REKAYASA HIDROLOGI II PENDAHULUAN TIK Review Analisis Hidrologi Dasar 1
ILMU HIDROLOGI Ilmu Hidrologi di dunia sebenarnya telah ada sejak orang mulai mempertanyakan dari mana asal mula air yang berada disekelilingnya, baik dari bentuk mata air, selokan, sungai, danau, rawa maupun air yang berada dalam tanah dan dalam tumbuh-tumbuhan. APLIKASI ILMU HIDROLOGI Aplikasi dari ilmu hidrologi dapat dilihat pada perencanaan dan perancangan bangunan hidraulik, ketersediaan air, pengelolaan dan pengolahan air limbah, irigasi, drainasi, tenaga air, penahan banjir, navigasi, pengelolaan erosi dan sedimentasi, e kontrol o kadar garam, pencemaran air, perlindungan kehidupan ikan dan kehidupan lainnya. 2
Ilmu Hidrologi Ilmu hidrologi diterapkan untuk keperluan perencanaan, perancangan maupun operasi bangunan air seperti: bangunan dan jaringan saluran irigasi, fasilitas drainase, bangunan untuk pengendalian banjir, jaringan suplai air minum, bangunan untuk fasilitas pengolahan dan pembuangan air limbah, pembangkit listrik tenaga air (PLTA), bangunan untuk fasilitas navigasi, dam untuk pengendalian erosi dan sedimentasi. Siklus Hidrologi recharge air permukaan aliran air tanah lapisan kedap air 3
Diagram-blok sistem hidrologi global Hujan Penguapan Air di Atmosfire Intersepsi + + + Transpirasi Air Permukaan Aliran Langsung Limpasan Langsung Limpasan di sistem sungai dan laut Air dalam Tanah Infiltrasi Aliran Antara + + + Simpanan Air Tanah Aliran bawah Tanah Ketergantungan Antar Unsur Masukan Sistem Keluaran Ketidakpastian (Uncertainties) Ketidaktelitian (Inaccuracies) Sifat Alami (natural characteristics) : fisik, topografi Sifat Antropologi (anthropogenic/ human relatied characteristics) : tata guna lahan 4
Neraca Air Masukan (I) SISTEM Keluaran (O) Persamaan Neraca Air I = O ± S dengan : I = masukan (inflow), O = keluaran (outflow), S = perubahan tampungan (change of storage) Peran Ilmu Hidrologi Informasi hidrologi gyang disajikan harus merupakan informasi yang optimal yang dapat diperoleh dan bersifat mewakili (representative). Untuk dapat menyajikan informasi yang optimal maka analisis terhadap data hidrologi yang tersedia harus dilakukan dengan prinsip : 1 menggunakan cara (method) terbaik yang tersedia 1. menggunakan cara (method) terbaik yang tersedia, dan urutan (procedure) yang benar meskipun mungkin data yang tersedia sangat kurang atau tidak tersedia sama sekali, dan 2. memanfaatkan data sebanyak mungkin. 5
Urutan Analisis Analisis Kesalahan Analisis Hujan Penguapan Infiltasi Hidrometri Limpasan dan Hidrograf Penelusuran aliran Analisis Frekuensi Kriteria Rancangan Analisis Kesalahan Jaringan stasiun hujan Kelengkapan data hujan Panjang data hujan Kepanggahan (konsistensi) Data hidrometri Cara analisis 6
Analisis Hujan Pemeriksaan terhadap kelengkapan data dengan uji data hujan yang hilang Pengujian kepanggahan data hujan Perata-rataan hujan untuk memperoleh besaran hujan DAS Agihan hujan jam-jaman j (hourly l rainfall) Hubungan antara kedalaman hujan, luas DPS dan lama hujan (depth-area-duration) Penguapan Dalam analisis debit tinggi tidak diperlukan Dalam analisis debit tinggi tidak diperlukan data penguapan, sedangkan untuk analisis debit rendah diperlukan data penguapan karena merupakan analisis yang membutuhkan waktu panjang 7
Infiltrasi Hampir semua analisis hidrologi memerlukan informasi infiltrasi, yang secara teoritik sudah cukup banyak pendekatan yang dilakukan untuk menghitung laju infiltrasi Hidrometri Hidrometri secara umum diartikan sebagai ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran air. Yang perlu diperhatikan dalam hidrometri : Stasiun hidrometri Alat ukur tinggi muka air Pengukuran debit Liku kalibrasi (rating curve) Q = A (H + H)B 8
Limpasan dan hidrograf Limpasan permukaan (surface runoff) merupakan komponen aliran yang besarnya adalah besaran hujan dikurangi besaran infiltrasi. Hidrograf ditakrifkan secara umum sebagai variabilitas salah satu unsur aliran sebagai fungsi waktu di satu titik kontrol. 1 2B Hujan titik AWLR 2A Rating curve Hujan DAS Peta Hidrograf Topografi Analisis frekuensi Hujan rancangan Parameter DAS Distribusi hujan jam-jaman Distribusi hujan jam-jaman Hidrograf satuan sintetik Hidrograf satuan analitis Hidrograf banjir rancangan 9
Analisis Frekuensi Pada perencanaan dan perancangan bangunan air, diperlukan besaran hujan atau debit yang akan digunakan sebagai besaran rancangan (design value) Penelusuran Aliran Penelusuran diperlukan bila data aliran di Penelusuran diperlukan bila data aliran di suatu tempat tertentu tidak diperoleh. Penelusuran aliran (stream routing) adalah cara (program, analisis) matematika untuk melacak aliran melalui sistem hidrologi 10
Kriteria Rancangan Berbagai jenis bangunan hidraulik mempunyai patokan rancangan (design criteria) yang berbeda-beda BESARAN RANCANGAN Bangunan Fungsi Besaran Rancangan Pertimbangan Jembatan Prasarana transportasi 1. Debit banjir maks. 1. Jenis dan keku-atan 2. Tinggi muka air banjir struktur tiang maks. 2. Elevasi dasar jembatan 3. Debit dominan 3. Fondasi jembatan Saluran drainasi Tanggul banjir Bendung irigasi Mencegah genangan air yang melebihi toleransi Mencegah luapan air dari alur sungai Menaikkan muka air sungai agar dapat dialirkan ke lahan irigasi melalui saluran irigasi 1. Intensitas hujan maks. 2. Time of concentration 1. Hidrograf banjir (vol. & debit puncak) 2. Tinggi muka air banjir maksimum 1. Debit banjir maksimum 2. Elevasi muka air banjir maksimum 3. Debit andalan 1. Debit maksimum dan kapasitas saluran 2. Dimensi dan kemiringan saluran 1. Posisi dan tinggi tanggul ekonomis 2. Evaluasi kerugian akibat banjir 1. Elevasi tanggul banjir 2. Dimensi lantai bawah 3. Potensi peman-faatan air 4. Kapasitas saluran primer 11
Tahapan Analisis Hidrologi Banjir Rancangan Kasus Output Data tersedia Tahapan analisis 1 Debit puncak Debit banjir maks. tahunan Analisis frekuensi data debit 2 Debit puncak Hujan harian dan karakteristik daerah tangkapan hujan 3 Debit puncak Hujan jam-jaman, hidrograf banjir dan karakteristik DAS 4 Hidrograf banjir Hujan jam-jaman, karakteristik DAS, tidak ada data hidrograf banjir 5 Hidrograf banjir Hujan jam-jaman dan hidrograf banjir 6 Hidrograf banjir Hujan jam-jaman, hidrograf banjir dan karakteristik DAS Analisis frekuensi data hujan dan pengalihragaman hujan-aliran (Rational method) Analisis frekuensi data hujan dan pengalihragaman hujan-aliran (Unit hydrograph atau Rainfall -runoff model) Analisis frekuensi data hujan dan pengalihragaman hujan-aliran (Synthetic unit hydrograph) Analisis frekuensi data hujan dan pengalihragaman hujan-aliran (Unit hydrograph) Analisis frekuensi data hujan dan pengalihragaman hujan-aliran (Unit hydrograph atau Rainfall -runoff model) 12