PERHITUNGAN DEBIT BANJIR METODE RASIONAL

on
PERHITUNGAN DEBIT BANJIR
METODE RASIONAL



PARAMETER METODE RASIONAL

Metode rasional banyak digunakan untuk memeperkirakan debit puncak yang ditimbulkan oleh hujan deras pada daerah tangkapan (DAS) kecil. Beberapa ahli memandang bahwa luas DAS kurang dari 2,5 km2 dapat dianggap sebagai DAS kecil. Pemakaian Metode rasional sangat sederhana, dan sering digunakan dalam perencanaan drainase perkotaaan. Beberapa parameter yang diperhitungkan adalah:
1.  Luas Daerah Aliran Sungai (A)
2.  Koefisien Limpasan (C)
3.  Koefisien Penyebaran Hujan (β)
4.  Koefisien Nilai Tampungan (Cs)
5.  Intensitas Hujan (mm/jam)
Persamaan metode rasional pada umumnya adalah sebagai berikut :
Q = 0,278 C . I . A  .......................................................................................(1)
Dimana pada banyak studi nilai C akan terdiri pada banyak faktor diantaranya :
 Tabel 1 Nilai Koefisien Limpasan untuk berbagai kawasan
Sumber : Triadmojo, (2008)

Bila suatu area limpasan terdiri dari berbagai jenis kawasan maka nilai C :


.....................................................................................(2)
  
1.     Studi Kasus
Berapakah perbedaan besar air limpasan permukaan yang terjadi pada catchment area Sungai Kladuan tahun 1996 dan catchment area Sungai Kladuan tahun 2013 di dalam kawasan?
2.     Luas Daerah Aliran Sungai ( A )
          Luas daerah aliran Sungai Kladuan dihitung dengan menggunakan Software Autocad. Peta tata guna lahan tahun 1996 diolah berdasarkan peta rupabumi  digital Indonesia yang diterbitkan oleh Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan Nasional (BAKOSURTANAL), sedangkan peta tata guna lahan tahun 2013 berdasarkan pengamatan dari Google Earth. Hasil pengolahan peta tata guna lahan ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1. Peta Tata Guna Lahan Pada DAS Kladuan 1996

Gambar 2. Peta Tata Guna Lahan Pada DAS Kladuan 2013



  Kemudian dari kedua gambar tersebut didapat luasan masing-masing seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2 dan Tabel 3

Tabel 2. Luas Daerah Aliran Sungai Kladuan Tahun 1996
Tipe DAS
Luas DAS (km²)
Pemukiman
3,9328
Sawah Irigasi
5,9556
Perkebunan
0,5612
Tanah kosong
0,0111
Jalan
0,4793
Total
10,94


Tabel 3.  Luas Daerah Aliran Sungai Kladuan Tahun 2013
Tipe DAS
Luas DAS (km²)
Pemukiman
4,9730
Sawah Irigasi
4,9122
Perkebunan
0,3479
Tanah kosong
0,0250
Jalan
0,6819
Total
10,94

2.     Koefisien Limpasan ( C )
          Jenis kawasan tangkapan untuk daerah aliran Sungai Kladuan tahun 1996 dan tahun 2013 terdiri dari pemukiman, jalan, sawah irigasi, perkebunan dan tanah kosong. Nilai koefisien limpasan ( C ) didapat    dari Tabel 1, kemudian  dihitung dengan rumus sebagai berikut.

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


Sebagai contoh, perhitungan koefisien Limpasan Pemukiman .



Tabel 4. Koefisien Limpasan Sungai Kladuan Tahun 1996
Tipe DAS
Cj
Luas (km²)
C x A
(4) = (2)x(3)
(1)
(2)
(3)
Pemukiman
0,6
3,9328
2,360
Sawah Irigasi
0,2
5,9556
1,191
Perkebunan
0,5
0,5612
0,281
Tanah Kosong
0,2
0,0111
0,002
Jalan
 0,9
0,4793
0,431




Total
10,94
4,265
Nilai Koefisien
0,3900

Tabel 5. Koefisien Limpasan Sungai Kladuan Tahun 2013

Tipe DAS
Cj
Luas (km²)
C x A
(1)
(2)
(3)
(4) = (2)x(3)
Pemukiman
0,6
4,9730
2,984
Sawah Irigasi
0,2
4,9122
0,982
Perkebunan
0,5
0,3479
0,174
Tanah kosong
0,2
0,0250
0,005
Jalan
0,9 
0,6819
0,614


Total
10,94
4,759
Nilai Koefisien
0,4350


3.           Koefisien Penyebaran Hujan (β)



Tabel 6. Koefisien Penyebaran Hujan
Luasan Area ( Km2 )
β
≤ 4
1
5
0,995
10
0,980
15
0,955
20
0,920
25
0,875
30
0,820
50
0,500

          Dengan melihat Tabel 6. Koefisien penyebaran hujan, maka dengan menggunakan interpolasi didapat nilai koefisien penyebaran hujan bila luas DAS = 10,94 km2 adalah sebesar 0,975.

4.     Koefisien Nilai Tampungan (Cs)

a.     Waktu Konsentrasi (tc)

          Waktu Konsentrasi ini terdiri dari, waktu aliran air mengalir di permukaan tanah (over flow) yang menuju saluran terdekat (tcs) ditambah dengan waktu aliran air mengalir di dalam sungai hingga ke outlet.
          tcs dipengaruhi banyak faktor diantaranya adalah jarak tempuh aliran, kemiringan muka tanah, lekukan tanah, lapis penutup tanah, intensitas hujan dan infiltrasi tanah.
Karena sungai Kladuan memiliki kemiringan yang tidak merata, maka Sungai Kladuan dibagi menjadi beberapa segmen kemiringan, dalam studi ini diambil 8 segmen. Berdasarkan pengamatan kontur pada peta Rupabumi didapat data sebagai berikut (Lihat Tabel 7).
Tabel 7. Nilai Beda Tinggi Pada Tiap Potongan
Potongan
Jarak
L (km)
ΔH (m)
1
0,86
37,5
2
1,47
50
3
1,25
50
4
1,51
50
5
1,56
50
6
2,25
50
7
2,54
50
8
0,93
11,91
          Kemudian dilanjutkan Perhitungan nilai tc, hasil perhitungan pada potongan adalah sebagai berikut.

Hasil perhitungan dari semua potongan dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Perhitungan Waktu Konsentrasi Sungai Kladuan
Potongan
ΔH (m)
L (km)
tc
1
37,5
0,855
0,196
2
50
1,472
0,328
3
50
1,246
0,271
4
50
1,508
0,338
5
50
1,564
0,352
6
50
2,245
0,535
7
50
2,538
0,616
8
11,91
0,927
0,335

tctotal  =  tc1 + tc2 + tc3 + tc4 + tc5 + tc6 + tc7 + tc8

         = 0,196+0,328+0,271+0,338+0,352+0,535+0,616+0,335
         = 2,971 jam = 178,281 menit
b.     Menghitung Waktu Aliran (tcc)
Waktu aliran air dari hulu sungai menuju outlet dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
tc   = tcs +tcc

 tcc  = tc - tcs

         Nilai tcs merupakan titik terjauh dari sistem DAS menuju sungai Kladuan, dimana berdasarkan pengukuran peta berjarak antara 0,25 – 0,75 Km, berdasarkan nilai tersebut diasumsikan tcs = 10 menit, contoh hasil perhitungan pada potongan 1 adalah sebagai berikut.

 tcc = tc - tcs = 

tcc = 2,971- 0,167 = 2,805 jam

 Faktor tampungan ( Cs ) untuk daerah aliran Sungai Kladuan adalah.

          

5.     Menghitung Besar Aliran Limpasan Permukaan
Setelah semua parameter dalam perhitungan  sudah ditemukan, kemudian dilakukan perhitungan besarnya debit limpasan permukaan.
 Contoh perhitungan air limpasan permukaan pada tahun 1996 untuk periode ulang 2, 5 dan 10 tahun adalah sebagai berikut.
Untuk periode ulang 2 tahun
Q2      =  (1/3,6). 0,975 . 0,6794 . 0,390 . 58,214 . 10,94   
          = 45,683 m3/det
Untuk periode ulang 5 tahun
Q5      =  (1/3,6). 0,975 . 0,6794 . 0,390 . 85,285 . 10,94   
          = 65,357 m3/det
Untuk periode ulang 10 tahun
Q10     = (1/3,6). 0,975 . 0,6794 . 0,390 . 102,927  . 10,94
           = 80,771 m3/det
Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan hingga periode ulang 100 tahun. Hasil keseluruhan untuk tahun 1996 dan tahun 2013 kemudian dapat dilihat pada Tabel 9 dan Tabel 10
Tabel 9. Debit Limpasan DAS Kladuan 1996
Kala Ulang
Koefisien Penyebaran Hujan
Koefisien nilai tampungan
Koefisen run off
Curah Hujan
Luas DAS
Debit
(T)
(β)
(Cs)
(C)
(I)
(A)
(Q)
2
0,975
0,6794
0,390
58,214
10,940
45,683
5
0,975
0,6794
0,390
83,285
10,940
65,357
10
0,975
0,6794
0,390
102,927
10,940
80,771
25
0,975
0,6794
0,390
131,601
10,940
103,273
50
0,975
0,6794
0,390
155,906
10,940
122,345
100
0,975
0,6794
0,390
182,969
10,940
143,582

 Tabel 10. Debit Limpasan DAS Kladuan 2013
Kala Ulang
Koefisien Penyebaran Hujan
Koefisien nilai tampungan
Koefisen run off
Curah Hujan
Luas DAS
Debit
(T)
(β)
(Cs)
(C)
(I)
(A)
(Q)
2
0,975
0,6794
0,435
58,214
10,940
50,973
5
0,975
0,6794
0,435
83,285
10,940
72,926
10
0,975
0,6794
0,435
102,927
10,940
90,125
25
0,975
0,6794
0,435
131,601
10,940
115,233
50
0,975
0,6794
0,435
155,906
10,940
136,514
100
0,975
0,6794
0,435
182,969
10,940
160,211


 PEMBAHASAN
          Dari semua hasil perhitungan dapat dibuat rekapitulasi sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 9 dan Tabel 10
Tabel 11 Hasil Perhitungan Debit Limpasan Hujan Metode Rasional
Tahun
Debit limpasan (m3/detik)
1996
2013
2
45,683
50,973
5
65,357
72,926
10
80,771
90,125
25
103,273
115,233
50
122,345
136,514
100
143,582
160,211

          Dari Tabel 11 didapat kesimpulan bahwasannya terjadi kenaikan debit dari tahun 1996 ke tahun 2013, hal itu tentunya disebabkan akibat perubahan tata guna lahan. Dari data Tabel 11 kemudian dapat dibuat grafik perbandingan debit limpasan antara tahun 1996 dengan debit limpasan tahun 2013
Gambar 3. Grafik Perbandingan Debit Limpasan Maksimum

Comments

Post a Comment