PETUNJUK UMUM PEMBELAJARAN

Program pembelajaran disusun dalam bentuk 1 modul. Modul ini terdiri dari 2

bagian yaitu Petunjuk Umum dan Kegiatan Belajar. Kegiatan belajar terdiri dari :

kegiatan belajar 1-4, topik, tujuan umum pembelajaran, tujuan khusus pembelajaran,

uraian dan contoh, latihan, rangkuman, tes formatif, unpan balik dan tindak lanjut,

referensi dan kunci jawaban. Setiap kegiatan belajar di tulis kompetensi dan sub

kompetensi, diuraukan petunjuk belajar, kegiatan dan latihan yang akan dilakukan, dan

dilengkapi dengan rangkuman . Setelah semua kegiatan dilakukan dan rangkuman

telah dibaca, maka mahasiswa dapat mengerjakan tes formatif yang telah disediakan.

Mahasiswa harus mengikuti urutan kegiatan yang harus dilakukan. Setelah tes formatif

selesai dikerjakan mahasiswa, pekerjaan diperiksa sendiri dengan menggunakan kunci

jawaban. Jika memenuhi syarat maka mahasiswa dapat pindah ke kegiatan belajar lain,

jika tidak maka mahasiswa mengulangi lagi bagian-bagian yang belum dikuasai.

1

KEGIATAN BELAJAR

Kegiatan Belajar 6

ALIRANPERMUKAAN

1. Tujuan Umum Pembelajaran

Mahasiswa diharapkan dapat memahami dengan benar proses terjadinya

aliranpermukaan.

2. Tujuan Khusus Pembelajaran

a. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian limpasan, aliranmurni, aliranlangsung

b. Mahasiswa dapat menjelaskan sumber-sumber air yang dapat memberikan masukan

kepada aliran sungai

c. Mahasiswa dapat menjelaskan dan menyebutkan faktor-faktor yang mem-pengaruhi

limpasan

d. Mahasiswa dapat menjelaskan syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk tempat

pengukuran tinggi muka air

e. Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip kerja alat pengukur presipitasi serta kelebihan

dan kekurangan dari setiap alat.

f. Mahasiswa dapat menjelaskan cara mengukur kecepatan aliran, luas penampang

basah, perimeter basah, dan kemiringan aliran.

g. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian hidrograf

h. Mahasiswa dapat menjelaskan bentuk-bentuk hidrograf aliran.

2

BAB VI

ALIRAN PERMUKAAN

Jika intensitas curah hujan maupun laju lelehan salju melebihi laju infiltrasi,

maka kelebihan air mulai berakumulasi sebagai cadangan permukaan, bila kapasitas

cadangan permukaan dilampaui (merupakan fungsi depresi permukaan dan gaya

tegangan muka), aliranpermukaan mulai sebagai suatu aliran lapisan yang tipis. Pada

akhirnya, lapisan aliran air ini berkumpul ke dalam saluran sungai yang diskrit. Dalam

artian yang umum, air yang mengalir pada saluran-saluran yang kecil ini, parit-parit,

sungai-sungai dan aliran-aliran merupakan kelebihan curah hujan terhadap

evapotranspirasi, cadangan permukaan dan air bawah tanah.

Dalam kepustakaan kata-kata yang berlainan seperti aliran sungai, debit sungai

digunakan untuk mengartikan sesuatu yang sama ( Chow, 1964 dan Ward, 1967).

Untuk mengatasi sebagian kesulitan tersebut terminologi berikut digunakan di sini.

1. Aliran: bagian presipitasi (juga aliran permukaan dan bawah permukaan) yang

terdiri atas gerakan gravitasi air dan nampak pada saluran permukaan dari bentuk

permanen maupun terputus-putus

Kata-kata yang sinonim adalah : aliran sungai, debit sungai maupun produksi

tangkapan.

2. Aliran murni : Aliran yang tidak dipengaruhi oleh pengaliran buatan, simpanan,

maupun tindakan manusia lainnya pada atau di atas saluran maupun pada daerah

aliran sungai (Chow, 1964).

3. Aliran permukaan : Bagian aliran yang melintas di atas permukaan tanah menuju

saluran sungai. Kata-kata sinonim adalah aliran tanah di atas lahan (beberapa ahli

membedakan aliran permukaan dengan alirandi atas lahan).

4. Aliran bawah permukaan: Aliran ini merupakan sebagian dari aliran permukaan

dari bergerak secara lateral melalui horizon-horizon tanah bagian atas menuju

sungai (Chow, 1964).

3

Kata-kata sinonim adalah : aliran antara hujan bawah permukaan, aliran bawah

permukaan, aliran antara dan perembesan

5. Aliran permukaan langsung : Bagian aliran permukaan memasuki sungai secara

langsung setelah curah hujan maupun lelehan salju. Aliran ini sama dengan :

kehilangan presipitasi (= intersepsi + infiltrasi + evapotranspirasi + cadangan

permukaan). Kata-kata sinonim adalah : Aliran langsung dan aliran hujan. Aliran

permukaan langsung adalah sama dengan hujan efektif jika hanya hujan yang

terlibat dalam pembentukan aliranpermukaan. Kelebihan presipitasi terhadap

aliranpermukaan pada gambar 6-1, tipe-tipe alirandan aliran disajikan. Presipitasi,

dalam setiap bentuk, jatuh diatas vegetasi, batuan gundul, tanah, permukaan,

permukaan air dan saluran sungai (selanjutnya disebut presipitasi saluran). Air

yang jatuh di atas vegetasi di intersepsi (yang kemudian berevaporasi dan/atau

mencapai permukaan tanah) selama suatu waktu maupun secara langsung jatuh di

atas tanah (khususnya pada kasus dengan hujan-hujan berintensitas tinggi dan

lama). Bagian hujan yang pertama membasahi permukaan tanah dan vegetasi.

Selanjutnya, lapisan tipis air dibentuk di atas permukaan tanah yang disebut dengan

detensi permukaan. Jika lapisan air ini menjadi lebih besar (atau lebih dalam),

maka aliran air mulai berbentuk laminer. Namun, jika kecepatan aliran meningkat

maka turbulensi juga meningkat. Aliran ini disebut aliranpermukaan. Air yang

mengalir akhirnya mencapai saluran sungai dan menambahkan debit sungai.

Selama perjalanan aliranpermukaan (Qs) air disimpan di atas permukaan tanah

sebagai cadangan depresi. Air yang berinfiltrasi yang hilang dari presipitasi

(Gambar 6-1) dapat memberikan kontribusi terhadap debit saluran melalui aliran

4

P

Qds

Qss

Qs

Q

Qg

FR

Kelebihan presipitasi

Aliranpermukaan (Q3)

Aliran permukaan langsung (Qds)

Debit sungai Q(Aliran total)

Kehilangan

Infiltrasi

Aliran bawah permukaan (Qds)

Kehilangan lainnya

Perkolasi

Debit airTanah (Q8)

Gambar 6.1. Proses terjadinya aliranpermukaan

Sebagaimana terlihat dari penjelasan singkat daur aliranini, rangkaian air yang

memberikan kontribusi kepada debit sungai dapat dirangkum sebagai berikut :

1. Presipitasi (atau saluran ) langsung

2. Aliranpermukaan

3. Aliranbawah permukaan

4. Debit air tanah

5. Lelehan salju

Satuan debit adalah volume per waktu (m3/detik, liter/hari, m3/tahun, dan lain-

lain).

A. Faktor-Faktor yang mempengaruhi Aliran

Aliran permukaan adalah bagian aliran yang melintas di atas permukaan tanah

menuju saluran sungai

I. Faktor-faktor yang mempengaruhi volume total aliran

a. Faktor-faktor iklim:

5

Presipitasi (P)

1. Banyaknya presipitasi

2. Banyaknya evapotranspirasi

b. Faktor-faktor DAS

1. Ukuran daerah aliran sungai

2. Tinggi tempat rata-rata daerah aliran sungai

II. Faktor-faktor yang mempengaruhi agihan waktu limpasan

a. Faktor Meteorologis

1. Presipitasi : a) tipe, b) intensitas, c) lama presipitasi, d) agihan kawasan e) agihan

waktu, f) arah gerakan hujan g) frekuensi terjadinya, h) presipitasi yang

mendahuluinya.

2. Faktor-faktor meteorologis (radiasi matahari, suhu, kelembaban, kecepatan

angin, tekanan atmosfer, dan lain-lain), yang mempengaruhi evapotranspirasi.

b. Faktor-faktor daerah aliran sungai

i. Topografi : a) bentuk daerah aliran sungai ,b) kemiringan daerah aliran sungai,

c) gatra daerah aliran sungai.

ii. Geologi (permeabilitas dan kapasitas akifer

iii. Tipe tanah

iv. Vegetasi :

1. Penutupan vegetasi di atas permukaan lahan

2. Pertumbuhan tanaman pada saluran

3. Jaringan drainase (urutan tatanan sungai dan kerapatan drainase)

c. Faktor-faktor manusiawi

1. Struktur hidrolik

2. Teknik-teknik pertanian

3. Urbanisasi

6

B. Keragaman Stokastik dalam Limpasan

Keragaman waktu yang penting dalam alirandiamati sebagai

keragaman musiman. Keragaman pada debit-debit sungai ini meskipun dipengaruhi

oleh banyak faktor, terutama merupakan fungsi dari iklim kawasan tersebut (neraca

presipitasi dan evaporasi). Pola aliran sungai yang diamati setahun sekali dikenal

sebagai Rezim sungai.

C. Pengukuran Limpasan

a. Pemilihan Lokasi Penakar Limpasan

Dengan bantuan bekerjanya stasiun-stasiun pengamat arus sungai pengukuran

tinggi air dan debit (kecepatan dan jeluk) dapat tercapai. Tinggi air diberi batasan

sebagai tinggi permukaan air sungai nisbi terdapat suatu datum. Debit merupakan

volume air yang mengalir melalui suatu irisan dalam satuan waktu. Dalam hubungan

ini, sebutan hidrometri digunakan untuk memberi batasan ilmu pengukuran air (Horst,

1971). Stasiun hidrometri berkaitan dengan stasiun di mana pengukuran air dilakukan,

terdapat 4 tolok ukur didirikannya stasiun hidrometri, yakni :

1. Mudah dicapai (aksesibilitas)

2. Ketelitian : lokasi terpilih tergantung pada tipe dan macam peralatan

3. Kemantapan : hubungan tinggi air debit harus sedikit berubah dengan waktu

4. Kesinambungan : peralatan hidrometrik tidak boleh terganggu dengan waktu

Pada umumnya pengukuran-pengukuran tinggi air dan debit harus ditetapkan

pada lokasi berikut :

1. Pengukuran tinggi air

a. Di dekat masukan air anak sungai maupun di dekat titik-titik di mana sungai

bercabang atau bergabung. Akan tetapi stasiun harus berjauhan dari pertemuan

sungai, sedemikian rupa untuk menghindari pengaruh air yang membalik dari

anak-anak sungai

b. Di dekat masukan air sungai ke dalam laut atau danau

7

c. Pada sisi-sisi bagian hulu dan hilir dari struktur hidrolik (bendungan, sumbatan

dan lain-lain)

d. Pada batas-batas negara

e. Pada kota-kota utama

f. Pada tempat-tempat yang mudah dicapai seperti jembatan

g. Dalam suatu jangkauan langsung di mana debit dapat diukur secara tepat

h. Pada lokasi di mana dasar saluran adalah mantap

2. Pengukuran debit (atau kecepatan)

a. Kecepatan air pada semua tempat adalah sejajar dengan yang lainnya dan tegak

lurus pada bagian melintang sungai

b. Kurva-kurva agihan kecepatan dalam bagian, adalah teratur pada bidang-bidang

vertikal dan horizontal

c. Kecepatan lebih besar dari 10 – 15 cm/detik

d. Dasar saluran adalah mantap

e. Jeluk aliran lebih besar dari 30 cm

f. Tidak terdapat alirantepi sungai pada periode banjir

g. Tidak terdapat tumbuhan air

3. Periode Pengamatan

Frekuensi pengamatan bergantung pada besarnya ketelitian yang

diinginkan, ketelitian peralatan dibatasi hingga sekitar registrasi jeluk sedalam 2 mm.

Terdapat beberapa peralatan dengan ketelitian yang lebih tinggi, tetapi juga dengan

biaya yang lebih tinggi. Untuk memperoleh ketelitian yang diinginkan, suatu frekuensi

pengamatan tertentu harus diambil. Untuk suatu aliran dengan keragaman harian dalam

debit yang cukup besar, maka pengamatan sekali sehari tentu tidak cukup. Umumnya

makin besar suatu daerah tangkapan dan makin lebih permeabel permukaan makin

kurang penting pengamatan secara terus menerus.

4. Alat-alat pengukur tinggi air

8

i. Pengukur tinggi air tidak merekam

A. Untuk Pengamatan berkala

1. Mistar duga : ini hanyalah lempeng berskala, dipasang di dasar, atau di tepi

sungai atau pada suatu bangunan (penyangga jembatan, dan lain-lain)

a. Mistar duga vertikal : untuk sungai-sungai yang kecil

b. Mistar duga bertingkat : suatu rangkaian mistar duga yang diletakkan pada

sungai-sungai yang lebih besar dimana terjadi gerakan horizontal tepi air

dengan meningkatnya tinggi air

c. Mistar duga miring (juga disebut mistar condong atau landai) : merupakan

suatu alternatif untuk mistar duga bertingkat.

2. Mistar Duga Menggantung

a. Mistar bobot kawat

b. Cara-cara sederhana lainnya dengan menggantungkan suatu rantai, pita atau

kawat dapat juga digunakan

B. Untuk Permukaan Air Maksimum

Alat pengukur puncak adalah suatu tabung berongga, lebih disukai yang tembus

cahaya yang dipasang secara vertikal dalam air

1. Alat pengukur Griffin

2. Alat pengukur tipe pelampung dan

3. Alat pengukur tipe botol

II. Pengukur Tinggi Air Pencatat

Dengan tipe alat ini tinggi muka air yang tercatat diplotkan pada grafik

“diplong” pada pita kertas, dicatat pada pita magnetik dan lain-lain baik di lapangan

maupun diteletransmisikan ke pusat-pusat.

A. Pencatat Dengan Tipe Kontak

9

1. Pencatat tipe pelampung : gerakan vertikal pelampung

dengan mengikuti pe-rubahan-perubahan tinggi muka air, dicatat pada suatu

grafik.

2. Pencatat tipe tekanan (juga disebut pencatat pneumatik) :

prinsip cara kerja tipe ini didasarkan atas tekanan yang disebabkan oleh bobot

kolom air pada suatu membran dan bola karet.

B. Sistem Pencatat Penakar Indera Jauh (Pengindera Jauh)

C. Pengukuran Irisan-Melintang Saluran

1. Jeluk air

2. Metode injeksi tiba-tiba(juga di sebut metode integrasi)

D. Pengukuran Irisan Melintang Saluran atau Sungai

Volume debit aliran merupakan merupakan hasil kali kecepatan rata-rata aliran

dan luas irisan melintang saluran Q = V x A, keduanya harus ditentukan secara

terpisah.Pengukuran jeluk atau kedalaman dapat dilakukan dengan pertimbangan:

1. Jeluk air ditentukan pada beberapa vertikal. Jarak antara 2 vertikal (b1 + b2, … bn)

tidak boleh lebih dari 1/20 lebar total dan debit antara 2 vertikal tidak boleh

melebihi 10% dari debit total. Di negeri Belanda digunakan 5 cm untuk sungai-

sungai yang besar.

2. Jika dasar sungai rata atau seragam maka 10 vertikal sudah memadai.

3. Jeluk (d1, d2, … dn) dapat dibaca

D. Pengukuran Kecepatan Aliran

Pengukuran debit saluran atau sungai yang teliti tergantung pada pengukuran

kecepatan rata-rata aliran, pengukuran luas penampang sungai/saluran. Kecepatan tidak

sama pada setiap titik karena ada gesekan antara air dan dasar sungai. Ideal pengukuran

10

kecepatan rata-rata pada jarak yang rapat tapi karena waktu dan biaya maka bisa agak

jarang. Metode pengukuran yang sering digunakan adalah:

1. Pengukur Kecepatan Arus

Alat ini merupakan pengukur berputar yang dipasang dalam air pada jeluk

yang diinginkan, dengan menghubungkan pengukur pada suatu tongkat (untuk air

dangkal) atau menggantungkan pada kawat di jembatan atau kapal. Alat ini terdiri dari

2 tipe yaitu:

a. Tipe mangkok: tipe ini suatu anemometer air berputar pada sumbu vertikal.

b. Tipe baling-baling (tipe sekrup) merupakan tipe sekrup yang berputar pada suatu

sumbu horisontal. Banyaknya titik horisontal yang diukur kecepatan arusnya

tergantung ketelitian. Kecepatan rata-rata pada suatu vertikal (vv ) dapat ditentukan

dengan menggunakan salah satu metode sebagai berikut:

1. Metode Satu Titik

Metode ini untuk satu titik dan pengukuran yang cepat. Metode ini hasil baik untuk

agihan kecepatan normal:

vv = v0,6 dimana v0,6= kecepatan pada jeluk 0,6 dari pertikal

2. Metode Dua Titik

Metode ini cocok untuk kecepatan normal. Metode ini cocok untuk jeluk yang

lebih besar dari 60 cm.

vv= ½(v0,8 + v0,2)

3. Metode Tiga Titik

Metode ini cocok untuk agihan kecepatan yang tidak normal

vv=1/3(v0,15+v0,5+v0,85)

vv= 1/3(v0,2 + v0,6 + v0,8)

4. Metode Lima Titik

Metode ini untuk kecepatan yang tidak normal dima kecepatan secara vertikal tidak

beraturan:

vv=1/10(vs+3v0,2+2v0,6+3v0,8+vb)

11

Keterangan: vs: kecepatan pada permukaan air, vb: kecepatan pada dasar sungai

5. Metode Semi-Integrasi: metode ini sepanjang 20 cm secara vertikal diukur

kecepatan arusnya.

E. Pelampung

Pengukuran secara global kecepatan aliran dilakukan dengan mengukur

waktu pelampung melewati jarak yang terukur. Metode ini dilakukan bila aliran sungai

membahayakan misal karena banjir besar atau kecepatan arus yang sangat rendah.

F. Penentuan dan Pengukuran Debit

a. Metode Kecepatan – Luas

Metode ini didasarkan atas data kecepatan yang diperoleh pada titik-titik yang berbeda

pada beberapa vertikal pada suatu penampang melintang aliran. Debit dapat diperoleh

dengan 2 cara:

- Secara aritmetik: bila kecepatan pada satu atau dua titik pada vertikal tersebut

diketahui.

- Secara grafik bila kecepatan pada lebih banyak titik diketahui:

1. Metode Aritmetik

a. Metode penampang rata-rata

qn= bn(vvn+1 + Vvn)(dn-1+dn)

Q=q1+q2+…+qn+..

Keterangan:

qn: debit antara vertikal-vertikal n dan n-1 (m3/detik)

12

bn: jarak antara vertikal n dan n-1 (meter)

vvn-1= kecepatan rata-rata pada vertikal ke (n-1) (m/detik)

vvn= kecepatan rata-rata pada vertikal

dn-1= jeluk vertikal ke (n-1) (meter)

Q= debit total pada penampang (m3/detik)

b. Metode penampang tengah-tengah

qn=dn/2(vvn)(bn+bn+1)

Q=q1+q2+…+qn+…

c. Persamaan chexy

Q= AC dan v=C

Keterangan:

Q= debit (m3/detik)

v= kecepatan aliran rata-rata (m/detik)

A= luas penampang melintang basah (m2)

C= koefisien kekasaran chesy= 18log[12R/(k+(2/7) )]

R= radius hidrolik= A/P (m)

P= keliling basah

k=panjang kekasaran dasar sungai yang setara (diameter butiran)

13

δ=ketebalan lapisan aliran laminer (m)

S=kemiringan garis energi (untuk aliran yang seragam adalah sama dengan kemiringan

dasar kanal)

Konstanta Chesy, C bukanlah merupakan konstanta dan terdapat harga-harga perkiraan

tertabulasi.

d. Persamaan Manning

Q= 1/nAR2/3S1/2 dan v=1/n R2/3S1/2

Keterangan: n=koefisien kekasaran manning.

e. Sekat-Sekat Dan Saluran-Saluran (Weirs And Flumer).

1. sekat-sekat: Terdapat dua tipe sekat yang umum

a. Sekat dengan bagian atas tajam

b. Sekat dengan bagian atas lebar

2. Saluran: suatu saluran adalah suatu bangunan khusus yang menciptakan suatu

penurunan pada permukaan (tinggi muka) air pada bagian yang menyempit

(penampang tenggorokan) dan suatu lompatan hidrolik. Ada beberapa tipe yang

dibuat misalnya saluran parshal, saluran berbentuk saluran, dan saluran dengan

jeluk kritis

f. Hubungan Tinggi Air-Debit

Debit yang di taksir dengan berbagai metode, sebagai suatu fungsi dari jeluk

air, hanya mengenai pengukuran yang dilakukan pada saat itu. Untuk waktu

pengamatan yang lain jeluk dan besarnya debit mungkin berbeda sama sekali.

g. Keragaman Limpasan

Di dalam suatu periode yang panjang umumnya aliranakan menunjukkan

keragaman-keragaman tertentu sekitar suatu harkat rata-rata. Hal ini dikaji dengan baik

14

dengan metode statistik. Pembahasan umum disajikan pada paragraf 6-8. Pada paragraf

ini tiga dari beberapa prosedur yang digunakan dalam mengkaji keragaman limpasan,

khususnya untuk pengkajian-pengkajian reservoir

1. Kurva lama aliran

2. Kurva aliran massa

3. Kurva massa rangkap

h. Hubungan Curah Hujan Dengan Aliran

Hubungan curah hujan dengan aliranatas dasar bulan adalah jauh lebih

rumit dibandingkan atas dasar tahunan, Hal ini disebabkan karena kondisi sebelumnya

memainkan peranan yang lebih penting dalam mengatur limpasan. Kerap kali

hubungan tersebut tidak jelas. Hubungan curah hujan dan alirandapat lebih diperbaiki

bila faktor–faktor lainnya seperti selang tahun (minggu dalam setahun), lamanya hujan

angin, jeluk hujan dan indeks presipitasi sebelumnya diperhitungkan.

i. Konsep Hidrograf

a. Proses alirandan komponen-komponen hidrograf

Hidrograf adalah grafik yang menunjukkan keragamaan aliran(dapat juga tinggi

muka air, kecepatan, beban sedimen, dan lain-lain). Bentuk umum hidrograf ini

dikendalikan oleh faktor-faktor meteorologis (jumlah dan intesitas curah hujan dan lain

–lain), agihan (agihan areal dan waktu curah hujan) dan tanah. Karena itu hidrograf

merupakan salah satu tanggapan aliran sungai terhadap masukan curah hujan.

Anggaplah proses aliran sebagai hasil dari curah hujan yang diagihkan secara

seragam (dalam waktu dan luas) pada suatu tangkapan, proses ini dapat dilakukan

dalam 5 tahapan yaitu :

Tahapan I : Periode tak hujan

1. Air tanah memberikan air terhadap sungai sebagai aliran dasar dan karena itu muka

air tanah menurun, yang menyebabkan mengeringnya mintakat tak jenuh.

15

2. Evapotranspirasi menambah meningkatnya defisiensi lengas tanah (kapasitas

lapangan minus kandungan air aktual).

3. Hidrograf hanya merupakan suatu kurva deplesi dan aliransungai adalah 100% dari

air tanah.

Tahapan II : Periode hujan awal

1. Sebagai curah hujan ditahan oleh intersepsi

2. Sebagian dari hujan ditahan sebagai cadangan deplesi

3. Hampir tidak dapat aliranpermukaan. Air hanya digunakan untuk membatasi tanah

4. Hidrograf berubah dari kurva deplesi ke cabang naik.

Tahapan III: Kesimpulan hujan

1. Cadangan deplesi berada pada kapasitas maksimum

2. Infiitrasi dimulai

3. Aliranpermukaan mulai (Q) dan menyebabkan peningkatan yang terus menerus

pada tinggi muka air sungai.

4. Defisiensi lengas tanah menurun. Diduga bahwa perlokasi belum berlangsung.

Oleh karena itu, muka air tanah tetap pada tinggi muka air yang sama karena tidak

terdapat pengisian kembali.

Tahapan IV : Berhentinya hujan

1. Air yang masih tersisa di atas tanah mengalir sebagai aliranpermukaan ke sungai

2. Infiltrasi berlanjut

3. Aliransungai disebabkan oleh air dalam kanal, cadangan kanal, dan menurun

dengan waktu

4. Pada titik Z, cadangan kanal adalah nol dan aliransungai disebabkan oleh air yang

dipasok oleh air tanah. Hal ini juga merupakan akhir dari aliranpermukaan

Tahapan ke V : Periode Tak Hujan Yang Baru

16

1. Lengas tanah berada pada kapasitas lapangan

2. Akifer diisi kembali . Karena itu, air tanah mulai menambah aliransungai

3. Kurva deplesi yang baru berlanjut

Kita sekarang akan mengetahui bahwa debit yang diukur di suatu sungai terdiri

atas dua komponen (gambar 6-31) yaitu:

Q1= aliran dasar

Q2= aliran dasar + aliranpermukaan

Q3= aliran dasar (termasuk pengisian kembali air tanah) + aliranpermukaan

Bila kita membandingkan curah hujan dengan hidrograf, maka:

Volume hujan yang dipresipitasikan= i(A)td

Keterangan:

i=intensitas curah hujan

A=luas daerah aliran sungai

td=lama curah hujan

i(A)td= kehilangan+aliranpermukaan +pengisian kembali air tanah

Kehilangan: defisiensi lengas tanah + Intersepsi + cadangan depresi +

evapotranspirasi

Curah hujan efektif= aliranpermukaan

Pada umumnya adalah sebagai berikut:

iAtd= kehilangan+

Untuk hidrograf-hidrograf jangka panjang (misalnya 1 tahun) prinsip-prinsip

proses aliranyang dibahas di atas tetap sama. Tiga tipe utama hidrograf jangka

panjang dibedakan sebagai berikut (Ward, 1967):

1. Hidrograf Bergigi: Baik karena curah hujan yang berintensitasi tinggi maupun

kapasitas infiltrasi yang rendah, laju curah hujan yang berlebihan (menjadi

aliranpermukaan) sering kali dijumpai menyebabkan fluktuasi kecil, karena

aliranpermukaan, pada suatu keragaman alirandi seluruh musim.

17

2. Hidrograf Halus : Baik karena curah hujan berintensitas rendah maupun

kapasitas infiltrasi yang tinggi, air tanah yang mengisi sungai menjadi dominan

3. Tipe hidrograf yang ketiga adalah apa yang sering ditunjukkan oleh sungai-

sungai yang besar.

b. Pemisahan Aliran Dasar

Belum ada metode yang dikembangkan untuk memisahkan aliran dasar

secukupnya dari aliranpermukaan. Semua teknik pada dasarnya merupakan alat-

alat analitik untuk memperoleh suatu pembagian yang mendekati.

A. Dari Catatan beberapa Tahun

1. Metode kurva deplesi utama digunakan untuk menentukan aliran dasar

selama musim kemarau

2. Untuk hidrograf bergigi aliran dasar dapat ditentukan dengan

menggabungkan titik-titik hidrograf yang rendah

3. Untuk hidrograf yang kompleks yang disebabkan oleh dua atau lebih

kejadian curah hujan yang berjarak lebih dekat, disamping pemisahan aliran

dasar, pemisahan pengaruh kejadian-kejadian curah hujan menjadi perlu

(Gray, 1973),

B. Dari catatan-catatan Hidrograf tunggal

1. Tarik suatu garis lurus diantara permulaan aliranpermukaan (titik K pada

Gambar 6-34A) dan titik lengkungan yang terbesar, yang menggambarkan akhir

aliranpermukaan (titik Z pada gambar 6-30 dan 6-34), pada cabang yang menurun.

Titik Z dengan mudah dapat ditentukan dari plot semi-logaritmik dari log Q

terhadap waktu.

2. Kurva deplesi sebelum curah hujan diekstrapolasikan hingga waktu debit

maksimum untuk P pada gambar 6-34. dari titik (P) ini, satu garis lurus ditarik

18

hingga titik Z belum bisa ditentukan, maka posisinya dapat ditentukan dengan

hubungan empiris (linsley, 1968):

N = A0,2

Dimana : n = Jumlah hari setelah maksimum dimana aliranpada dasarnya berakhi

A = Luas daerah aliran sungai (mil Persegi)

3. Kurva deplesi yang terjadi setelah hujan angin diperluas kembali di bawah hidrograf

(garis ZM)

C. Hidrograf Satuan

Setelah memperoleh hidrograf aliranpermukaan dengan metode-metode yang

dibahas pada paragraf 6,8,2, kita akan tertarik pada korelasi hidrograf ini dengan curah

hujan efektif yang menyebabkannya. Metode untuk mengerjakan ini merupakan

pendekatan semi empiris yang disebut analisis hidrograf satuan. Prinsip hidrograf

satuan (atau unitgraph), semula dikembangkan oleh Sherman (1932) dan diberi batasan

seperti hidrograf limpasa hujan angin (aliranpermukaan) pada titik tertentu yang akan

dihasilkan dari kejadian curah hujan efektif mutlak yang terjadi di dalam satu satuan

waktu (1 jam, dan lain-lain) dan terbesar secara seragam di atas daerah aliran suangai

yang berkontribusi dengan satu satuan jeluk (1 cm, 1 inci atau 5 cm).

D. Penaksiran Limpasan

a. Aliranrata-rata bulanan dan tahunan

Secara teoritis tidak terdapat data yang cukup untuk memberikan rata-rata debit

yang secara statistik 100% nyata. Secara praktis, pada banyak tempat data sangat

sedikit untuk menentukan harga rata-rata yang nyata. Rata-rata dari kebanyakan sungai

dapat ditaksir cukup baik dari catatan selama 15 tahun (volker, 1968). Hal ini dapat

dilakukan dengan rata-rata aritmetik.

19

b. Penaksiran banjir

Besarnya dan frekuensi banjir (hidrograf banjir) pada suatu kawasan

dikendalikan oleh faktor-faktor penyebab (intensitas presipitasi, lama hujan, frekuensi

terjadinya hujan angin dan luas daerah aliran sungai) dan faktor-faktor lingkungan

(faktor-faktor yang mempengaruhi laju inflitrasi dan waktu konsentrasi, lihat paragraf

4.4)

Metode yang paling umum ditunjukkan di bawah ini:

1. Pendekatan infiltrasi: pada metode ini debit banjir hanyalah sama dengan

perbedaan antara jumlah (banyaknya) curah hujan dan infiltrasi. Berbagai metode

penentuan laju infiltrasi dijelaskan pada paragraf 4.6.

2. Metode rasional: rumus rasional Mulavaney (1850) merupakan suatu rumus banjir

yang mewakili yang telah menajdi populer karena kesederhanaannya. Metode ini

memberi batasan aliranpermukaan maksimum sebagai berikut:

Qs = (0,277)CiA

Qs = aliranpermukaan maksimum (m3/detik)

C = koefisien aliranempiris =limpasan/curah hujan

I = intensitas curah hujan maksimum rata-rata (mm/jam)

θ = laju infiltrasi (mm/jam): Ci = I - θ

A = luas DAS (km2) rumus ini dapat dipergunakan pada kawasan-kawasan

dengan luas maksimum 0,8 km2.

Rumus tersebut didasarkan atas kenyataan bahwa laju maksimum

aliranpermukaan dari suatu DAS kecil terjadi bila DAS seluruhnya memberikan

konstribusi Hal ini terjadi hanya jika lama presipitasi sama dengan waktu konsentrasi

(periode waktu yang diperlukan oleh partikel-partikel air untuk berpindah dari titik

DAS yang paling jauh ke titik pelepasan. Untuk DAS kecil (yang tidak melebihi 26

20

km2) waktu konsentrasi dapat ditaksir dengan menggunakan rumus California Division

of Highways yaitu:

Keterangan:

tc = waktu konsentrasi (jam)

L = panjang saluran utama dari sumber ke pelepasan DAS (km)

H = total penurunan dari sumber ke pelepasan (m)

3. Rumus-rumus empiris: disamping rumus rasional yang dipergunakan untuk DAS

yang kecil, terdapat banyak rumus empiris lainnya yang diperoleh pada berbagai

bagian dunia. Sebagian besar rumus ini hanya mempertimbangkan sejumlah

peubah-peubah yang relevan yang terbatas dalam mengendalikan limpasan.

4. Metode statistik. Untuk melakukan peramalan seperti frekuensi kemungkinan

terjadinya aliranmaksimum tertentu, pola historis kejadian-kejadian aliranharus

dikaji. Hal ini dilakukan dengan metode statistik Tujuan dasar metode ini adalah

untuk menggambarkan suatu kurva dari data contoh yang tersedia. Data contoh

dapat berupa:

a). Seri tahunan: satu debit maksimum dipilih dari setiap tahun.

b). Seri parsial: semua debit maksimum yang terpisah dan jelas dipilih.

c). Seri lengkap: semua data debit diambil tanpa memandang besarnya.

Aliran-aliran maksimum ini diatur dalam urutan besaran yang menurun dan

periode ulang (juga disebut interval ulangan) untuk masing-masing banjir ditentukan.

Periode kembali merupakan selang waktu rata-rata (sejumlah tahun) suatu kejadian

akan disamai atau dilampaui. Diantara banyak rumus yang berlainan (lihat Seyhan

1977) rumus yang paling sering dipergunakan (menurut Gumbel) adalah:

dan

21

Dimana:

T = Periode ulang (tahun)

M = Urutan kejadian

n = Jumlah tahun catatan total

P = Peluang bahwa kejadian tertentu akan disamai atau dilampaui = peluang terjadinya

c. Metode Bilangan Kurva

Metode bilangan kurva dikembangkan oleh dinas pengawetan tanah

Departemen Pertanian Amerika Serikat (Chow, 1964 dan Design of Small Dams –

Appendix A, 1965) dan didasarkan atas penaksiran aliranpermukaan dari sejumlah

curah hujan dan data tanah dan penutup tanah tertentu. Tumus empiris dikembangkan

sebagai:

Dimana: Qds = aliranpermukaan langsung (atau aliranhujan

angin-paragraf6.1)-inchi.

P = curah hujan angin total (inci)

P = perbedaan potensial maksimum diantara P dan Qds pada waktu hujan angin mulai

(inci)

NK = nomor kurva yang mengacu pada suatu tanah hidroligik

– kompleks penutup tanah (suatu nomor yang diberikan pada kuantitas tipe tanah

sehubungan dengan kapasitas infiltrasi, tata guna lahan dan kondisi cuaca

sebelumnya).

d. Peramalan aliran minimum

Karena debit-debit minimum dialirkan ke sungai, terutama dari air tanah, debit

tersebut berubah secara lebih lambat dan dibandingkan dengan banjir, yang

22

menunjukkan variasi yang besar, maka dengan mudah debit tersebut dapat diramalkan.

Peramalan dapat dicapai dengan dua cara:

1. Pendekatan statistik: Ini dapat dilakukan, misalnya dengan memplotkan kurva alam

aliran (hujan), (paragraf 6.5) atau dengan mengembangkan persamaan empiris yang

berdasarkan atas analisis regresi dari curah hujan dan limpasan.

2. Pendekatan hidrologik: Aliran minimum dapat ditaksir dengan analisis kurva-kurva

deplesi (paragraf 7.4)

3. Analisis frekuensi: Analisis frekuensi yang dilakukan untuk debit-debit maksimum

dapat juga dilakukan untuk debit minimum. Ada dua prosedur untuk analisis yaitu:

a). Agihan grafik, metode tangan bebas (agihan frekuensi empiris

b). Agihan frekuensi teoritik

c). Agihan harga-harga terkecil gumbel yang terbatas

d). Agihan pearson tipe III

e). Jika dasar saluran sangat seragam, maka 10 vertikal sudah memadai

f). Jeluk…..(d1,d2.dn) dapat dibaca

g). Dengan cepat suatu tongkat berskala

h). Dengan menggantungkan suatu bobot pada suatu kawat

i). Dengan menggaung gema

e. Pengukuran kecepatan aliran

Metode-metode pengukuran kecepatan aliran yang paling sering digunakan:

A. Pengukur arus

a. pengukur arus tipe mangkok: Tipe ini hanyalah suatu anemometer air. Tipe

ini berputar pada sumbu vertikal. Tipe ini banyak dipergunakan di Amerika

Serikat dan Inggris.

b. Pengukur arus tipe baling-baling: Tipe ini disebut pengukur arus sekrup)

merupakan suamtu bilah tipe sekrup yang berputar pada suatu sumbu

horizontal.

1. Metode satu titik

23

2. Metode dua titik

3. Metode tiga titik

4. Metode lima titik

5. Metode terpadu

6. Metode semi integrasi

f. Penentuan dan pengukuran debit

A. Metode kecepatan luas.

a. Secara aritmetik

b. Secara grafis

1. Metode aritmetik

a. Metode penampang rata-rata

b. Metode penampang tengah-tengah

2. Metode grafik

a. Metode integrasi jeluk kecepatan.

b. Metode kecepatan kontur

B. Metode pelacak (juga disebut metode pengenceran). Metode ini didasarkan atas

penentuan derajat pengenceran oleh air yang mengalir terhadap suatu larutan

pelacak yang ditambahkan.

1. Metode injeksi dengan laju konstan

A. Kesimpulan

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa :

Faktor-faktor yang mempengaruhi volume total limpasan

a. Faktor-faktor iklim:

1. Banyaknya presipitasi

2. Banyaknya evapotranspirasi

24

b. Faktor-faktor DAS

1. Ukuran daerah aliran sungai

2. Tinggi tempat rata-rata daerah aliran sungai

Faktor-faktor agihan waktu limpasan

c. Faktor meteorologist

1. Presipitasi

2. Faktor-faktor meteorologist (radiasi matahari, suhu, kelembaban, kecepatan

angin, tekenan atmosfer).

d. Faktor-faktor daerah aliran sungai

1. Topografi

2. Geologi

3. Tipe tanah

4. Vegetasi

5. Jaringan drainase (urutan tatanan sungai dan kerapatan drainase).

e. Faktor-faktor manusiawi

1. Struktur hidrolik

2. Teknik-teknik pertanian

3. Urbanisasi

- Hidrograf adalah grafik yang menunjukkan keragaman aliran(dapat juga tinggi muka

air, kecepatan, beban sedimen, dan lain-lain).

- Pada proses aliransebagai hasil dari curah hujan yang diagihkan secara

seragam( dalam waktu dan luas)pada suatu tangkapan dapat dilakukan dalam 5

tahapan yaitu:

1. Periode tak hujan

2. Periode hujan awal

3. Kesimpulan hujan

4. Berhentinya hujan

5. Periode tak hujan yang baru

25

Soal-Soal

1.Jelaskan istilah di bawah ini :

a. limpasan

b. aliran murni

c. aliranpermukaan

d. aliranbawah permukaan

e. aliranpermukaan langsung

2. Sebutkan dan jelaskan factor-faktor yang mempengaruhi limpasan?

3. Sebutkan sumber-sumber air yang dapat memberikan masukan kepada aliran

sungai?

4. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan?

5. Sebutkan syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk tempat pengukuran aliran air?

26

6. Sebutkan syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk tempat pengukuran tinggi muka

air dan debit aliran?

7. Sebutkan jenis-jenis alat pengukur tinggi muka air, jelaskan kelebihan dan

kekurangan masing-masing?

8. Jelaskan cara mengukur kecepatan aliran, luas penampang basah, perimeter basah,

dan kemiringan aliran?

9. Jelaskan pengertian hidrograf?

10. Sebut dan jelaskan bentuk-bentuk hidrograf aliran?

27

DAFTAR PUSTAKA

1. Asdak. C. 2001. Hidrologi Dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah

Mada University

2. Seyhan. E. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Gadjah Mada University.

3. Soewarno. 2000. Hidrologi Operasional. PT Citra Aditya Bakti Bandung.

4. Soewarno. 1991. Hidrologi: Pengukuran dan Pengelolaan Data Aliran Sungai

(Hidrometri). Nova Bandung.

5. Wilson. 1990. Hidrologi Teknik. Penerbit ITB Bandung.

28