Cara Mengukur dan Menghitung Debit Saluran

Beberapa waktu lalu sudah dibahas mengenai cara menghitung debit rencana untuk kepentingan perencanaan saluran drainase. Hasil perhitungan debit rencana bukan hanya digunakan sebagai acuan ketika merencanakan saluran drainase yang baru, tapi juga berguna ketika mengevaluasi saluran drainase yang sudah ada (permanen), apakah masih dapat menampung debit rencana maksimum atau tidak ? Debit rencana itu diibaratkan sebuah ambang batas maksimum, sehingga dijadikan sebagai acuan. Artinya debit saluran itu nilainya harus lebih kecil atau sama dengan nilai debit rencana.

Nah berikut ini akan dibahas bagaimana cara mengukur dan menghitung debit saluran terbuka yang bentuk salurannya seragam (misalnya, empat persegi panjang atau trapesium). Sebelum melakukan kegiatan pengukuran perlu disediakan perlengkapan yang akan digunakan di lapangan :

·         Sediakan GPS untuk mengukur elevasi

·         Sediakan meter rol atau alat ukur yang representatif

·         Sediakan sebilah kayu atau besi  yang ukurannya representatif untuk ditancapkan ke dalam saluran (untuk mengetahui kedalaman air/saluran)

·         Sediakan papan data dan alat tulis untuk mencatat hasil pengukuran

Langkah-langkah pengukuran :

·         Tentukan saluran (got) mana yang akan diukur debitnya. Bila perlu dilakukan sketsa denah  jaringan salurannya terlebih dahulu

·         Ukurlah jarak atau panjang saluran (dari titik awal ke titik akhir)

·         Ukurlah elevasi di titik awal dan titik akhir saluran

·         Ukurlah dimensi saluran (tinggi saluran, kedalaman air dan lebar dasar saluran)

·         Lakukan pengolahan data :

Hitunglah kemiringan dasar saluran dengan rumus berikut :

     S =   t₁ – t₂

           ______   x 100 %

                L

Ket :

S = kemiringan tanah/dasar saluran

t₁ = elevasi di titik awal/bagian tinggi (m)

t₂ = elevasi di bagian akhir/bagian rendah (m)

L = panjang saluran dari titik awal ke akhir (m)
Hitunglah dimensi dan debit saluran, sesuaikan dengan rumus dari bentuk saluran 

Contoh Perhitungan

Sebuah saluran berbentuk empat persegi panjang yang terbuat dari beton menampung aliran air buangan dari sebuah pemukiman, seperti tampak pada sketsa yang salurannya diberi warna garis biru tua dan tanda A sebagai titik awal (bagian tinggi) dan B sebagai titik akhir (bagian rendah).

Setelah dilakukan pengukuran pada saluran tersebut hasilnya sebagai berikut :

           -           Elevasi di titik A = 10 mdpl

           -           Elevasi di titik B = 9 mdpl

           -           Panjang saluran dari titik A ke B = 154 m

Dimensi saluran :

           -           Tinggi saluran (h) = 1,1 m

           -           Lebar dasar saluran (B) = 0,9 m

           -           Tinggi muka air (H) = 0,85 m

           -           Nilai kekasaran Manning untuk beton (n) = 0,012

                                                     Sketsa Tampang Saluran 

Hitunglah debit saluran tersebut ?

Jawab :

*) Hitung kemiringan dasar saluran (S) :

S =  t₁ – t₂

      ____

          L

    =     10 -9

        ______ x 100%   =  0,64 %

            154

*) Hitung luas penampang basah (A) :

A = B x H

   = 0,9x 0,85

   = 0,765 m²

*) Hitung keliling basah (P) :

P = B + 2H

   = 0,9 + (2 x 0,85) = 2,6 m

*) Hitung jari-jari hidrolis (R) :

R =  A/P

   = 0,765/2,6 = 0,29 m

*) Hitung kecepatan aliran (V)

V = 1/n   R^2/3 S^1/2

   = 1/0,012 x  0,765^2/3 x  0,64^1/2

   = 5,51 m³/dtk

*)Hitung debit saluran (Q_s)

Q_S = A x V

     = 0,765 m² x 5,51 m/dtk

     = 4,21 m³/dtk

  

Hasil pengukuran debit saluran (Q_S) nantinya akan dibandingkan dengan nilai debit rencana (Q_T). Untuk saluran drainase perkotaan biasanya digunakan debit rencana dengan periode ulang 5 tahun sebagai acuan dalam perencanaan maupun dalam melakukan evaluasi. (*)

Hubungan Durasi Hujan dengan Intensitas

Berdasarkan pengalaman di Jayapura seringkali ketika mahasiswa atau kalangan umum mengajukan surat untuk meminta data hujan dari instansi yang mempunyai tupoksi (tugas pokok dan fungsi) melakukan pencatatan hujan, data hujan yang diberikan itu berupa data sampel hujan harian maksimum atau hujan bulanan, bukan data hujan dengan durasi yang pendek yakni dalam menit atau jam. Data curah hujan dengan durasi waktu yang pendek ini hanya dapat diperoleh dengan menggunakan alat pencatat hujan otomatis. Di Indonesia alat ini belum banyak, yang lebih banyak digunakan adalah alat pencatat hujan biasa yang mengukur hujan 24 jam atau disebut dengan hujan harian. Apabila data hujan yang tersedia hanya data hujan harian, maka intensitas hujan untuk durasi menitan atau jam itu dapat diestimasi dengan menggunakan rumus Mononobe, yang rumusnya sebagai berikut :

I =  X₂₄         24^2/3

    ____   x   ____

     24               t

Keterangan rumus :

I = intensitas hujan rencana (mm)

X₂₄ = tinggi hujan harian maksimum (mm)

t = durasi hujan atau waktu konsentrasi (jam)

Tabel 1. Rekap Hasil Perhitungan Hujan Rencana

Periode Ulang	Hujan Rencana (mm)
	Gumbel	Normal	Log Normal	Log Pearson Type III
1	2	3	4	5
X2 tahun	154,06	164,9	157,43	156,53
X5 tahun	222,61	210,72	205,11	204,92
X20 tahun	307,07	254,36	264,00	267,73
X50 tahun	360,59	276,72	295,12	305,91
X100 tahun	400,69	292,00	328,15	335,50

Nah, beberapa hari yang lalu kita telah menghitung hujan rencana untuk periode ulang 2 tahun, 5 , 20 , 50 dan 100 tahun dengan rumus Gumbel, Normal, Log Normal, Log Pearson Type III (seperti tertera dalam tabel 1). Data yang digunakan untuk menghitung hujan rencana tersebut digunakan data sampel hujan harian maksimum. Oleh karena itu pada pembahasan kali ini kita akan mencoba menghitung durasi hujan dalam jangka pendek (menit/jam) untuk masing-masing periode ulang dari keempat metode tersebut, dan selanjutnya baru digambarkan grafik hubungan antara durasi hujan dengan intensitas. Mengingat datanya banyak maka perhitungan intensitas hujan untuk durasi yang pendek hanya ditampilkan satu contoh saja dan ketika melihat data dalam tabel kalian bisa paham angka-angka tersebut didapat dari mana. (Data dalam tabel telah dihitung terlebih dahulu di Ms Excel 2007, biar cepat).

Misalnya :

Diketahui hujan rencana periode ulang 2 tahun 154,06 mm. Hitung intensitas hujan dengan rumus Mononobe untuk durasi 5 menit (5/60 menit = 0,083 jam).

I =  X₂₄  x    24^2/3 =     154,06 x 24 ^2/3

       _____    _____       ____________        =      287,66 mm

         24            t            0,083

Tabel 2. Perhitungan intensitas hujan rencana dengan rumus Mononobe untuk Metode Gumbel

Durasi (jam)	2 Tahun 154,06 mm	5 tahun 222,61 mm	20 tahun 307,07 mm	50 tahun 360,59 mm	100 tahun 400,69 mm
5/60	287,66	415,66	573,37	673,31	748,18
10/60	181,22	261,85	361,20	424,16	471,32
15/60	134,58	194,46	268,25	315,00	350,03
20/60	119,18	172,21	237,54	278,95	309,97
30/60	84,78	122,50	168,98	198,44	220,50
60/60	53,40	77,17	106,45	125,00	138,91
120/60	33,64	48,61	67,06	78,75	87,50
240/60	21,19	30,62	42,24	49,61	55,12
300/60	18,26	26,39	36,40	42,75	47,50

Tabel 3. Perhitungan intensitas hujan rencana dengan rumus Mononobe untuk Metode Normal

Durasi (jam)	2 Tahun 164,9 mm	5 tahun 210,72 mm	20 tahun 254,36 mm	50 tahun 276,72 mm	100 tahun 292,00 mm
5/60	307,90	393,46	474,95	516,70	545,23
10/60	193,97	247,86	299,20	325,50	343,47
15/60	144,05	184,08	222,20	241,73	255,08
20/60	127,56	163,01	196,77	214,07	225,89
30/60	90,74	115,96	139,97	152,28	160,69
60/60	57,16	73,05	88,18	95,93	101,23
120/60	36,01	46,02	55,55	60,43	63,77
240/60	22,68	28,99	34,99	38,07	40,17
300/60	19,55	24,98	30,15	32,80	34,62

Tabel 4. Perhitungan intensitas hujan rencana dengan rumus Mononobe untuk Metode Log Normal

Durasi (jam)	2 Tahun 157,43 mm	5 tahun 205,11 mm	20 tahun 264,00 mm	50 tahun 295,12 mm	100 tahun 328,15 mm
5/60	293,96	382,99	492,95	551,06	612,73
10/60	185,18	241,26	310,54	347,14	386,00
15/60	137,52	179,18	230,62	257,81	286,66
20/60	121,78	158,67	204,22	228,30	253,85
30/60	86,63	112,87	145,28	162,41	180,58
60/60	54,57	71,10	91,52	102,31	113,76
120/60	34,38	44,79	57,65	64,45	71,66
240/60	21,65	28,21	36,32	40,60	45,14
300/60	18,66	24,31	31,30	34,99	38,90

Tabel 5. Perhitungan intensitas hujan rencana dengan rumus Mononobe untuk Metode Log Pearson Type III

Durasi (jam)	2 Tahun 156,53 mm	5 tahun 204,92 mm	20 tahun 267,73 mm	50 tahun 305,91 mm	100 tahun 335,50 mm
5/60	292,28	382,63	499,91	571,21	626,46
10/60	184,12	241,04	314,92	359,84	394,64
15/60	136,74	179,01	233,88	267,23	293,08
20/60	121,09	158,52	207,11	236,65	259,54
30/60	86,14	112,77	147,33	168,34	184,63
60/60	54,26	71,04	92,81	106,05	116,31
120/60	34,18	44,75	58,47	66,80	73,27
240/60	21,53	28,19	36,83	42,08	46,15
300/60	18,55	24,29	31,74	36,26	39,77

Sumber Pustaka  :

Kamiana, I Made., 2001, Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air. Graha Ilmu, Yogyakarta

Wesli,Ir.,2008, Drainase Perkotaan. Graha Ilmu, Yogyakarta