Proses: Pembacaan tinggi muka air (h à stage hydrograph) àlengkung debit (dialihkan) à debit sungai (Q à

5. HIDROGRAF

Hidrograf adalah hubungan antara debit/ aliran sungai dengan waktu (debit/aliran dari waktu

ke-waktu)

Proses: Pembacaan tinggi muka air (h _à stage hydrograph)

àlengkung debit (dialihkan) _à debit sungai (Q à

discharge hydrograph)

Hidrograf berubah setiap saat sesuai dengan masukan aliran. Komponen aliran sungai: 1. Limpasan Langsung (Runoff, Q_RO),

Q_s = Q_OF + Q_BF + Q_TF + Q_ROR

Waktu Pencapaian Jenis Aliran

mencapai Sungai (menjadi debit)

1. Limpasan langsung mencapai sungai dalam ukuran

pendek (detik ke jam)_à demikian terjadi hujan limpasan dapat langsung mencapai sungai,

2. Aliran antara mencapai sungai dalam ukuran jam

sampai bulan sesuai kemampuan perkolasi tanah (jenis tanah dan kemiringan),

3. Aliran dasar mencapai sungai dalam waktu bulan sampai

Klasifikasi sungai berdasar

sebarannilai debit tahunan

1. Perennial: sungai yang selalu mengalir

sepanjang tahun (baseflow lebih dominan dibanding runoff), tanpa dipengaruhi hujan pada saat itu.

2. Intermittent: sungai dengan baseflow yang

terbatas (satu waktu dalam satu tahun terdapat waktu tanpa aliran), dikarenakan permukaan air tanah berada di bawah dasar sungai.

3. Ephemeral: sungai tanpa kontribusi baseflow, sehingga mempunyai aliran hanya selama

1. Perennial Stream 2. Intermittent Stream

3. Ephemeral Stream

Sumber:

Faktor-faktor yang mempengaruhi

bentuk hidrograf:

1. Sifat Fisik CA: bentuk, ukuran, kemiringan, elevasi, dan kerapatan jaringan.

2. Sifat Resapan CA: luas tutup, land use, jenis tanah, dan detention ratio.

3. Sifat Sungai: kapasitas tampungan, tampang

sungai, kekasaran dinding, dan kemiringan sungai.

4. Sifat Iklim/Cuaca: tinggi hujan, durasi, intensitas, arah gerak hujan, evapotranspirasi, dan

Sumber: Subramanya, 1986

Effect of catchment shape on the hydrograph

Component of stream-flow hydrograph during a storm

Hujan Efektif

(hujan yang menghasilkan limpasan langsung)

Pernyataan matematis:

perbandingan antara volume hidrograf limpasan

langsung dengan luas CA.

Rumus:

A = luas CA,

Δ

_{t = time step, Q}

LL

= limpasan

Latihan 6.

Hujan durasi (Δ_{t) 4 jam berturutan sebesar 3,8}

dan 1,2 cm pada CA seluas 27 km2_{, menghasilkan}

aliran berturutan sebesar: 5; 13; 26; 21; 16; 12; 9; 7; 5; dan 5 m3/detik, dengan urutan waktu (jam):

Waktu Debit Q_Bf Q_LL

Hujan efektif = 0.0368 meter 3.68 cm

Hidrograf Satuan (Unit

Hydrograph)

Hidrograf Aliran suatu sungai pada titik terukur tertentu bersifat spesifik _à bila karakter CA dan

sifat hujan berbeda _à bentuk hidrograf akan berbeda.

Pada 2 CA atau lebih, bila karakter CA dan hujan sama/mirip _à hidrograf sama/mirip.

Dianalisis dengan metode Hidrograf Satuan _à berlaku pada CA ybs atau sama/mirip _à

Hidrograf Satuan (Unit

Hydrograph)

Hidrograf Satuan adalah hidrograf limpasan

langsung yang dihasilkan oleh satu satuan

hujan efektif tertentu dengan intensitas

konstan pada durasi tertentu.

§ hujan merata pada CA,

§ intensitas konstan sepanjang kejadian hujan, § satuan tertentu,dan

Anggapan dalam analisis

hidrograf satuan

a.

Hujan mempunyai intensitas konstan,

b.

Hujan merata di seluruh CA,

c.

Waktu dasar konstan,

d.

Limpasan langsung proporsional dengan hujan

efektif,

e.

CA tidak berubah (sesuai dengan saat

Jenis Hidrograf Satuan

§ Hidrograf Satuan Analitik (analytic unit

hydrograph),_à didasarkan pada karakter data hujan

dan aliran yang sinkronis untuk CA tertentu. § Hidrograf Satuan Sintetik (synthetic unit

hydrograph) _à didasarkan pada karakter CA _à

Snyder’s, Nakayasu, SCS, Gama I.

Hidrograf Satuan Analitik

Rumus Dasar (convolution)

dengan: Q_n = limpasan langsung, H_em = hujan efektif, U_n-m+1 = ordinat hidrograf satuan pada t

Berdasar jumlah hujan efektif

(m), UH dibagi dalam 2 jenis:

1.

Hidograf Satuan Tunggal (

simple unit

hydrograph

)

_à

hujan efektif hanya tunggal (m

= 1),

2.

Hidrograf Satuan Majemuk (

complex unit

hydrograph

)

_à

hujan efektif lebih dari satu (m

Urutan dalam analisis hidrograf

satuan

1. Dikumpulkan data hujan dan aliran (sinkronis), dan parameter CA,

2. Dipilih/dipisahkan hidrograf satu puncak (single peaked),

3. Dipisahkan limpasan langsung dengan aliran dasar,

4. Dihitung hujan efektif,

5. Diidentifikasi jumlah hujan efektif _à m=1 hidrograf satuan tunggal, m ≥ 2 hidograf satuan majemuk,

Pemisahan Aliran Dasar (Baseflow

Separation)

Latihan 7.

Daerah Tangkapan Kali Progo terukur di Kranggan

seluas 412 km2_{, tercatat debit sungai yang terjadi akibat}

hujan durasi 1 jam selama 3 jam berturutan sebesar 14,

12, dan 3 mm sebesar berturutan (Δ_{t = 1 jam) sebesar: 20,}

68, 53, 48, 42, 40, 36, 34, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24,

23, 23, 23, dan 25 m3_{/detik. Hitung dan Gambar hidrograf}

0

titik berat limpasan langsung

waktu QS Qbf QLL Ordinat

0 20 20.00 0.00 0.00 1 68 20.18 47.82 23.91 2 53 20.35 32.65 16.32 3 48 20.53 27.47 13.74 4 42 20.71 21.29 10.65 5 40 20.88 19.12 9.56

HE = 0.002001 meter 2 milimeter

Ф_indeks = 9

12

0

Hidrograf Aliran Sungai

Hidrograf Satuan Sintetik

(HSS)

Diturunkan/dikembangkan atas dasar karakter CA

à bersifat regional, hanya cocok diberlakukan pada CA yang sesuai (karakter/sifat) dengan hidrograf

satuan sintetik tersebut dikembangkan _à diberlakukan pada CA yang tidak punya data

aliran/hujan memadahi/tidak ada data. Dikembangkan lebih disebabkan oleh

Karakter CA yang diperlukan:

1.

Bentuk, ukuran, dan luas CA,

2.

Kemiringan CA atau sungai,

3.

Panjang sungai utama,

4.

Panjang dan jumlah anak-anak sungai,

5.

Titik berat CA,

1. HSS Snyder’s

Persamaan HSS Snyder’s

T_P = C_t (L.L_ca)0,3 _(jam),

Q_P = (2,78.C_p.A)/T_P (m3/detik), T_B = 3 + 0,125 T_P (hari).

Syarat: t_r = 0,18 T_{P à} untuk t_R ≠ t_r pers berubah: T_PR = T_P + 0,25 (t_R - t_r),

Q_PR = (2,78.Cp.A)/T_PR, T_BR = 3 + 0,125 T_PR,

w₅₀ = 5,87/q1,08_{; w}

K Jali terukur di Winong

CA

L_ca

Deskripsi simbol:

T_P = time to peak;

C_t dan C_p = koefisien empirik;

L = panjang sungai utama (km);

L_ca = panjang sungai utama dari outlet sampai titik yang paling dekat dengan pusat CA

(tegak lurus);

Q_P = puncak hidrograf;

A = luas CA;

T_B = waktu dasar hidrograf;

t_R = durasi hujan hidrograf;

2. HSS Gama I

TR

TB _{T (jam)}

Q, m3_{/deti k}

Qp

Persamaan HSS Gama I

Deskripsi simbol:

SF = faktor sumber, perbandingan antara jumlah panjang sungai-sungai tingkat satu dengan jumlah panjang sungai semua tingkat,

SN = frekwensi sumber, perbandingan jumlah pangsa sungai tingkat satu dengan pangsa sungai di semua tingkat,

WF = faktor lebar, perbandingan antara lebar CA yang diukur di titik sungai yang berjarak 0,75 L dengan lebar CA yang diukur di titik sungai yang berjarak 0,25 L terhadap titik kontrol CA,

RUA = luas relatif CA hulu, perbandingan antara luas CA di sebelah hulu garis yang ditarik tegak lurus garis hubung antara titik kontrol dengan titik yang terdekat dengan pusat CA dengan luas seluruhnya,

SIM = faktor simetri, perkalian antara WF dengan RUA,

JN = jumlah pertemuan sungai, jumlah semua pertemuan sungai di dalam CA,

D = kerapatan jaringan kuras, perbandingan antara jumlah panjang sungai di semua tingkat dengan luas CA,

S = kemiringan sungai utama,

3. HSS Nakayasu

Qp

0.3 Qp

0.09 Qp

Tp T0.3 1.5 T_0.3

Qp

2.4

Persamaan HSS Nakayasu:

For rising limb:

L < 15 km, t = 0.21 L0.7_, L > 15 km, t = 0.4 + 0.058L

T_0.3 = α tg, with α is between 1.5 to 3

§

For decreasing limb:

Qt > 0.3 Qp: _à

Qt = Qp.0.3((1-Tp)/T_0.3)

0.3 Qp > Qt >0.09 Qp: _à

Qt = Qp. 0.3((1-Tp+ 0.5T_0.3)/ 1.5T_0.3)

0.09 Qp > Qt: _à

Hidrograf satuan turunan

Hidrograf satuan durasi t, diturunkan/

dikembangkan menjadi durasi nt (durasi lebih

panjang) atau t/n (durasi lebih pendek).

Dihitung dengan cara:

SUPERPOSISI

_(untuk

durasi lebih panjang) atau

LENGKUNG-S

Hidrograh satuan durasi 12-jam yang dikembangkan dari hidrograf satuan 4-jam (cara superposisi)

Sumber:

Sumber: Subramanya, 1986

Latihan 8.

A basin has 400 sq.km of area, L = 35 km and L_ca = 10 km. Assuming c_t = 1.5 and c_p = 0.7 develop a 3-h synthetic unit hydrograph for this basin using

A B C

0 0 0 0.00

4 20 0 20 6.67

8 80 20 0 100 33.33

12 130 80 20 230 76.67

16 150 130 80 360 120.00

20 130 150 130 410 136.67

24 90 130 150 370 123.33

28 52 90 130 272 90.67

Analisis Superposisi Hidrograf Satuan

Hidograf Satuan 4-jam diturunkan menjadi Hidrograf Satuan 12-jam

digeser 4 jam digeser 8 jam

Ordinat HS 12-jam

DRH

waktu (jam)

Analisis HS Superposisi

0 0 0 0 0.00

4 20 0 20 20 6.67

8 80 20 100 100 33.33

12 130 100 230 0 230 76.67

16 150 230 380 20 360 120.00

20 130 380 510 100 410 136.67

24 90 510 600 230 370 123.33

28 52 600 652 380 272 90.67

Metode Kurva S

Hidragraf Satuan 4-jam diturunkan menjadi Hidrograf Satuan 12-jam

Ordinat Kurva-S digeser 12-jam

(S_b) Ordinat

HS 4-jam (SA - SB)

0 0 0 0 0.00 12 130 100 230 161 69 138.00 14 146 161 307 230 77 154.00 16 150 230 380 307 73 146.00 18 142 307 449 380 69 138.00 20 130 380 510 449 61 122.00 22 112 449 561 510 51 102.00 24 90 510 600 561 39 78.00

Metode Kurva S

Hidragraf Satuan 4-jam diturunkan menjadi Hidrograf Satuan 2-jam

Ordinat Kurva-S digeser 2-jam

(S_b)

(SA - SB)

HS TURUNAN METODE KURVA-S