini dapat dilakukan

dengan cara numerik.

1.3 Flood Routing

Penelusuran banjir dimaksudkan untuk mengetahui karakteristik hidrograf, yang

diperlukan dalam pengendalian banjir. Perubahan hidrograf banjir antara inflow (I)

dan outflow (O) disebabkan oleh:

Adanya faktor tampungan → misal adanya waduk

Adanya penampang sungai yang tidak uniform atau akibat adanya meander

sungai.

Jadi penelusuran banjir ada dua, untuk mengetahui perubahan inflow dan outflow

pada waduk dan inflow dan outflow pada suatu titik dengan suatu titik di tempat lain

pada suatu sungai.

Perubahan inflow dan outflow akibat adanya faktor tampungan: pada suatu waduk

terdapat inflow banjir (I) akibat adanya aliran banjir dan outflow (O) apabila muka

air waduk naik di atas spillway (terdapat limpasan).

I > O → tampungan waduk naik → elevasi muka air waduk naik

I < O → tampungan waduk turun → elevasi muka air waduk turun

Pada penelusuran banjir berlaku persamaan kontinuitas:

I - O = S/t

Dimana: S adalah perubahan tampungan air di waduk

Persamaan kontinuitas pada periode t = t2 - t1 adalah:

122121 SSt*

2

OOt*

2

II

Langkah yang diperlukan penelusuran banjir pada waduk adalah:

Menentukan hidrograf inflow sesuai skala perencanaan.

Menyiapkan data hubungan antara volume dan area waduk dengan elevasi

waduk.

Menentukan atau menghitung debit limpasan spillway (bangunan pelimpah)

waduk pada setiap ketinggian air diatas spillway dan dibuat dalam grafik.



Ditentukan kondisi awal waduk (muka air waduk) pada saat dimulai routing

(penelusuran). Hal ini diperhitungkan terhadap kondisi yang paling berbahaya

dalam rangka pengendalian banjir.

Menentukan periode waktu peninjauan t1, t2, ..... dst, periode waktu (t2-t1)

semakin kecil adalah semakin baik.

Data lain sebagai pendukung yang diperlukan.

Selanjutnya perhitungan dilakukan dengan tabel, seperti contoh dibawah

(dengan cara analitis langkah demi langkah).

Contoh penelusuran banjir waduk (dengan tabel)

Waktu

ke: t

I

Inflow

Ir

Irata2

Vol.

Ir * t

asumsi

el. wdk.

O

out flow

Or

rata2

Vol.

Or * t

S

storage

kom.

storage

x103

El.

m.a.

wdk.

1.00 1,0 70,0 0,0 1000,0 70,0

60 2,0 1200 1,0 3600 3600

2.00 3,0 71,2 2,0 1003,6 71,1

dan seterusnya

1.4 HEC-HMS, HEC RAS

HEC-RAS merupakan program aplikasi untuk memodelkan aliran satu dimensi di

sungai atau saluran, River Analysis System (RAS), dibuat oleh Hydrologic

Engineering Center (HEC) yang merupakan satu divisi di dalam Institute for Water

Resources (IWR), di bawah US Army Corps of Engineers (USACE). Fitur HEC-RAS

terdiri dari empat komponen hitungan hidraulika satu dimensi, yaitu 1) hitungan

profil muka air aliran permanen, 2) simulasi aliran tak permanen, 3) hitungan

transpor sedimen (mobile bed, moveable boundary), dan 4) analisis kualitas air.

Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modeling System (HEC-HMS)

merupakan perangkat lunak yang dirancang untuk mensimulasikan proses hujan-

aliran/limpasan (rainfall-runoff) pada suatu sistem tangkapan hujan atau daerah

aliran sungai (DAS). HEC-HMS dapat diterapkan secara luas untuk berbagai



permasalahan diantaranya adalah ketersediaan air dan banjir di perkotaan maupun

DAS alami. Hidrograf yang dihasilkan dari program ini dapat digunakan untuk studi

ketersediaan air, drainase perkotaan, peramalan aliran, pengaruh urbanisasi,

perancangan pelimpah bendungan, mitigasi dampak banjir, pengelolaan daerah

genangan, hidrologi lahan basah, dan operasi sistem seperti waduk, dsb.

Sistem hidrologi di dalam HEC-HMS direpresentasikan dalam beberapa komponen

model, yaitu model DAS, model meteorologi, control specification, dan data

masukan. Respon DAS dalam mengalihragamkan hujan menjadi aliran

disimulasikan berdasarkan model meteorologi yang diterapkan. Control

speciification digunakan untuk mendefinisikan periode dan tahapan waktu dalam

suatu simulasi. Komponen masukan data, seperti seri data, pasangan data, dsb

digunakan sebagai parameter atau kondisi batas dari suatu model DAS dan

meteorologi.

1.5 Latihan

Diketahui:

Luas daerah aliran sungai A = 50 km2

Panjang sungai L = 12.5 km

Kemiringan sungai I = 0.071

Curah hujan harian R = 140 mm

Hitung debit banjir rencana dengan menggunakan Metode Weduwen dan Metode

Melchior!

1.6 Rangkuman

Dalam hal pengendalian banjir penting juga untuk memahami hidrologi dan hidrolika

sungai. Hidrologi dan hidrolika sungai memberikan wawasan/pengetahuan

mengenai banjir rencana, aliran steady dan unsteady, flood routing serta HEC-HMS

dan HEC RAS.



PENUTUP

A. Simpulan

Modul ini menjelaskan mengenai hidrologi dan hidrolika sungai dalam pengendalian

banjir. Untuk menentukan banjir rencana ada banyak metode perhitungan.

Beberapa metode perhitungan banjir rencana tersebut, diantaranya:

Hubungan empiris curah hujan–limpasan (Metode-metode: Rasional, Weduwen,

Melchior, dsb.).

Dengan menggunakan hidrograf satuan untuk menghitung hidrograf banjir.

Dengan pengamatan langsung di lapangan.

Selain itu, juga dijelaskan perhitungan aliran steady dan unsteady, flood routing

serta HEC-HMS dan HEC RAS.

B. Tindak Lanjut

Sebagai tindak lanjut dari pelatihan ini, peserta diharapkan mengikuti kelas lanjutan

untuk dapat memahami detail pengendalian banjir dan ketentuan pendukung terkait

lainnya, sehingga memiliki pemahaman yang komprehensif mengenai

pengendalian banjir.



EVALUASI FORMATIF

Evaluasi formatif adalah evaluasi yang dilakukan di akhir pembahasan modul

hidrologi dan hidrolika sungai pada pelatihan pengendalian banjir. Evaluasi ini

dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana pemahaman peserta pelatihan

terhadap materi yang disampaikan dalam modul.

A. Soal

1. Berikut ini merupakan jenis-jenis aliran steady, kecuali...

a. aliran seragam tunak (steady uniform flow)

b. aliran seragam tidak tunak (steady varied flow)

c. aliran tidak seragam tunak (unsteady uniform flow):

d. aliran berubah cepat (steady rapidly varied flow)

e. aliran berubah lambat laun (steady gradually varied flow)

2. Beberapa metode perhitungan banjir rencana yang merupakan hubungan

empiris curah hujan – limpasan adalah, kecuali...

a. Rasional

b. Weduwen

c. Melchior

d. Hidrograf Banjir

e. Flood routing

3. Diketahui:





Debit banjir rencana dengan menggunakan Metode Weduwen adalah...

a. 253

b. 254

c. 255

d. 256

e. 257



4. Diketahui:





Debit banjir rencana dengan Metode Melchior adalah...

a. 168

b. 169

c. 170

d. 171

e. 172

5. Fitur HEC-RAS terdiri dari empat komponen hitungan hidraulika satu dimensi,

kecuali...

a. Hitungan profil muka air aliran permanen

b. Simulasi aliran tak permanen

c. Simulasi proses hujan-aliran/limpasan (rainfall-runoff)

d. Hitungan transpor sedimen (mobile bed, moveable boundary)

e. Analisis kualitas air

B. Umpan Balik dan Tindak Lanjut

Untuk mengetahui tingkat penguasaan peserta pelatihan terhadap materi yang di

paparkan dalam materi pokok, gunakan rumus berikut :

𝑇𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑡 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑠𝑎𝑎𝑛 =Jumlah Jawaban Yang Benar

Jumlah Soal × 100 %

Arti tingkat penguasaan :

90 - 100 % : baik sekali

80 - 89 % : baik

70 - 79 % : cukup

< 70 % : kurang

Diharapkan dengan materi yang diberikan dalam modul ini, peserta dapat

memahami hidrologi dan hidrolika sungai. Proses berbagi dan diskusi dalam kelas



dapat menjadi pengayaan akan materi hidrologi dan hidrolika sungai. Untuk

memperdalam pemahaman terkait materi hidrologi dan hidrolika sungai, diperlukan

pengamatan pada beberapa modul-modul mata pelatihan terkait atau pada modul-

modul yang pernah Anda dapatkan serta melihat variasi-variasi modul-modul yang

ada pada media internet. Sehingga terbentuklah pemahaman yang utuh akan

pengendalian banjir.


Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi

DAFTAR PUSTAKA

Kodoatie R. J. dan Sugiyanto. 2001. Banjir. Pustaka Pelajar, Semarang. Kodoatie R. J. dan Syarief R. 2006. Pengelolaan Bencana Terpadu. Andy,

Yogyakarta. Kodoatie R. J. dan Syarief R. 2010. Tata Ruang Air.Andy, Yogyakarta. Kodoatie, Robert J., 2012. Tata Ruang Air Tanah. xxvi + 514 = 540 Halaman.

Penerbit Andi, Yogyakarta. Kodoatie, Robert J., 2013. Rekayasa Manajemen Banjir Kota. Penerbit Andi,

Yogyakarta. Kodoatie R. J. dan Syarief R. 2013. Pengelolaan Sumber daya Air Terpadu. Andy,

Yogyakarta. Peraturan Presiden No. 8 tahun 2008 tentang Badan Nasional

Penanggulangan Bencana. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat No. 4 Tahun 2015

tentang Penetapan Wilayah Sungai. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat No. 26 Tahun 2015

tentang Pengalihan Alur Sungai dan/atau Pemanfaatan Ruas Bekas Sungai. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat No. 27 Tahun 2015

tentang Bendungan. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat No. 28 Tahun 2015

tentang Penetapan Garis Sempadan Sungai, dan Garis Sempadan Danau. Suripin, 2001. Pelestarian Sumberdaya Tanah dan Air. Andi Offset, Yogyakarta. Undang-Undang Republik Indonesia No. 24 Tahun 2007 Tentang Penanggulangan

Bencana.



GLOSARIUM

Justifikasi : Putusan (alasan, pertimbangan, dan sebagainya);

Penyesuaian.

Representatif : Dapat (cakap, tepat) mewakili; sesuai dengan

fungsinya sebagai wakil.

Substitusi : Penggantian



KUNCI JAWABAN

Berikut ini merupakan kumpulan jawaban atau kata kunci dari setiap butir

pertanyaan yang terdapat di dalam modul. Kunci jawaban ini diberikan dengan

maksud agar peserta pelatihan dapat mengukur kemampuan diri sendiri.

Adapun kunci jawaban dari soal latihan pada setiap materi pokok, sebagai berikut :

Latihan Materi Pokok 1

Diketahui:





Debit banjir rencana dengan menggunakan Metode Weduwen

Asumsi 1 : ambil t = 2.9

802.050120

5012099.219.2

07.045.19.2

65.67

240

140q

713.0707.9x802.0

1.41

det/m25950x07.9x802.0x713.0Q 3

302.0071.032.259x5.12x25.0t 25.0125.0

Asumsi 2: ambil t = 3

804.050120

501209313

87.845.13

65.67

240

140q

71.0787.8x804.0

1.41

det/m25350x87.8x804.0x71.0Q 3



03.3071.017.253x5.12x25.0t 25.0125.0

Debit banjir rencana dengan menggunakan Metode Melchior

A = 12.5 km B = 8.4 km

(F = 0.25 a.b = 82 km2) To = 7 jam F = 82 km2

(diperoleh Qo = qo A)

det/m 100200

14050x5.5x52.0 3

To = 0.186 LQ-0.2I0.4 = 0.186 x 12.5 x 100. 1-0.2 0.071-0.4 = 2.67

1) Ambil: To = 2.67 jam F = 82 km2

(diperoleh qo = 9)

Qo = 0.52 x 9 x 50 x 200

140

= 164 m3/det To = 0.186 x 12.5 x 163.8-0.2 0.071-0.4 = 2.41 2) Ambil: To = 2.40 jam

F = 82 km2 (diperoleh qo = 9.4)

Qo = 0.52 x 9.4 x 50 x 200

140 = 171 m3/det

To = 0.186 x 12.5 x 171.06-0.2 0.071-0.4 = 2.89 ok

Adapun kunci jawaban dari soal evaluasi formatif, sebagai berikut :

1. b (aliran seragam tidak tunak (steady varied flow))

2. e (Flood routing)

3. a (253)

4. d (171)

5. c (Simulasi proses hujan-aliran/limpasan (rainfall-runoff))

modul 5 hidrologi dan hidrolika sungai · 2018-02-15 · perhitungan limpasan (run-off) dengan...

Documents