pertemuan 14 hidrograf
DESCRIPTION
Pertemuan 14 Hidrograf. Matakuliah: S0634/Hidrologi dan Sumber Daya Air Tahun: 2006 Versi:. Learning Outcomes. Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa akan mampu : Mahasiswa dapat menghubungkan karakteristik aliran yang berupa muka air dan debit dengan waktu. Outline Materi. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
Pertemuan 14Hidrograf
Matakuliah : S0634/Hidrologi dan Sumber Daya Air
Tahun : 2006
Versi :
2
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
akan mampu :
• Mahasiswa dapat menghubungkan karakteristik aliran yang berupa muka air dan debit dengan waktu
3
Outline Materi
• Materi 1: Hidrograf Muka Air
• Materi 2: Hidrograf Debit
4
LIMPASAN DAN HIDROGRAF
RUNOFF CHANNEL PRECIPITATION
SURFACE RUNOFF
INTERFLOW
GROUNDWATER FLOW
DIRECT RUNOFF
5
Skema sungai perenial (perenial stream)
6
Skema sungai intermiten (intermitten streams)
7
Skema sungai epimeral (ephimeral streams)
8
PERKIRAAN LIMPASAN
1. SIFAT DAN TUJUAN PERANCANGAN SECARA UMUM.2. KEMAMPUAN, KETELITIAN, MODEL YANG TERSEDIA.3. KUALITAS DAN KUANTITAS DATA YANG TERSEDIA.4. KETERSEDIAAN SUMBERDAYA MANUSIA
CACHMENT SYSTEM
1. LINEAR TIME INVARIANT2. NON LINEAR TIME INVARIANT3. LINEAR TIME VARIANT4. NON LINEAR TIME VARIANT
9
HORTONIAN OVERLAND FLOW
hujan
infiltrasi(kehilangan)
limpasan permukaan
1. lengkung infiltrasi2. indeks PHI3. koefisien limpasan
10
LENGKUNG INFILTRASI f f f f eckt
0 0
INDEKS PHI (PHI INDEX)
indeks PHI
aliran dasar
hujan efektif =
limpasan langsung
11
PERSAMAAN RASIONAL
Q = 0,278 CIA
Waktu Konsentrasi (tc) (Pilgrim, Cordery, 1993) : waktu sejak hujan efektif terjadi sampai seluruh DAS menyumbangkan aliran di titik kontrol.
Kirpich : ct L S 3 97 0,77 0,385,
Pilgrim dan Cordery ct LA S 14 6 0,1 0,2,
12
Tiga kemungkinan yang terjadi :
1. Apabila lama hujan (duration) lebih pendek dari tc maka debit maksimum belum dapat terjadi.2. Apabila lama hujan sama dengan tc, maka debit maksimum terjadi pada saat tc dan waktu resesi juga sama dengan tc.3. Apabila lama hujan lebih panjang dari tc, maka debit maksimum terjadi pada saat tc, kemudian debit tetap selama selisih waktu antara lama hujan dan tc, dan waktu resesi sama dengan tc.
13
HIDROGRAF (hydrograph)
HUBUNGAN KARAKTERISTIK ANTARA SALAH SATU UNSURALIRAN DENGAN WAKTU ( merupakan tanggapan menyeluruh /integral response DAS terhadap masukan tertentu )
* hidrograf muka air (stage hydrograph)* hidrograf debit (discharge hydrograph)* hidrograf sedimen (sediment hydrograph)* hidrograf kecepatan (velocity hydrograph)* hidrograf polutan (polutant hydrograph)
14
sisi naik(rising limb)
puncak (crest)
sisi resesi(recession / depletion limb)
waktu (t)
HIDROGRAF
. .
15
SISI RESESI(single linear reservoir)
t
t
kQ Q 0
Edelman , van Dam
m
T
j mT
jT
mq T e f e q
1 1( )
16
Karakter khas sisi resesi
17
Beberapa cara pemisahan aliran dasar
A-D Straight line MethodA-B-D Fixed Base LengthA-B-C-D Variabla Slope Method
18
Linsley (1958) T A 0,2
dengan : T = waktu dalam hari A = luas DAS dalam mil persegi.
Sri Harto (1993)(kondisi di P. Jawa)
T L 0,25 70 001 3 1, ,
dengan : T = waktu, dalam jam L = panjang sungai utama, dalam km
19
SISTEM DAS( catchment system )
1. SISTEM LINEAR TIME INVARIANT
2. SISTEM LINEAR TIME VARIANT
3. SISTEM NONLINEAR TIME INVARIANT
4. SISTEM NONLINEAR TIME VARIANT
20
KONSEP TRANSLASI
R
tc
RA / tc
t (jam)
i
t
Q=m3/det
Transformasi hujan sesaat dengan konsep translasi
21
t ( jam)
Q (m3/det)
22
TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN TRANSLASI
dt
t ( jam)
i
i.dt.Am/ t
tc
i.A
23
TRANSFORMASI HUJAN MENERUS DENGAN KONSEP TRANSLASI
t ( jam)
i
t ( jam)
24
h0
Q0
t ( jam )
Transformasi hujan sesaat dengan konsep tampungan
25
KONSEP TAMPUNGAN ( STORAGE )
Q V
Qdt+Adh = 0
Ahdh Adh 0atau
hdh
dt
h ce t
0
apabila syarat batas t=0, nilai h = h0, maka c=h0
h h e
Q h A e
t
t
0
0
26
Transformasi hujan menerus dengan konsep tampungan
dt
t ( jam )
27
Transformasi hujan durasi (t) dengan konsep tampungan
t ( jam )
t ( jam )
28
HIDROGRAF SATUAN (UNIT HYDROGRAPH ) adalah hidrograf limpasan langsung (direct runoff hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan-efektif yang terjadi merata di seluruh DAS dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu tertentu.
ANDAIAN :1. Sistem LINEAR TIME INVARIANT2. Hujan terjadi merata di seluruh DAS (spatialy evenly distributed)3. Intensitas tetap dalam satu unit waktu (constant intensity).4. Hujan terjadi kapan pun tidak berpangaruh pada proses trans-
formasi (time invariant).5. Debit (hidrograf) berbanding lurus dengan hujan dan berlaku
asas superposisi (linear).6. Waktu resesi (dari akhir hujan sampai berakhirnya limpasan-
langsung) selalu tetap.
29
Transformasi dengan hidrograf-satuan
R1 R2 R3 X1 X2 X3 X4
Akibat R1Akibat R2Akibat R3
R1X1 R1X2 R1X3 R1X4R2X1 R2X2 R2X3 R2X4 R3X1 R3X2 R3X3 R3X4
A B C D E FHidrograf
30
HIDROGRAF SATUAN TERUKUR (observed unit hydrograph)
Persamaan polinomial 1. Diplih satu kasus hujan dan rekaman AWLR yang terkait.
(Sebaiknya dipilih Single Peaked Hydrograph).2. Ubah AWLR menjadi hidrograf dengan liku kalibrasi.3. Aliran dasar dipisahkan untuk memperoleh hidrograf-limpasan
langsung. Hujan efektif dapat ditetapkan.4. Hidrograf-satuan hipotetik ditetapkan, dengan misalnya debit
q1, q2, q3 dst. Jumlah ordinat diperkirakan dengan : n = nq - np + 1, dengan nq = jumlah ordinat hidrograf terukur dan np jumlah periode hujan.
5. Hidrograf limpasan langsung yang dihitung (computed) diperoleh dengan mengalikan hujan efektif dengan hidrograf satuan hipote- tik.
6. Hasil hitungan dibandingkan untuk memperoleh q1, q2, q3, dst.
31
Skema penurunan hidrograf-satuan terukur
masukkan
HS hipotetik
Hidrograf-limpasan-langsung terukur
bandingkan
32
CARA COLLINS
1 s/d 3 sama dengan cara sebelumnya4 Tetapkan hidrograf-satuan hipotetik dengan debit sebarang.5 Hitung hidrograf nya dengan semua hujan kecuali hujan maksimum.6. Hasil hitungan tsb adalah hidrograf limpasan langsung dengan hidrograf satuan hipotetik dan semua hujan dikurangi dengan hidrograf akibat hujan maksimum.7. Kurangkan hasil langkah (6) dari hidrograf limpasan langsung terukur, hasilnya adalah hidrograf yang ditimbulkan oleh hujan maksimum.8. Apabila hidrograf yang diperoleh dalam langkah (7) dikalikan dengan 1/Rmax, yang diperoleh adalah hidrograf-satuan yang baru.9. Apabila HS terakhir ini dibandingkan dengan HS sebelumnya berbeda banyak, langkah 5 dst diulangi dengan HS terakhir. Bila perbedaan kecil, HS terakhir adalah HA yang dicari.
33
CARA COLLINS
Hidrograf limpasan langsung terukur(HLLT)
Hidrograf satuan hipotetik (HSH)
kalikan(kecuali hujan max)
Kurangkan dari HLLTKalikan 1/Rmax
Bandingkan dg HSH
34
HIDROGRAF SATUAN SINTETIK
SNYDER (1938) p tt CC LLc0 3,
rp
tt
5 5,
p p pq C t 640
pR p R rt t t t 0 25,
pRp
pR
pR pp
pR
qC
t
q qt
t
640
35
Parameter HSS Gama I
1. Source Factor (SF) : Perbandingan antara panjang semua sungai tingkat I dan panjang semua sungai (semua tingkat)2. Sorce Frequency (SN) : Perbandingan antara jumlah segmen sungai tingkat I dengan jumlah segmen semua sungaio (semua tingkat).3. Faktor Lebar/ Width Factor (WF) adalah perbandingan antara lebar DAS diukur di titik di sungai berjarak 0,75 L dan di titik berjarak 0,25 L dari titik kontrol (sta hidrometri).4. Relative Upstream Area (RUA) : Perbandingan luas DAS sebelah hulu dan luas DAS.5. Symmetry Factor (SIM) merupakan parameter bentuk DAS = WF x RUA6. Joint Frequency (JN) jumlah pertemua semua sungai.7. Drainage Density (D) jumlah panjang sungai semua tingkat setiap satuan luas.
36
Penetapan tingkat sungai (stream order, Strahler, 1964)
1 1
1 2 1 12
3
3
1
13 3 1 1
1 2 3
2
1 3
37
Parameter Lebar WF ( Width Factor )
A
B
C
WU
WL
A ~ C = 0,75 LB ~ C = 0,25 LWF = WU/WL
38
C
UA
LA
RUA = UA / A
Parameter RUA (Relative Upstream Area)
UA
39
HSS GAMA I (Sri Harto, 1985)
DSFSA5617,0K
RUASNSTR4132,27TB
JNTRA1836,0QP
2775,1SIM0665,1SF100
L43,0TR
0452,00897,11446,01798,0
2574,07344,00986,01457,0
2381,04008,05886,0
3
10 4093 3 859 10 1 6985 106 2 134
, , . , .AA
SNQB A D0 4751 0 6444 0 9430, , ,
40
HSS GAMA I
QP
TB-1
TB
t p
t
KQ Q e
TR
41
UNIT HYDROGRPAHS DERIVED FROM DIFFERENT METHODS
42
THE GAMA II SYNTHETIC FLOW
QB
domain of the Gama I SUH
Qt=Qp.e-t / k
Qt= QB.e-t / kg2
Kg2 = 100 (16.5395+0.6578F7-17.0379SN-1.911D)0.5
domain of the Gama IISynthetic Flow
43
OBSERVED AND COMPUTED CUMULATIVE DAILY FLOWBY THE GAMA II SYNTHETIC FLOW
44
Perubahan Satuan
HS 2 mm / 2 jam x 0,5
HS 1 mm / 2 jam
45
S Curve
HS 2 mm / 2 jam
46
RAINFALL RETURN PERIOD vs FLOOD RETURN PERIOD
47
REGIONAL CHARACTERISTICS
ON THE ISLAND OF JAWABased on Index Flood Method :
AQ
7143.033.2100
7344.033.250
7600.033.225
3117.033.210
7366.033.2
466.1
4197.1
3692.1
268.1
1346.1
48
GRAPHICAL REPRESENTATIONOF THE INDEX FLOOD METHOD ON THE ISLAND OF JAWA
49
FLOOD DIRECT RELATIONSHIPON THE ISLAND OF JAWA
AQ
AQ
AQ
AQ
6579,0100
6764.050
7048.025
7398.010
4252.1
3794.1
3229.1
2387.1
50
T YEARS FLOOD vs AVERAGE FLOODS IN SOUTHERN SULAWESI