Debit Rancangan

Definisi Debit rancangan saluran drainase adalah debit aliran maksimum yang

dapat terjadi pada suatu ruas saluran drainase akibat akumulasi penampungan limpasan permukaan (surface runoff) setelah terjadinya curah hujan dengan intensitas tertentu.

Besar kecilnya curah hujan yang diperhitungkan ditunjukkan dengan nilai kala ulang (return period), misal 2, 5, 10 tahunan.

Kapasitas saluran drainase untuk menampung/mengalirkan debit maksimum tersebut dapat ditentukan berdasarkan urgensi areal yang dilindungi (debit maksimum 2, 5 atau 10 tahunan).

Hujan Rancangan tergantung Tingkat resiko

Hujan Rancangan tergantung Tingkat resiko

Prinsip dasar perancangan sistem drainase Genangan pada areal yang dilindungi dengan sistem drainase harus dapat dikeringkan

dalam waktu tertentu sesuai dengan tingkat toleransi yang diinginkan (bandingkan kompleks real estate, lapangan olah raga, jalan toll, lahan sawah).

Sumber potensi genangan harus diperhitungkan baik dari daerah tangkapan air (DTA) setempat maupun aliran dari areal lain melalui saluran di bagian hulu DTA.

Pengaliran untuk pengeringan genangan dapat melalui saluran terbuka (open channel), gorong-gorong atau pipa.

Tata letak (lay out) jaringan, dimensi dan slope saluran sistem drainase diupayakan agar aliran dapat terjadi dengan lancar secara grafitasi.

Bagan tipikal pola sistem drainase wilayah perkotaan

(Larry W. Mays & Yeou-Koung Tung, 1992)

Dimensi ? Lebar dasar, kemiringan tebing? Debit maksimum & kedalaman air ?

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase Pendekatan umum adalah menentukan hujan efektif dan losses, dimana hujan efektif

dialihragamkan menjadi surface runoff.

Hujan efektif tergantung dari kondisi tutup lahan, dapat berupa lahan homogen atau campuran.

Rasio antara hujan efektif terhadap hujan total disebut sebagai koefisien limpasan permukaan (runoff coefficient).

Faktor hidrologi yang diperhitungkan untuk perkiraan debit maksimum:

o Sifat curah hujan (jumlah ketinggian & intensitas)

o Waktu konsentrasi akumulasi runoff

o Runoff coefficient tergantung dari kondisi permukaan DTA

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase

Hitungan debit maksimum direct runoff dapat dilakukan menggunakan rumus

sederhana metode Rational.

Metode Rational

𝑄𝑇 = 0,278. 𝐶. 𝐼𝑇. 𝐴

dengan:

QT : debit maksimum dengan kala ulang T tahun (m3/s),

C : runoff coefficient,

IT : intensitas hujan dengan kala ulang T tahun (mm/jam),

A : luas DTA (km2).

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase

Apabila DTA terdiri dari beberapa satuan areal dengan kondisi tutup lahan

bervariasi (heterogen), rumus Rational menjadi:

Metode Rational

dengan:

QT : debit maksimum dengan kala ulang T tahun,

Cj : runoff coefficient areal j,

IT : intensitas hujan dengan kala ulang T tahun (mm/jam),

Aj : luas areal j (km2).

m

j

jjTT ACIQ1

278,0

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase

Metode Rational digunakan dengan asumsi bentuk hidrograf direct runoff simetri

sebagai berikut:

Metode Rational

• Debit maksimum (Qp) dihitung berdasarkan

intensitas hujan dengan durasi sama dengan

waktu konsentrasi (tc).

• Bagaimana menentukan intensitas hujan Itc ?

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase

Intensitas hujan ditetapkan sebagai nilai rerata intensitas hujan dengan durasi = tc.

Hubungan intensitas dan durasi hujan disajikan dalam bentuk kurva Intensitas-Durasi-Frekuensi hujan (IDF).

Kurva IDF dapat disusun menggunakan prosedur analisis frekuensi data hujan durasi pendek (menitan) hasil pengukuran ARR.

Jika data hujan tersedia harian, intensitas hujan untuk durasi tertentu dapat dihitung dengan rumus empiris: Mononobe, Haspers, Melchior, Weduwen, Kimijima, dll.

Metode Rational

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase

Rumus Intensitas Hujan Mononobe:

Metode Rational

dengan:

ItT : intensitas curah hujan pada durasi t untuk kala ulang T tahun (mm/jam),

t : durasi curah hujan (jam),

R24T : curah hujan harian maksimum dengan kala ulang T tahun (mm).

Contoh Kurva IDF

0

10

20

30

40

50

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Durasi (menit)

Inte

sit

as

hu

jan

(m

m/j

am

)

2 tahunan

5 tahunan

10 tahunan

Contoh kurva IDF wilayah lereng Merapi

(Adani Amalia, 2011)

Contoh Kurva IDF

Contoh kurva IDF wilayah Pinangsori - Sibolga

(Puji Utomo, 2016)

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase Metode Rational

dengan:

tc : waktu konsentrasi (menit)

L : panjang lereng (m)

S : kemiringan lereng (m/m)

385.077.00195.0 SLtc

Waktu konsentrasi merupakan jumlah dari inlet time (to = waktu tempuh air dari titik terjauh menuju inlet) dan flow time (tf = waktu pengaliran air dari inlet ke outlet saluran).

Perkiraan nilai tc untuk aliran tanpa tf dapat digunakan rumus Kirpich (1940):

Contoh penentuan waktu konsentrasi (Wignyosukarto, 2013)

Contoh tabel nilai runoff coefficient (Ven te Chow, 1988)

Contoh tabel nilai runoff coefficient Sumber: Urban Drainage Guidelines and Technical Design Standards, Dep. PU, Jakarta, November, 1994

Koefisien Limpasan Komposit

Metode hitungan debit maksimum saluran drainase

• Hitung hujan harian maksimum (RT) pada kala ulang T tahun

dengan analisis frekuensi.

• Hitung perkiraan nilai waktu konsentrasi (tc).

• Hitung intensitas hujan pada durasi hujan = tc.

• Tetapkan nilai runoff coefficient (C)

• Hitung debit maksimum (Qp) dan gambarkan hidrograf surface

runoff.

Prosedur hitungan debit maksimum metode Rational

Hitung debit banjir maksimum dan hidrograf akibat hujan maksimum harian 2, 5, 10 tahunan pada suatu lahan dengan data sbb.:

Contoh hitungan debit maksimum

• Luas DTA 5 km2, waktu konsentrasi 3 jam

• Runoff coefficient = 0,6

• Data hujan harian maksimum terukur spt. pada tabel berikut.

Tahun R (mm) 2009 88

2010 89

2011 70

2012 53

2013 95

2014 66

2015 48

2016 63

2017 106

2018 100

Contoh hitungan debit maksimum

T (tahun) RT (mm) 2 78

5 95

10 104

1. Hujan harian maksimum (RT)

T

(tahun)

IT

(mm/jam)

Qp-T

(m3/s)

2 12.94 10.788

5 15.79 13.170

10 17.29 14.416

2. Debit maksimum (Qp-T)

t (jam)

Q2-t

(m3/s)

Q5-t

(m3/s)

Q10-t

(m3/s)

0 0.000 0.000 0.000

1 3.596 4.390 4.805

2 7.192 8.780 9.611

3 10.788 13.170 14.416

4 7.192 8.780 9.611

5 3.596 4.390 4.805

6 0.000 0.000 0.000

Vol. (m3) 116,508 142,240 155,690

3. Hidrograf surface runoff

Sumber Penulisan Bahan Kuliah Drainase Perkotaan (Dr. Rachmat Jayadi)

Bahan Kuliah Drainase dan Sanitasi Lingkungan (Prof. Budi Wignyosukarto)