Hidrograf Banjir

Pengertian umum hidrograf

Grafik yang menunjukkan hubungan antar unsur-unsur aliran
dengan waktu
Unsur aliran : tinggi aliran, debit aliran
Macam hidrograf berdasarkan tinggi aliran:
a.Stage hidrograf
b.Discharge hidrograf
hidrograf
Macam hidrograf berdasarkan kejadiannya:
a.Hidrograf Kontinyu
b.Hidrograf Banjir/ sesaat

Siklus hidrologi
Berdasarkan siklus hidrologi, Aliran yang
terukur di sungai terdiri dari unsur unsur =
a.Limpasan permukaan
b.Interflow
c. Aliran dasar
d. Hujan yang jatuh di sungai

Unsur pembentuk hidrograf

Hidrograf adalah hasil tranformasi dari

masukan berupa hujan yang terjadi pada
suatu DPS menjadi aliran

Sistem DPS

Input
(hujan)

Luas
Tata guna lahan
Kemiringan
Bentuk
Kerapatan jaringan kuras
Geologi

Output
(hidrograf)

3 kelompok sungai
(hidrograf kontinyu)
Sungai Ephemeral
Sungai yang mengalir hanya pada saat ada hujan saja, karena air
tanahnya selalu berada di bawah dasar sungai

Sungai Intermitten
Sungai yang mengalir selama musim hujan dan tidak mengalir selama
musim kering (kecuali bila ada hujan) karena muka air tanah akan
berada di bawah dasar sungai pada waktu musim kering.

Sungai Perenial
Sungai yang selalu mengalir sepanjang tahun, disebabkan oleh muka
air tanah yang tidak pernah berada di bawah dasar sungai

Bagian bagian hidrograf banjir

Q (m3/dtk)

Qp

A. Sisi naik / rising limb

B. Puncak
C. Sisi Resesi

Base flow/
aliran dasar
t (jam)
tp

Diagram alir penurunan dan

pemakaian hidrograf banjir
Data hujan

Kepanggahan
dan pengisian
data yang hilang

Data DPS

Pilih data hujan

Data debit

Pilih hidrograf banjir

Hujan rata-rata DPS

Analisis
frekuensi

HIDROGRAF SATUAN
Cara polinomial dan
collins

HIDROGRAF SATUAN SINTETIK

HSS snyder,Gama I, Nakayasu

Distribusi hujan
jam-jaman

Operasi perkalian
dan
superposisi/HLL

Operasi perkalian
dan
superposisi/HLL

Penambahan base flow

Penambahan base flow

Hidrograf banjir berdasarkan kala ulang hujan tertentu

Penurunan hidrograf
Hidrograf satuan
Hidrograf satuan sintetik

Hidrograf satuan
Adalah : hidrograf limpasan langsung yang
dihasilkan oleh hujan efektif yang terjadi merata di
seluruh DPS dengan intensitas tetap dalam satuan
waktu tertentu
Untuk memudahkan pemakaian umumnya
hidrograf satuan ditakrifkan untuk hujan 1mm/jam
a. Hidrograf limpasan langsung
b. Hujan efektif

Hidrograf Limpasan langsung

Merupakan hidrograf hasil pemisahan dari
baseflow (air tanah)
Q (m3/dtk)
Qp

Limpasan langsung =
interflow + limpasan permukaan
Base flow/
aliran dasar
t (jam)
tp

Pemisahan hidrograf

Straight line method

Fixed base length
Variable slope methods

Straight Line Method

Yaitu:
Dengan cara menghubungkan garis dimana mulai
adanya aliran permukaan (titik A) sampai
berakhirnya aliran permukaan (titik B)
Titik B adalah penggal garis lurus terbawah dari
penggambaran sisi resesi di kertas semilog dengan
sumbu tegak (Q) dalam skala log

Fixed Base Length

Yaitu dengan cara meneruskan kecenderungan
garis base flow ( titik A) sampai memotong garis
vertikal titik puncak (titik C).Titik C dihubungkan
dengan titik D dengan panjang jarak horizontal
titik C-D= N
0,2

NA

Dengan :
N = waktu, dalam hari
A = Luas DPS (mil2)

Variable Slope Method

Yaitu dengan cara meneruskan garis kecenderungan
baseflow sebelum terjadinya aliran permukaan (titik A)
sampai memotong garis vertikal titik puncak (titik C),
lalu dari titik B(titik berakhirnya aliran permukaan)
diproyeksikan ke belakang sampai memotong garis
vertikal dimana sisi turun dimulai (titik infleksi E)
kemudian antara titik C dan F dihubungkan.
Titik E adalah penggal garis lurus pertamaa dari
penggambaran sisi resesi di kertas semilog dengan
sumbu tegak (Q) dalam skala log.

Penggambaran 3 metode
Q (m3/dtk)

N
Qp

Metode 1 mengikuti garis A-B

Metode 2 mengikuti A-C-D
Metode 3 mengikuti A-C-F-B

F
A

D
B

C
t (jam)

Hujan Efektif
Hujan yang terjadi di DPS dikurangi dengan jumlah hujan
yang hilang (misal: infiltrasi, penguapan)
Salah satu cara untuk mengetahui jumlah hujan efektif
didekati dengan metode (phi) indeks
Cara mencari (phi) indeks adalah dengan
membandingkan volume hujan yang terjadi di DPS dengan
volume hidrograf limpasan langsung seingga didapat :
Volume hidrograf limpasan langsung = volume hujan efektif

Diagram penentuan (phi) indeks

Tinggi hujan (mm)

Volume II
indeks
0 1

Volume I = volume II

Jam ke

Volume I

Debit (m3/dtk)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jam ke

Prinsip-prinsip hidrograf satuan

1. Waktu dasar sama
2. Prinsip proporsional antara aliran/hujan
efektif
3. Prinsip superposisi

Penurunan hidrograf satuan

Cara penyelesaian persamaan Polinomial

1.
2.
3.
4.

5.

Prosedur :
Dipilih kasus hujan dan rekaman AWLR yang terkait. Selanjutnya
ditetapkan hidrografnya dengan cara liku kalibrasi
Dihitung hidrograf limpasan langsung diperoleh dengan
memisahkan aliran dasar dari hidrograf tersebut
Menetapkan hujan mangkus misal dengan cara phi indeks
Hidrograf satuan hipotetik ditetapkan dengan ordinatnya masingmasing q1, q2,,qn. Jumlah ordinat dapat diperkirakan dengan
rumus n=nq-np+1 dengan nq = jumlah ordinat terukur dan np =
jumlah periode hujan jam-jaman
Hidrograf limpasan langsung yang dihitung diperoleh dengan
mengalikan hujan dengan hidrograf satuan hipotetik dengan prinsip
superposisi.

Hujan R1 menghasilkan hidrograf R1q1 R1q2 R1q3R1qn

Hujan R2 menghasilkan hidrograf
R2q1 R2q2 R2q3R2qn
Hujan R3 menghasilkan hidrograf
R3q1 R3q2 R3q3R3qn
A

D ..dst

5. Hasil hitungan selanjutnya dibandingkan dengan hidrograf limpasan

langsung terukur untuk mendapatkan besaran-besaran q1, q2, ..qn
A=
B=
C=
dst

R1q1
R1q2 + R2q1
R1q3 + R2q2 + R3q1

= x1q1 =
= x2q2 =..
= x3.q3 = ..

Lebih jelas dapat dilihat pada diagram

Diagram perhitungan
Penyelesaian persamaan polinomial
Tinggi hujan (mm)

R1

R2

Masukan

R3

Jam ke

0 1 2 3

Debit (m3/dtk)

Debit (m3/dtk)

x1
x1

x2

x2
x3

Hidrograf satuan hipotetik

x3

x4 x5

Jam ke

Persamaan
Jam ke

Kelemahan cara polinomial

Persamaan persamaan yang diperoleh tidak
selalu dapat diselesaikan
Terjadi perambatan kesalahan
Qo dapat ditetapkan sama dengan nol,
akan tetapi qn tidak selalu sama dengan
nol, shg diperlukan pertimbangan sendiri

Penurunan hidrograf satuan

Cara penyelesaian persamaan Polinomial
Prosedur :
1. Dipilih kasus hujan dan rekaman AWLR yang terkait. Selanjutnya ditetapkan
hidrografnya dengan cara liku kalibrasi
2. Dihitung hidrograf limpasan langsung diperoleh dengan memisahkan aliran dasar
dari hidrograf tersebut
3. Menetapkan hujan mangkus misal dengan cara phi indeks
4. Hidrograf satuan hipotetik ditetapkan dengan ordinatnya yang diketahui.
5. Semua hujan yang terjadi, kecuali bagian hujan maksimum ditranformasikan
dengan hidrograf satuan hipotetik tersebut, maka akan diperoleh sebuah hidrograf
6. Apabila hidrograf terukur dikurangi dengan hidrograf yang diperoleh dari butir 5,
maka yang akan diperoleh adalah hidrograf yang ditimbulkan oleh hujan
maksimum. Dengan demikian maka hidrograf satuan 1 mm/jam baru dapat
diperoleh dengan membagi semua ordinat hidrograf ini dengan intensitas hujan
maksimum
7. Hidrograf satuan yang diperoleh terakhir ini dibandingkan dengan hidrograf satuan
hipotetik. Apabila ini dibandingkan dengan hidrograf satuan ini telah dianggap
benar. Akan tetapi apabila perbedaannya masih lebih besar dari patokan yang
ditetapkan, maka prosedur pada butir 5 diulangi lagi dengan menggunakan
hidrograf satuan yang diperoleh dari butir 7 ini.
8. Prosedur ini diulang ulang terus sampai akhirnya diperoleh hidrograf satuan
terakhir yang tidak berbeda banyak

Diagram perhitungan
Penyelesaian Cara Collins

Tinggi hujan (mm)

R1R2R3

Masukan

0 1 2 3 Jam ke
Debit (m3/dtk)

x1

x2

Debit (m3/dtk)

q1 q2 q3
x3

x4

x5

Jam ke

Hidrograf satuan hipotetik (HSHi)

Hidrograf limpasan langsung terukur (HLLT)

Operasi pengurangan HLLT dengan HSHi

Kalikan 1/Rmaks

Hidrograf satuan ke n (HSn)

Jam ke

Bandingkan sampai HSn HSn-1

Hidrograf Satuan Sintetik

1. HSS Snyder
2. HSS Gama I

1. HSS Snyder
Diturunkan berdasarkan data-data DAS di Amerika Serikat
dengan luas DPS 30-30.000 km2 tahun 1938 oleh Snyder
tR

tr

tpR

tp

W75
W50

Waktu
HSS standard tp = 5,5 tr

W = lebar hidrograf satuan

Waktu

Hidrograf satuan yang diperlukan

tpR = 5,5 tR

Snyder mendefinisikan standar hidrograf satuan sebagai kaitan

antara durasi hujan tr dengan keterlambatan DPS tp dalam bentuk

t p 5,5t r
Dengan menggunakan hidrograf satuan standar didapatkan
1. Keterlambatan DAS (basin lag)

t p C1Ct ( LLc ) 0,3

2. Debit puncak persatuan luas dari hidrograf satuan standar

qp

C2C p
tp

Jika tpR = 5,5 tR,maka tr = tR , tp = tpR dan qp = qpR

Jika tpR jauh dari 5,5 tR, maka kelambatan DPS standar adalah :

tp t pR

tr tR

3. Hubungan antara qp dan debit puncak persatuan luas qpR hidrograf yang
diperlukan adalah =

q pR

qptp
t pR

4. Waktu dasar tb hidrograf satuan (dalam jam) dapat ditentukan berdasarkan

Kenyataan bahwa luas di bawah hidrograf satuan adalah ekivalen dengan
Limpasan langsung 1 cm

C3
tb
q pR
Lebar hidrograf satuan (dalam jam) pada debit sama dengan persentase
Tertentu dari debit puncak qpR

W Cw q

1,08
pR

Contoh soal
Suatu DPS mempunyai luas 500 km2,L= 15 km,dan Lc = 10 km.
Hitung hidrograf satuan 5 jaman, jika Ct= 3,45 dan Cp = 0,35
Penyelesaian :
tp = 0,75.3,45. (15.10)0,3 = 11,63 jam
tr = tp / 5,5 = 11,63 / 5,5 = 2,12 jam
Hidrograf satuan 5 jaman,maka tR = 5 jam dan diperoleh =
tr tR
4
t t
2,12 5
t p r R 11,63
12,35 jam
4
4

tp t pR
t pR

Maka =

qp

C 2C p
tp

2,75.0,35
0,083m 3 /dt.km 2 .cm
11,63

q pR

qptp
t pR

0,083.11,6 3

0,078m 3 /dt.km 2 .cm

12,35

Sehingga debit puncak hidrograf satuan adalah

Debit (m3/dt.cm)

Qp= 0,078.500 = 38,97 m3/dt.cm

Lebar hidrograf satuan dapat dihitung

W C w q pR1,08
W75 1,22.0,0781,08 19,18 jam
W50 2,14.0,0781,08 33,65 jam
Lebar dasar hidrograf satuan =

C3
5,56
tb

71,28 jam
q pR 0,078

38,97

19,18
33,65

tb = 71,28

Waktu

2. HSS Gama I
HSS Gama I dikembangkan berdasar perilaku hidrologik 30 DPS di Pulau
Jawa.
Parameter HSS Gama I
1. Faktor sumber (SF)
Perbandingan antara jumlah panjang sungai tingkat satu dengan jumlah
panjang sungai semua tingkat
2. Frekuensi sumber (SN)
Perbandingan antara jumlah pangsa sungai tingkat satu dengan jumlah pangsa
sungai semua tingkat
3. Faktor Lebar (WF)
Perbandingan antara lebar DPS yang diukur di titik sungai yangberjarak 0,75 L
dan dititik di sungai yang berjarak 0,25 L dari titik kontrol, dengan L adalah
panjang sungai utama.
4. Luas DPS sebelah hulu (RUA)
Perbandingan antara luas DAS sebelah hulu dan luas DPS. Luas DPS sebelah
hulu dibatasi oleh batas DPS dan garis tegak lurus terhadap garis yang ditarik
dari titik kontrol dengan titik di sungai terdekat dengan titik berat DPS

5. Faktor simetri (SIM)

Perkalian antara faktor lebar (WF) dan RUA.
Faktor ini mendiskripsikan bentuk DPS.
6. Jumlah pertemuan sungai (JN)
Jumlah semua pertemuan sungai dalam DPS. Jumlah ini selalu sama
dengan jumlah pangsa sungai tingkat satu dikurangi 1
7. Kerapatan jaringan kuras (D)
yaitu jumlah panjang sungai semua tingkat tiap satuan luas DPS
Perhitungan waktu menuju puncak
3

TR 0,43
1,0665SIM 1,2775
100SF
Perhitungan debit puncak

Qp 0,1836A 0,5886 TR 0,4008 JN 0,2381

Waktu Dasar

TB 27,4132TR 0,1457S0,0986Sn 0,7344 RUA 0,2574

Koefisien tampungan

K 0,5617 A

0 ,1798

0 ,1446

SF

1, 0897

Sisi resesi mengikuti persamaan eksponensial sbb

Qt Q0 e

t / K

0 , 0452

Persamaan tambahan
Phi indeks
6
2
13 A
10,4903 3,85910 A 1,698510

SN

Aliran dasar

QB 0,4751A0, 6444 D 0,9430

QP

TR
(TB-1)
TB

Pemakaian hidrograf satuan dan

hidrograf satuan sintetik
Hidrograf satuan
Hitung hidrograf limpasan
permukaan untuk hujan badai
dengan hujan efektif sebesar 100
mm dengan distribusi jam-jaman
yaitu 30 mm, 50mm dan 20 mm.
Diketahui ordinat hidrograf satuan

Jam ke

Un (m3/dt.cm)

4,44

11,78

25,85

26,74

15,64

5,72

4,20

1,31

1,22

Penyelesaian

Waktu

HHE

Hidrograf
Satuan

Hidrograf
HHE 3cm

4,44

13,32

11,78

35,34

22.20

25,85

77,55

58,90

8,88

145,33

26,74

80,22

129,25

23,56

233,03

15,64

46,92

133,70

51,70

232,32

5,72

17,16

78,20

53,48

148,84

4,20

12,60

28,60

31,28

72,48

1,31

3,93

21,00

11,44

36,37

1,22

3,66

6,55

8,40

18,61

6,10

2,62

8,72

2,44

2,44

10
11

Hidrograf
HHE 5cm

Hidrograf
HHE 2cm

Hidrograf
limpasan
Langsung
13,32
57,54