1Aliran permukaan (overland flow/surface runoff):Bagian dari hujan (presipitasi) yang mengalir diatas permukaan tanah

2Proses Kejadian:

Intersepsi (interception storage): aliran batang, lolosan tajuk,evaporasi kembali ke atmsofer

Infiltrasi: AMC menurun secara eksponensial dengan meningkatnya KA -- parameter tanah

Air mengisi depresi mikro simpanan permukaan (surface storage)

Simpanan Permukaan> Retention storage : air dengan tebal beberapa mm dan

tertahan lama dalam depreso mikro. Air tersebut berkurang karena evaporasi dan infiltrasi

> Detention storage : air tertahan dalam depresi mikro secara singkat. Volume air berkurang karena air keluar dari storage

Overland flow/surface runoff terjadi apabila seluruh proses tersebut di atas telah terpenuhi

Air yang terinfiltrasi: meningkatkan soil moisture; dan setelah mencapai kapasitas lapang air akan bergerak secara perkolasi mengisi cadangan air bawah tanah groundwater flow/base flow

JENIS

Hortonian overland flow:Aliran permukaan yang terjadi karena intensitas hujan yang jatuhpada Suatu permukaan tanah melebihi kapasitas infiltrasi tanah.

Profil tanah tidak perlu jenuhSangat jarang dijumpai, kecuali setelah hujan lebatDi wilayah perkotaan lapisan kedapSemiarid/arid, lapisan impermeabel (kapasitas

infiltrasi rendah) terdapat di permukaanPengolahan tanah intensif: surface crusting

Saturated overland flow:Aliran permukaan yang terjadi karena hujan jatuh pada permukaan yang telah jenuh.

Hortonian overland flow

Saturated overland flow Saturated overland flow

3Lokasi berpeluang terjadinya daerah jenuhFaktor Yang Mempengaruhi Aliran Permukaan

Karakteristik DASGeologi

Cadangan air bawah tanah (groundwater storage) Karakterisitik fisik formasi batuan, sangat menentukan

besarnya storage formasi batuan yang akan diisi air perkolasi

Lithologi : komposisi, tekstur, dan urutan batuan Struktural : diskontinuitas batuan

Tanah

Tekstur, komposisi lapisan profil tanah Typic Tropopsamment; AP lebih rendah Lapisan kedap dekat permukaan tanah

Vegetasi

Pengaruh langsung: keberadaan serasah, ranting dan tegakkan vegetasi di permukaan tanah

Pengaruh tidak langsung: keberadaan vegetasi yang akan memperbaiki kapasitas infiltrasi tanah sebagai akibat peningkatan porositas tanah dan perbaikan kemantapan agregat tanah. Mempercepat penurunan kadar air dalam profil tanah setelah hujan akibat proses evapotranspirasi

Resultan dari pengaruh vegetasi akan menyebabkan hujan yang jatuh pada wilayah berhutan lebat menghasilkan aliran permukaan yang lebih rendah

Semakin besar ukuran DAS maka aliran permukaan yang terjadi akan semakin lama mencapai titik pembuangan (outlet)

Volume dan kecepatan aliran permukaan meningkat dengan bertambah luasnya ukuran DAS

Ukuran DAS menentukan waktu (musim) dengan aliran permukaan tinggi. 99% banjir di Ohio river basin pada subDAS berukuran 259 ha terjadi bulan Mei sampai September. Sedangkan pada DAS yang berukuran 26 juta ha, 95 % kejadian banjir terjadi padabulan Oktober sampai April

DAS berbentuk kipas atau circular mempunyai laju aliran permukaan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk lain karena aliran permukaan dari berbagai titik di dalam DAS akan lebih mudah mencapai titik pembuangan pada watu yang hampir bersamaan

Ukuran dan Bentuk DAS

Topografi

Kemiringan lereng Wilayah depresi : simpanan depresi Waktu konsentrasi

Kadar Air Tanah Awal

Infiltrasi Banjir biasanya terjadi di akhir atau pertengahan musim

penghujan

Tipe Hujan

mempengaruhi volume dan kecepatan aliran permukaan Advance storm menghasilkan aliran permukaan yang lebih

rendah dibandingkan dengan intermediate storm, delayed storm dan uniform storm

Volume aliran permukaan terbesar akan dihasilkan oleh delayed storm karena curah hujan lebat pada akhir kejadian hujan jatuh pada tanah yang kondisinya telah jenuh

Intensitas dan Lama Hujan

Mempengaruhi volume dan laju aliran permukaan Bersifat linear kecuali apabila terjadi efek penggenangan di

permukaan tanah dalam bentuk depression storage

Distribusi Hujan

Volume dan laju aliran permukaan maksimum terjadi apabila hujan turun merata pada seluruh areal DAS dan setiap areal di dalam DAS memberikan kontribusinya terhadap aliran permukaan yang terukur pada outlet.

Arah Hujan

Pengaruhnya tidak besar Hujan sejajar dengan jalur sungai utama dan menuju outlet akan

menyumbangkan aliran permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan pergerakan hujan menjauhi outlet atau arah lainnya

4ALIRAN BAWAH PERMUKAAN

Air yang mengalir dibawah permukaan tanah secara lateral yang terjadi karena air infiltrasi tidak mampu masuk ke lapisan tanah yang lebih dalam karena tertahan oleh lapisan agak kedap/kedap

Terjadi sesaat setelah kejadian hujan dan bisa masih berlangsung beberapa saat setelah hujan berhenti.

Lebih lambat dibandingkan aliran permukaan, kualitas air lebih jernih

Kondisi jenuh: interflow/subsurface flow dan tidak jenuh : through flow

Through flow: Biasanya terjadi pada wilayah berlereng, muncul dibawah kaki lereng sebagai seepage, mencapai saluran lebih cepat

Besarnya aliran bawah permukaan tergantung pada karakteristik tanah; porous - lapisan (hardpan)

Lebih lambat dibandingkan aliran permukaan tetapi bisa lebih besar pada hujan dengan intensitas sedang

Aliran air bawah tanah (groundwater flow/base flow) : air bawah tanah yang bergerak menuju sungai atau badan air lainnya yang terjadi karena adanya tambahan air perkolasi yang masuk ke dalam groundwater storage

Sangat lambat, konstan, tergantung HC, mencapai saluran/sungai terdekat setelah beberapa hari atau beberapa minggu bahkan beberapa bulan

Kualitas air yang lebih baik dibandingkan dengan air permukaan, karena sebagian besar senyawa atau polutan yang terbawa air infiltrasi telah mengalami penyaringan akibat proses fiksasidan adborsi mineral liat didalam tanah

ALIRAN BAWAH TANAH ALIRAN SUNGAI

Aliran sungai (stream flow) : aliran air yang berasal dari air hujan yang masuk ke dalam sungai dalam bentuk aliran permukaan (surface runoff), aliran air bawah permukaan (subsurface runoff/subsurface flow/interflow), aliran aur bawah tanah (groundwater flow/base flow) atau air hujan yang langsung masuk ke dalam sungai TOTAL RUNOFF

Chow (1964) menyatakan bahwa air dalam aliran sungai bersumber dari aliran langsung (direct runoff) dan aliran air bawah tanah (base flow)

Aliran langsung merupakan gabungan dari aliran permukaan (surface runoff) dan aliran bawah permukaan cepat (prompt sub surface runoff).

DAS : Daerah Aliran SungaiDaerah yang dibatasi oleh batas topografi, dimana air hujan yang jatuh diatasnya akan mengalir ke suatu outlet.

5PENDUGAAN ALIRAN PERMUKAAN

Menghubungkan curah hujan yang terjadi pada suatu wilayah dengan Parameter hidrologi yang mempengaruhi infiltrasi air ke dalam tanah dan aliran permukaan

KELOMPOK HIDROLOGI TANAH Potensi aliran permukaan yang akan dihasilkan KHT A, B, C dan D kedalaman solum dan porositas tanah

KADAR AIR TANAH AWAL ( AMC ) Volume dan laju aliran permukaan Dipengaruhi oleh kejadian hujan periode sebelumnya dan

kondisi periode pertumbuhan tanaman Soil conversation service ( SCS, 1972 dalam McCuen 1998 )

membedakan 3 kondisi AMC, menjadi kondisi I, II dan III

Potensi aliran permukaan ti,ggi; meliputi tanah berkadar liat tinggi yang mudah mengembangkan ketika basah, tanah yang mempunyai lapisan impermeable dekat permukaan atau tanah salin tertentu ( laju infiltrasi minimum 0 1,27 mm/ jam )

D

Potensi aliran permukaan agak tinggi; tekstur lempung berliat, lempung berpasir dengan solum dangkal, tanah dengan kandungan bahan organic rendah dan tanah dengan kandungan liat tinggi, permeabilitas rendah ( laju infiltrasi minimum : 1,27 -3,81 mm/ jam )

C

Potensi aliran permukaan agak rendah ; seperti pada kelompok A Tetapi bersolum dangkal, permeabilitas sedang tinggi( laju infiltrasi Minimum : 3,81 7,62 mm/jam )

B

Potensi aliran permukaan rendah; tekstur pasir dan lempeng, solum dalam, tekstur debu agrerat baik, permeabilitas cepat ( laju infiltrasi minimum : 7,62 11,43 mm/ jam )

A

DESKRIPSIKHT

Tanah jenuh; hujan lebat atau ringan dan temperatur rendah telah terjadi dalam 5 hari terakhir

III

Kondisi rata rataII

Tanah dalam keadaan kering tetapi tidak sampai titik layu permanen; pernah diusahakan (ditanami) dengan hasil memuaskan

I

DESKRIPSIKONDISI

AMC

PENUTUPAN PERMUKAAN LAHAN

Buruk : 75% permukaan lahan masih

ditutupi vegetasi

BILANGAN KURVA ALIRAN PERMUKAAN( runnof curve numbers) :

Indek yang menunjukkan rangkaian pengaruh kelompok hidrologi tanah, penggunaan lahan dan tingkat perlakuan yang diberikan pada suatu lahan

Merupakan fungsi faktor kelompok hidrologi tanah, kompleks penutupan lahan dan kondisi AMC

BKAP untuk hutan dengan kerapatan vegetasi baik pada KHT Badalah 55, KHT C Meningkat menjadi 77. Bila penutupan lahan menjadi buruk maka bilangan kurvanya menjadi 66 untuk KHT B dan 77 untuk KHT C.

Tabel Bilangan Kurva Aliran PermukaanMETODA PENDUGAAN VOLUME ALIRAN PERMUKAAN

METODA MAKSIMUM HUJAN - INFILTRASI

Jumlah total aliran permukaan : kondisi kelembaban tanah, jumlah, intensitas dan lama hujan

Aliran permukaan yang terjadi akan maksimum apabila laju infiltrasi telah mencapai konstan

Volume maksimum aliran permukaan terjadi ketika selisih curah hujan dan infiltrasi mencapai nilai terbesar

Asumsi : Infiltrasi telah mencapai infiltrasi konstanAir yang terinfiltrasi tidak keluar sebagai aliran permukaan

kecuali di bagian bawah lereng Simpanan intersepsi dan simpanan permukaan telah

terpenuhi

6METODA SCS : Soils Conversation Service

Hasil pencatatan aliran permukaan di wilayah pertanian( agricultural watershed ) di Amerika

Kedalaman curah hujan lebih atau direct runoff ( Pe ) selalu< kedalaman curah hujan ( P ), dan air yang tertahan pada watershed ( FA ), < potensi retensi maksimum ( S )

Terdapat sejumlah air hujan ( Ia ) yang tidak akan menjadi aliranpermukaan tetapi mengisi depresi mikro (abstraksi awal) sebelum Terjadinya penggenangan, sehingga potensial aliran permukaan dihitung sebagai P Ia

Hipotesis : perbandingan antara dua komponen aktual dan dua komponen potensial adalah sama

Fa : retensi penahanan aktualS : retensi penahanan air potensialP : curah hujanIa : abtraksi awal

(air yang tertahan tidak menjadi aliran permukaanPe : aliran permukaan langsung

aIPPe

SFa

=

Dengan prinsip kontinuitas diperoleh :

P = Pe + Ia + Fa

Abtraksi awal merupakan fungsi dari penggunaan tanah, perlakuan yang diberikanKondisi hidrologi dan kadar air tanah awal sebelumnya

Berdasarkan hasil penelitian di banyak DAS kecil diperoleh persamaan empirik :Ia = 0,2S

Fa : retensi penahanan actual (mm)S : retensi penahanan air potensial (mm)P : curah hujan (mm)Ia : abstraksi awal ( air yang tertahan tidak

menjadi aliran permukaan ) (mm)Pe : aliran permukaan langsung (mm)

2

8.0)2.0(

SPSPPe

+

= 25425400 =CN

S

DEBIT PUNCAK ALIRAN PERMUKAAN

METODA RASIONAL

Menggunakan karakteristik DAS dan sifat-sifat hujan Awalnya metoda ini dikembangkan untuk : mendesain saluran

drainase pada wilayah urban/sub urban agar daerah tersebut terhindar dari bahaya banjir

Ketelitian yang baik jika digunakan untuk wilayah dengan luasan < 100 hektar (fetter, 1994) atau lebih kecil dari 800 hektar (Schwab,et,al., 1996

Asumsi : hujan yang jatuh mempunyai intensitas yang seragam selama paling sedikit sama dengan waktu konsentrrasi DAS,dan hujan jatuh merata pada seluruh areal DAS

qp : debit puncak aliran permukaan (m3/detik)C : koefisiensi aliran permukaan:

nisbah laju puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan

I : intensitas hujan (mm/jam) yang lamanya sama dengan waktu konsentrasi

A : luas DAS (hektar)

qp = 0,0028 CiA

KOEFISIENSI ALIRAN PERMUKAAN

Menunjukkan pengaruh penggunaan lahan, tanah, lereng, dan potensial aliran permukaan

Penggunaan lahan diwilayah urban menyebabkan pemadatan tanah dan pembuatan lapisan kedap di permukaan tanah akan menghasilkan koefisiensi aliran permukaan yang lebih besar

Penggunaan lahan pertanian akan mempunyai nilai C yang lebih kecil

Nilai C tergantung pada intensitas hujan.Intensitas rendah : C rendahIntensitas hujan tinggi : C tinggi, karena menghasilkan aliran permukaan yang lebih besar

Nilai C sangat dipengaruhi laju infiltrasi, penutupan lahan danintensitas hujan

Metoda rasional mengasumsikan karakteristik DAS seragam DAS dengan karakteristik potensial aliran permukaan berbeda,

perhitungan pada sub DAS. DAS tidak homogen, tapi dapat dikarakterisasi secara jelas yang

dicirikan oleh nilai koefisiensi aliran permukaan yang berbeda, maka nilai koefisensi aliran permukaan dapat diperoleh dengan menggunakan metode rata-rata tertimbang

7CW : nilai C suatu DAS Cj : Koefisiensi aliran permukaan untuk daerah j

dengan kondisi penggunaan lahan dan hidrologi tertentu

Aj : luas daerah ke j, dimana j = 1,2n

Intensitas hujan : intensitas hujan yang lamanya sama dengan waktukonsentrasi.

I : intensitas hujan yang lamanya sama dengan waktu konsentrasi

I : intensitas hujan untuk suatu periode ulang tertentu

Fc : faktor konversi ( Gambar 1 )Tc : waktu konsentrasi ( kurang dari 60 menit )

=

=

= n

jj

n

jjj

A

ACCw

1

1

=

TcIxFci 60

WAKTU KONSENTRASI Waktu yang diperlukan air untuk mengalir dari titik terjauh secara

hidrologi menunju titik pembuangan ( outlet ) ketika tanah telah menjadi jenuh dan depresi permukaan telah terisi

Seluruh areal DAS memberikan kontribusi yang simultan terhadap debit yang terukur di outlet

METODE KIRPICH : paling banyak digunakan

Tc = 0,0195 L0,77 S -0,385

Tc : waktu konsentrasi (menit)L : Panjang aliran maksimum (m)S : Gradien DAS (m/m) yang dihitung dari perbedaan

elevasi antara outlet dan titik terjauh dibagi dengan panjang aliran maksimum

METODA TANAH DARAT

Pendekatan travel time : hasil bagi panjang aliran dengan kecepatanaliran.

Kecepatan aliran diprediksi dengan persamaan Manning Waktu konsentrasi merupakan penjumlahan travel time overland flow

dan channel flow Pada DAS kecil (beberapa hektar) dimana saluran utama tidak ada,

maka sebagian besar aliran permukaan dalam bentuk overland flow

Digunakan terbatas untuk DAS kecil dengan luasan lebih kecil dari 800 hektar (Schwab et al.1996)

Tt = L/60 VTt : travel time (menit)L : panjang aliran (kaki)V : kecepatan aliran (kaki/detik)*

Travel time dihitung untuk jalur aliran utama Jika jalur aliran utama terdiri dari beberapa zegmen yang mempunyai

kemiringan dan penggunaan lahan yang berbeda, jalur aliran utama dibagi kedalam segmen dan perhitungan travel time dilakukan da setiap segmen

Waktu konsentrasi merupakan penjumlahan dari travel time

= =

=

=

k

i

k

i i

iti

vLTtc

1 1 60K : jumlah segmen dari segmen aliranV dihitung dengan menggunakan persamaan Manning

Rn

V 486,1= 2/13/2486,1 SRn

V =

METODE WAKTU TENGGANG Diformulasikan bedasarkan fakta bahwa pada DAS yang berukuran

besar, debit puncak aliran permukaan tidak terjadi secara bersamaan dengan terjadinya puncak kejadian hujan, tetapi beberapa saat kemudian

Beda waktu antara waktu puncak hujan dan waktu debit puncak aliran permukaan disebut waktu tenggang ( time )

TlTc35

=

Tc : waktu konsentrasi (menit)Tl : waktu tenggang (jam)Y : kemiringan permukaan lahan (persen)L : panjang hidrolik (kaki)CN : runnoff curve number

5.0

7.08.0

1900)1(

ySLTl +=

METODA SOIL CONSERVATION SERVICE

Untuk curah hujan yang seragam dengan asumsi hidrograf yang digunakan merupakan triangular hydrograph (hidrograf segitiga)

Debit puncak aliran permukaan dihitung dengan menggunakan pendekatan volume aliran permukaan di bawah kurva hidrograf dan waktu untukmencapai debit puncak aliran.

Waktu untuk mencapai debit puncak aliran :

Tp = D/2 + TL = D/2 + 0,6 Tc

Tp : waktu untuk mencapai debit puncakD : lama kejadian hujan lebihTL : waktu tenggangTc : waktu konsentrasi

8 Waktu untuk mencapai debit puncak (Tp) dihitung mulai terjadinya aliran permukaan

Waktu konsentrasi ; waktu perjalanan terpanjang yang bukan untuk mencapai debit puncak seperti pada metoda rasional

Pendekatan hidrograf segitiga, waktu surut aliran permukaan dihitung sebesar 1,67 Tp, sehingga waktu aliran secara keseluruhan (time base) adalah 2,67 Tp

q = 0,0021 QA/Tp

q : debit puncak aliran permukaan (m3/dt)Q : volume aliran permukaan (mm) : area dibawah hidrografA : luas DAS (hektar)Tp : waktu untuk mencapai debit puncak (jam)

Contoh Soal 1

Tentukan laju aliran maksimum suatu DAS dengan luas 40 ha untuk periode ulang 50 tahun, yang memiliki karakteristik sbb:

Penggunaan LahanKelompokTopografi (%)Luas (ha)

Hutan, kondisi baikB10 30 16

Row crop dengan kontur, kondisi baikCdatar24

Panjang aliran diketahui 600 m dan selisih ketinggian pada alur tersebut adalah 3 m:

1. Gradien DAS = 3/600 x 100 = 0.5 %2. Waktu konsentrasi Tc = 0,0195 L0,77 S -0,385 Tc= 20 menit3. Tc = 20 menit i = 97 mm (ditentukan berdasarkan data lapang)4. Koefisien run off untuk kasus 1 = 0.56 dan kasus 2 = 0.105. Faktor konversi untuk kasus 1 dari kelompok C ke B = 1.096. Koefisien run off total = (24/40) x 0.56 x 1.09 + (16/40) x 0.10 = 0.417. Laju puncak aliran q = 0.0028 x 0.41 x 97 x 40 = 4.45 m3/d

Keterangan:Poin 4 dibaca dari Tabel Koefisien Aliran PermukaanPoin 5 dibaca dari Tabel 2

Koefisien Aliran Permukaan untuk Kelompok Tanah B

Tabel 1

9Tabel 2 Suatu DAS luasnya 120 hektar, terbagi kedalam 2 sub DAS dengan karakteristik masing-masing :

Hutan, kayu,baikC702

Tanaman dalam baris, baikB501

Penggunaan tanah & kondisi hidrologiKHTLuas (ha)Sub DAS

Jika panjang maksimum aliran air dalam DAS tersebut 2500 m dan perbedaan titik tertinggi dengan titik terendah sebesar 45 m, serta intensitas hujan yang lamanya 1 jam untuk T= 25 tahun adalah 6,5 cm/jam. Hitung laju maksimum aliran permukaan di DAS tersebut.

Contoh Soal 2

Tentukan volume run off maksimum pada suatu musim pertumbuhan yang mungkin terjadi pada DAS di contoh soal 2 bila hujan turun sebanyak 107 mm dengan asumsi bahwa hujan turun pada 5 hari sebelumnya berlangsung sebanyak 40 mm.

Contoh Soal 3

Tabel 3

Berdasarkan tabel 1, tentukan curve number untuk kondisi II.

88055Hutan, kondisi baikB16

284840

82

CN(2)

Row crop dengan kontur, kondisi baik

Penggunaan Lahan

C

Kelompok (1)(2)Luas (ha) (1)

196824

CN total (gabungan) = 2848/40 = 71.2

S = 25400/CN - 254 = 25400/71.2 254 = 103 mm

2

8.0)2.0(

SPSPPe

+

=

Pe = (107 0.2 x 103)2/ 107+ 0.8x103 = 39 mm

25425400 =CN

S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pers (1)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pers (2)

10

Bila sehari setelah kejadian hujan tersebut diatas, turun hujan sebanyak 51 mm berapa volume run off yang bisa terjadi.

Tabel 4

Tentukan Kondisi Hujan Sebelumnya: 107 + 40 = 147 Kondisi III (Tabel 3)

Koreksi Nilai N (71.2) untuk kondisi III. Interpolasikan secaralinear berdasarkan tabel 4 1.2 x 71.2 = 86

Hitung ulang S (persamaan 1) dan Pe (persamaan 2) dengan nilai N baru (86) S = 41, Pe = 22 mm.

HIDROGRAF

DAS : Daerah Aliran SungaiDaerah yang dibatasi oleh batas topografi, dimana air hujan yang jatuh diatasnya akan mengalir ke suatu outlet.

11

12

BENTUK HIDROGRAF

Concentration curve : rising limb : sangat dipengaruhi intensitas hujan Crest segment : peak flow Recession curve : falling limb: dipengaruhi penggunaan lahan dan

kapasitas infiltrasi tanah

TIPE HIDROGRAF ALIRANTIPE 0 : tidak terjadi aliran permukaan

intensitas hujan < kapasitas infiltrasiinfiltrasi kumulataif tidak mampu meningkatkan kadar air hingga mencapai kapasitas lapangair bawah tanah tidak bertambahaliran sungai mengalami penurunan terus menerus sesuai

dengan laju resesi aliran permukaanmusim kemarau panjang, hujan turun dengan intensitas rendah

Tipe 1 : tidak terjadi aliran permukaan, aliran sungai bertambahintensitas hujan< kapasitas infiltrasiinfiltrasi kumulatif mampu meningkatkan kadar air tanah lebih besar kapasitas lapang, sehingga terjadi peningkatan air bawah tanahvariasi peningkatan air bawah tanah: menentukan besaran aliran sungai < laju resesi aliran permukaan, aliran sungai turun mengikuti penurunan normal = laju resesi : aliran sungai akan dipertahankan untuk sementara > laju resesi : terjadi peningkatan air dan peningkatan aliran sungai.

Tipe 2 : terjadi hujan lebih besar dari kapasitas infiltrasijumlah air yang terinfiltrasi belum mampu meningkatkan kadar air tanah melebihi kapasitas lapang air bawah tanah terus menurun hujan lebat dalam waktu singkat

Tipe 3 : terjadi aliran permukaanintensitas hujan lebih besar dari kapasitas infiltrasijumlah air yang terinfiltrasi mampu meningkatkan kadar air tanah melebihi kapasitas lapang

13

Tipe Hidrograf Aliran

Hubungan Sebaran Hujan dan Bentuk DAS terhadap Hidrograf

PENYUSUNAN UNIT HIDROGRAFDiperlukan sebanyak mungkin data hujan untuk menyakinkan sejumlah dan distribusi hujan dalam suatu DAS dapat diketahui secara akurat

Curah hujan yang digunakan memenuhi persyaratan : Lama kejadian hujan harus mendekati 10 0 % time lag DAS DRO yang dipilih berkisar 0,5 1,75 inchi Sejumlah curah hujan harus dianalisa untuk mendapatkan rata-rata

ordinat unit hidrograf yang dipilih (+ 5 kejadian hujan) DRO untuk masing-masing hujan harus dikurangi sehingga masing-

masing kejadian menunjukkan DRO sebesar 1 inchi Unit hidrograf untuk lama hujan tertentu suatu DAS diperoleh dengan

merata ratakan ordinat kejadian hujan yang dipilih dan dijustifikasi sehingga menghasilkan DRO sebesar 1 inchi

Hujan selama 3 jam menghasilkan aliran permukaan sebesar 2 inchimempunyai laju aliran permukaan 2 kali nilai laju aliran permukaan pada unit hidrograf 3 jam. Demikian pula 0,5 inchi hujan yang jatuh selama 3 jam akan menghasilkan aliran permukaan 0,5 kali unit hidrograf.

UNIT HIDROGRAF Pendekatan untuk menduga debit puncak aliran permukaan Pertama kali diusulkan Sherman (1932): UNIT GRAPH

UNIT HIDROGRAFHidrograf (direct runoff hydrograph; DRH) yang dihasilkan oleh suatu kejadian hujan pada suatu daerah aliran sungai dengan besaran aliran permukaan yang dihasilkannya sebesar satu inchi

Model linier sederhana yang digunakan untuk membangun hidrograf yang dihasilkan dari sejumlah curah hujan lebih, dengan asumsi :

Hujan individual dan curah hujan lebih mempunyai intensitas konstan Hujan jatuh merata pada seluruhn areal DAS Ordinat DRO dari suatu kejadian hujan mempunyai hubungan prporsional

dengan curah hujan lebih, sehingga peningkatan curah hujan lebih 2 kali menghasilkan ordinat hidrograp 2 kali ordinat semula

Distribusi curah hujan diasumsikan sama untuk semua kejadian hujan secara spasial dan temporal

Misalkan suatu curah hujan yang jatuh pada suatu DAS menghasilkan total DRO sebesar 37,5 mm, dengan data debit aliran permukaan yang terukur pada outlet DAS :

5.810

0206.58

0.8188.06

1.8164.54

2.5140.22

3.71200

Q(m3/s)

T(jam)

Q (m 3/s)

T (jam) Apabila pada DAS tersebut turun

hujan selama 4 jam pertama menghasilkan DRO sebesar 50.5 mm, kemudian pada 4 jam kedua menghasilkan DRO 12,5 mm. Berapa debit puncak aliran permukaan yang dihasilkan dan kapan terjadinya?

00---24

0,270,27---22

0,600,6000020

1,910,831,080,540,818

3,661,232,421,221,816

5,301,933,371,692,5147,152,174,982,513,712

10,482,677,813,935,810

10,251,508,754,406,58

11,610,8310,775,4286

6,0606,063,054,54

3,3703,371,690,52

000000

Total hidrograf

Unit hidrograf 2

Unit hidrograf 1

1 unit hidrograf

debitwaktu

14

Rata-rata debit aliran permukaan dari unit hidrograf 2 jam disajikan ;

501002002502001000Q (cfs)

6543210Waktu (jam)

Buat total hidrograf yang dihasilkan hujan selama 4 jam dengan curah hujan lebih:

110,50,5Hujan lebih (inc)

4321Jam

Jawab

UNIT HIDROGRAF SINTETIK

Dibuat dengan menggunakan formula empiris dan teoritis yang menghubungkan debit puncak aliran dan waktu dengan karakteristikDAS

Unit hidrograf sintetik dikembangkan dengan dua pendekatan

1. Setiap DAS mempunyai unit hidrograf yang unit2. Seluruh unit hidrograf harus direpsentasikan oleh sebuah kurva

tunggal atau persamaan tunggal

METODA SNYDER`S (1983)

Unit hidrograf sintetik dibuat dengan menghubungkan variabel bebas time lag dan peack discharge dengan berbagai variasi karakteristik DAS

Untuk ukuran DAS 10 -10000 mil2

Unit Hidrograf Sintetik Snyder

Debit puncak aliran qpRWaktu tenggang tpRWaktu dasar (time base) tbLebar hidrogaf (jam) W

Snyder mendefinisikan standar unit hidrograf sebagai suatu hubungan antara lama hujan tr dengan waktu tenggang tp melalui persamaan tp = 5.5 tr

Untuk unit hidrograf standar ditemukan hubungan

a. Unit hidrograf standar (tp = 5.5 tr)b. Required unit hidrograf (tpR 5.5 tR)

Waktu tenggang DAS tp = C1Ct (LLc) 0.3

Tp dalam jam, L = panjang aliran (alur) (km)Lc = jarak dari outlet ke titik tengan (centroid) DAS (km)C1 = 0.75 (1.0 bila menggunakan satuan Inggris)Ct = koefisien

Puncak Aliran qp = C2Cp / tpC2 = 2.75 (640 bila menggunakan satuan Inggris)Cp = koefisien

Bila tpR berbeda dengan 5.5 tR, waktu tenggang dihitung denganTp = tpR + (tr tR)/4Hubungan antara qp dengan puncak aliran dari required unit hidrograf :qpR = qp tp / tpR

15

Waktu dasar tb diduga berdasarkan: tb = C3 /qpRC3 = 5.56 (1290 bila menggunakan satuan Inggris)

W = CwqpR -1.08

Cw = 1.22 (440 untuk satuan Inggris) untuk kasus 75 %, 2.14 (770 untuk satuan Inggris) untuk kasus 50%

Bentuk hidrograf dikendalikan oleh parameter waktu :

Konstruksi unit hidrograf sintetik, dengan memplotkan time base, time to peak, peak discharge, waktu dengan debit sebesar 50% dan 75% ke debit puncak

Lebar waktu dengan unit hidrograf discharge 50% (W50)

Lebar waktu dengan unit hidrograf dischargen 75% (w75)

Contoh:

Suatu DAS mempunyai karakteristik sbb: L = 150 km, Lc = 75 km, dengan luas 35000km2. Dari unit hidrograf yang dibuat diperoleh data : tR = 12 jam, tpR = 34 jam dan laju puncak 157.5 m3/d. Tentukan koefisien Ct dan Cp.

Dari data diatas diketahui bahwa 5.5tR= 66 jam, berbeda dengan tpR sehingga:tp = tpR + (tr tR)/4 = 34 + (tr 12)/4 tr = 5.9 jam dan tp = 32.5

tp = C1Ct (LLc) 0.332.5 = 0.75Ct (150x 75)0.3Ct = 2.65

Berdasarkan data qpR = 157.5/3500 = 0.045 m3/d.km2.cm.

qp = C2Cp / tp0.045 =2.75 Cp /34.0Cp =0.56

Hitung unit hidrograf sintetik 6 jaman dari sebuah subDAS diatasyang mempunyai luas 25000 km2 dengan L = 100 km dan Lc = 50 km.

Diketahui : Ct = 2.64, Cp = 0.56

tp = 0.75 x 2.64 x (100 x 50) 0.3 = 25.5 jamtr = 25.5 /5.5 = 4.64 jam,Untuk unit hidrograf sintetik 6 jaman, maka TR= 6 jam, sehingga:tpR = tp (tr tR)/4 = 25.5 (4.64 6)/4 = 25.8 jam.qp = 2.75 x 0.56/25.5 = 0.0604qpR =0.0604 X 25.5/25.8 = 0.0597Laju puncaknya = 0.0597 x 2500 = 149.2 m3/jam.cmW 75 = 1.22 qpR -1.08 = 1.22 x 0.0597 -1.08 = 25.6 jamW 50 = 2.14 qpR -1.08 = 2.14 x 0.0597 -1.08 = 44.9 jamtb = 5.56/qpR = 5.56/0.0597 = 93 jam

Hasil konstruksi :

16

ANALISIS HIDROGRAF

ALIRAN PERMUKAAN SEBAGAI FUNGSI RUANG DAN WAKTU

Hidrograf aliran : grafik kontinyu yang menunjukkan laju aliran sungai sebagai fungsi dari waktu dari suatu lokasi pada suatu daerah aliran sungai (DAS)

Tinggi muka aliran sungai dengan fungsi waktu: state hydrographDitransformasikan ke dalam debit (discharge rating curve): Discharge hydrograph

Volume aliran permukaan : integral dari kurva hidrograf (seluruh interval waktu, interval waktu tertentu)Kombinasi kondisi fisiografik dan meteorologi DAS: iklim, hidrologi, aliran permukaan, aliran bawah permukaan, dan aliran bawah tanahKomponen hidrograf : surface, runnoff, subsurface runnoff, baseflow, channel flow

PEMISAHAN BASE FLOW

Straight line method (constant discharge method) :

Paling mudah Base flow dipisahkan dengan membuat garis lurus

antara titik debit terendah sebelum kejadian hujan sampai pada suatu titik pada kurva resesi dimana DRO berakhir

DAS kecil, interflow tidak memberikan konstribusi yang besar

Fixed base length method (constant slope method) :

Digunakan pada DAS yang besar, dimana runoff akan berhenti setelah beberapa hari setelah puncak aliran permukaan

Base flow dipisahkan dengan membuat garis luruh dari base flow sebelum kejadian hujan sampai inflection point

Inflection point : titik pada kurva resesi dimana bentuk hidrograf berubah dari konkav menjadi konvex atau laju penurunan > 1 berubah menjadi < 1

Pemisahan Base Flow

Variabel zlope method (concave method)

Lebih realitis : proses fisik aliran permukaan Aliran dasar menurun selama kejadian hujan sampai terjadi puncak

aliran permukaan DRO dipisahkan dengan membuat garis mengikuti recession

sebelum kejadian hujan hingga mencapai debit aliran maksimum, yang kemudian diteruskan menuju titik pertemuan garis tegak lurus inflection point dan kurva recesi base flow setelah kejadian hujan.

Persamaan empiris :N : A 0,2N : waktu (hari) dari puncak aliran hingga DRO berakhirA : luas DAS (mil2)

Buat master-deflection-curve melalui kurva resesi aliran permukaan yang teramati, kemudian himpitkan model matematik pada kurva yang dibuat dengan mengikuti fungsi :

qt : qO e ktqt : debit pada waktu tqO : debit waktu t = 0k : koefisiensi fitting

K ditentukan dengan menggunakan 2 titik pada master deflection curvedengan persamaan :

k = (Ine qO Ine qt)/t

Master-deplection-curve-method : Untuk membuat model kurva resesi : memerlukan hidrograf dari

beberapa kejadian hujan dengan kisaran yang besar Kurva master resesi dibuat dengan menghubungkan kurva resesi

masing-masing hidrograf pada kertas semilog dengan log debit (q) sebagai ordinat dan waktu (t) sebagai absis, sehingga diperoleh konstanta resesi base flow (k)

Prosedur :

Gunakan kertas semilog untuk memplotkan q dan t, gunakan kertasterpisah untuk masing-masing kejadian hujan

Pada lembar pengeplotan master, plotkan kurva resesi masing-masing hujan dengan log q terendah

Plotkan kurva resesi dengan nilai log q terendah berikutnya kemudian perpanjang kurva resesi tersebut sejalan dengan kurva resesi yang diplot pada pengeplotan pertama, dan seterusnya.

17