Date post: | 03-Mar-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | muchtar-lubis |
View: | 251 times |
Download: | 52 times |
of 30
HIDROLOGI REKAYASA LANJUT
Surface Runoff
(Aliran Permukaan/Limpasan permukaan),
Surface Runoff /Limpasan permukaan terjadi bila intensitas
hujan melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Surface runoff/
Limpasan yang terkumpul dalam jumlah besar akan
menghasilkan banjir. Video
Important runoff terms include:
Basin/DAS the area that drains to a single outlet point
Baseflow/Aliran pada musim kering the long-term supply that keeps water flowing in
streams
Infiltration/infiltrasi the downward movement of water through the soil surface
Percolation/perkolasi the movement of water within the soil profile
Surface runoff the movement of water across the soil surface to the stream channel
Interflow/aliran dalam tanah the relatively rapid movement of water beneath the soil surface to the stream channel
Runoff/aliran sometimes this is just the surface runoff, but it can refer to a
combination of surface runoff and interflow.
Infiltration rate/laju infiltrasi the amount of water able to enter the soil in a specified
time
Infiltration capacity/kapasitas infiltrasi the upper limit of the infiltration rate
Surface runoff/aliran permukaan equals the rainfall or snowmelt rate minus the
infiltration capacity.
Runoff is often defined as the portion of rainfall,
snowmelt, and/or irrigation water that runs over the
soil surface toward the stream rather than
infiltrating into the soil. It is sometimes called
surface runoff.
For some purposes however, the definition of
runoff also includes water which makes its way
relatively quickly to the stream channel just below
the surface. This is sometimes called interflow or
subsurface runoff, and together with surface runoff
makes up the volume of water that hydrologists
generally refer to as runoff.
Runoff is the most important component of flood
prediction.
The three soil water processes are:
oThe entry or infiltration of water into the soil
oThe transmission of water within the soil
oThe storage of water as soil water
Proses terjadinya Surface Run-off/Concept of Runoff processes
7
Pendekatan dalam Hidrologi Terapan
DAS input
output
t
Q
t
i
MODEL
Banyak pendekatan digunakan dalam hidrologi terapan. Hal ini dapat disamakan dengan model yang dapat melukiskan prototipe (dunia nyata).
Secara umum model dapat dikategorikan menjadi :
1. Material, adalah model fisik yang dapat dibagi lagi menjadi:
Iconic, merupakan penyederhanaan dari sistem hidrologi yang sesungguhnya, seperti Lysimeter, simulator hujan, pemodelan DAS,
Analog, merupakan pemodelan dengan dasar pengukuran menggunakan material yang berbeda dari prototipe, misalnya arus listrik untuk memodelkan aliran air.
2. Formal, adalah model matematik, yang dibagi lagi menjadi:
Teoritis, berdasarkan persamaan dasar yang berpengaruh
Konsuptual, antara teoritis dan empiris
Empiris, berdasarkan analisis data lapangan
9
Pendekatan dalam Hidrologi Terapan
Dalam hidrologi praktis dikenal 4 jenis model matematik :
1. Deterministik, diformulasikan berdasarkan hukum fisika atau
proses kimia, contoh penelusuran banjir kinematik,
2. Probabilistik (statistik atau stokastik), yang didasarkan atas
hukum kemungkinan (probabilitas), contoh probabilitas Gumbel,
3. Konseptual, penyederhanaan dari proses fisik, contoh tampungan
kaskade, model tangki,
4. Parametric, melukiskan proses hidrologi dengan persamaan
aljabar yang mengandung parameter yang harus dicari secara
empiris, contoh Rumus Rasional.
Contoh Probabilitas Gumbel
10
Pendekatan dalam Hidrologi Terapan
Model Hidrologi :
Lumped, dapat memodelkan variasi temporal tetapi tidak dapat memodelkan variasi spasial (ruang),
contoh : Unit Hidrograf
Distributed, dapat memodelkan variasi temporal maupun spasial, contoh analisis limpasan
permukaan menggunakan teknik penelusuran
banjir.
Contoh HBV Model
11
Aliran Permukaan, Banjir dan Skala DAS
Secara umum DAS Kecil adalah suatu DAS dimana limpasan
dapat dimodelkan dengan asumsi hujan konstan dalam ruang
dan waktu. DAS ini dapat dimodelkan dengan model empiris
seperti Metode Rasional.
DAS Menengah adalah suatu DAS dimana limpasan dapat
dimodelkan dengan asumsi hujan konstan dalam ruang dan
bervariasi dalam waktu. DAS ini dapat dimodelkan dengan Unit
Hidrograf.
DAS Besar adalah suatu DAS dimana limpasan hanya dapat
dimodelkan dengan asumsi hujan bervariasi dalam ruang
maupun waktu. DAS ini dimodelkan dengan Distributed Model.
Secara umum hal ini disarikan pada Gambar berikut :
Aliran Permukaan, Banjir dan Skala DAS
The Accounting Budget/Neraca Air
Inflow (I) Outflow (O) = Change in storage (S) or
I O = S
(Also called the continuity equation/conservation of mass.)
The amount of water in a particular location can be calculated in a general
sense by using an accounting budget approach. The volume of water at any
point in a hydrologic system can be viewed simply as the difference between
the inflow and outflow of the system and the resulting change of storage. In
other words, inflow minus outflow equals change in storage.
Hydrologists also call this the continuity equation or the conservation of mass.
Other more complex formula are also used in hydrology. These include
methods for estimating water velocity, movement of water through a stream
channel network, and movement of water through the soil, among other
physical processes.
HBV Model
Persamaa Water balance/Neraca Air
DAS/DPS
s = P (E+Et+Qg+Qs)
s = Perubahan air cadangan suatu DAS/DPS
P = Presipitasi/curah hujan
E = Evaporasi
Et = Evapotranspirasi
Qg = aliran air tanah keluar suatu DAS/DPS
Qs = Surface runoff/aliran permukaan keluar
DAS/DPS
15
1.Contoh soal
Dari kumpulan data hidrologi suatu DAS/DPS selama 40 tahun dengan luas 1000 km2, diketahui mempunyai
total curah hujan rata2 2500 mm/tahun. Apabila
diperkirakan besarnya evaporasi dan evapotranspirasi
sebesar 500 mm/tahun, aliran air tanah keluar DAS/DPS
diperkirakan 100 mm/tahun dan aliran permukaan keluar
DAS/DPS 1500 mm/tahun, hitung berapa juta m3
volume dari perubahan air cadangan rata-rata setiap
tahunnya.
Penyelesaian s = P (E+Et+Qg+Qs)
s = 2500 (500+100+1500) = 400 mm/tahun
Perubahan air cadangan :
s = (400 x 10-3 m)/tahun x 1000 (106 m2) = 400 juta m3/th
s = P (E+Et+I+Qs)
s = Perubahan air cadangan suatu DAS/DPS
P = Presipitasi/curah hujan
E = Evaporasi
Et = Evapotranspirasi
I = Besarnya infiltrasi
Qs = Surface runoff/aliran permukaan keluar DAS/DPS
Persamaan water balance yg berhubungan dengan air permukaan saja
Apabila untuk periode waktu tertentu dianggap
tidak ada perubahan air cadangan (s=0)
s = P (E+Et+I+Q)
Q = P L
L= Kehilangan air
P = Presipitasi/curah hujan
E = Evaporasi
Et = Evapotranspirasi
I = Besarnya infiltrasi
Q = Surface runoff/aliran permukaan keluar DAS/DPS
Aliran permukaan sama dengan besarnya curah hujan dikurangi
nilai kehilangan air
2Contoh soal Dari suatu DAS dengan luas 1000 km2, selama 30 tahun
telah dikumpulkan data curah hujan rata-rata sebesar
2000 mm/tahun, besarnya evaporasi dan
evapotranspirasi setiap tahunnya sebesar 600 mm, dan
tebal aliran permukaan 1200 mm/tahun. Apabila
perubahan air cadangan dianggap nol, hitung volume
infiltrasi rata-rata per tahun (m3)
Penyelesaian
s = P (E+Et+I+Q) =0 I = 2000-(600+1200) = 200 mm/th
Volume infiltrasi adalah :
I =(200 x 10-3 mm/tahun) x 1000 x 106 m2 ) = 200 juta
m3/tahun.
3 Contoh soal
Dari suatu DAS dengan luas 500 km2, berdasarkan data
yang dikumpulkan selama 25 tahun diketahui bahwa
tebal hujan rata2 2000 mm/tahun, diperkirakan
kehilangan air akibat evaporasi, evapotranspirasi dan
infiltrasi setebal 800 mm/tahun. Apabila perubahan air
cadangan dari air permukaan dan dari air tanah tidak
berpengaruh, hitung berapa m3/det rata2 besarnya aliran
permukaan
Q = P L
Q = 2000-800 = 1200 mm/tahun
3153600
10600
606024365
10500101200 36263 mx
xxx
mxxmx
Q = 19.02 m3/det
Water Balance Suatu kawasan
s = Am Ak
s = Perubahan air cadangan
Am = Air masuk
Ak = Air keluar
4 Contoh soal
Dari suatu kawasan perumahan dengan DPS seluas
60ha,Selama 40 menit telah terjadi hujan dengan
intensitas hujan 100 mm/jam dan menyebabkan
akumulasi aliran permukaan dengan volume 30.000 m3,
apabila penguapan dianggap nol, hitung tebal
perubahan air cadangan dalam cm
Penyelesaian
s = Am Ak
Volume air keluar adalah Ak = 30.000 m3
Volume air masuk adalah Am menitmjammmAm /
60
1.0/100
Selama 40 menit untuk kawasan perumahan seluas 60 ha
3424 104106040/60
1.0/100 mxmxmenitmjammmAm
Ds = Am Ak = 40.000- 30.000 = 10.000 m3
cmcmxmx
mDs 66.1100
1060
000.1024
3
Water Balance unt Waduk/reservoir
s = (Qi + Qg + P) (Qo + E + I)
s = Perubahan air cadangan waduk
Qi = Debit masuk
Qo = Debit keluar
P = Presipitasi
E = Evaporasi
I = Infiltrasi
5 Contoh Soal
Hitung volume total dan debit keluar dari suatu
waduk yang luasnya 10 km2, apabila selama 30
hari tinggi muka air waduk turun sebesar 100 cm
dan rata-rata debit masuk sebesar 25 m3/det.
Selama periode itu tidak terjadi hujan, aliran air
tanah dan infiltrasi dianggap nol
Penyelesaian Volume total dari debit masuk selama 30 hari:
Qi = 25 m3/det x 24 x 60 x 60 x 30 hari = 64.8 x 106 m3
s = (Qi + Qg + P) (Qo + E + I) Qg=0, P = 0, I=0, (selama 30 hari), maka
s = Qi (Qo + E )
Perubahan muka air waduk Pt = 100 cm = s + E Volume perubahan total untuk luas 10 km2 :
VPt = (100 x 10-2 m) x 10.106 m2 = 10.106 m3
Karena waduk mengalami penurun maka nilai VPt negatif atau
-V Pt = Qi Qo atau Qi = Qo - VPt atau Qo = Qi + VPt
Qo = 64.8 x 106 m3 + 10.106 m3 = 74.8 x 106 m3 /30 hari
Debit rata keluar waduk selama 30 hari :
Qo= 74.8 / ( 30 x 24 x 60 x 60 ) = 28.85 m3 /det
Kesimpulan
Dalam proses siklus hidrologi, proses terjadinya hubungan antara aliran air
kedalam (inflow) dan aliran air keluar
(outflow) di suatu daerah untuk suatu
periode tertentu disebut dengan Water
Balance/Water budget (Neraca Air)
Dengan konsep water balance, dapat di kembangkan atau dibuat Model Rainfall-
Runoff (Hujan-Limpasan)