Top 5 Metode Estimasi Arus Puncak



Bacalah artikel ini untuk mempelajari metode-metode penting yang terlibat dalam estimasi aliran puncak, yaitu, (1) Rumus Empiris, (2) Kurva Amplop, (3) Metode Rasional, (4) Metode Hidrograf Satuan, dan (5) Analisis Frekuensi!

1. Formula Empiris:

Dalam metode ini area cekungan atau daerah tangkapan air dipertimbangkan terutama. Semua faktor lain yang mempengaruhi aliran puncak digabungkan dalam suatu konstanta.

Persamaan umum dapat ditulis dalam bentuk:

Q = CA n

Dimana Q adalah aliran puncak atau laju debit maksimum

C adalah konstanta untuk catchment

A adalah luas daerah tangkapan dan n adalah indeks

Konstanta untuk tangkapan diperoleh, setelah mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

(a) Karakteristik cekungan:

(i) Daerah,

(ii) Bentuk, dan

(iii) Kemiringan.

(b) Karakteristik badai:

(i) Intensitas,

(ii) Durasi,

(iii) Distribusi.

Keterbatasan:

  1. Metode ini tidak memperhitungkan frekuensi banjir.
  2. Metode ini tidak dapat diterapkan secara universal.
  3. Memperbaiki konstanta sangat sulit dan teori yang tepat tidak dapat diajukan untuk pemilihannya.

Namun, mereka memberikan gambaran yang cukup akurat tentang aliran puncak untuk DAS yang mereka wakili. Beberapa rumus empiris penting disebutkan di bawah ini.

(i) Rumus Dicken:

Ini sebelumnya hanya diadopsi di India Utara tetapi sekarang dapat digunakan di sebagian besar negara bagian di India setelah modifikasi konstanta yang tepat.

Q = CM 3/4

Dimana Q adalah debit dalam m 3 /detik.

M adalah daerah tangkapan dalam km 2 .

C adalah konstanta.

Menurut daerah tangkapan air dan jumlah curah hujan, C bervariasi dari 11,37 sampai 22,04 seperti yang diberikan pada Tabel 5.1.

(ii) Rumus Ryve:

Rumus ini hanya digunakan di India Selatan.

Q = CM 2/3

C = 6,74 untuk wilayah dalam jarak 24 km dari pantai.

= 8,45 untuk wilayah dalam jarak 24 —161 km dari pantai.

= 10,1 untuk daerah perbukitan terbatas.

Dalam kasus terburuk ditemukan bahwa nilai C naik menjadi 40,5.

(iii) Rumus Bahasa Inggris:

Formula ini hanya digunakan di Maharashtra. Di sini tiga kasus berbeda dipertimbangkan.

(a) Hanya untuk area kecil (Hal ini juga berlaku untuk tangkapan berbentuk kipas).

Q = 123,2√A

(b) Untuk wilayah antara 160 sampai 1000 km2

Q= 123.2√A-2.62(A-259)

(c) Untuk area yang luas Q = 123,2A/√A +10,36

Dalam semua persamaan A adalah luas dalam km 2 .

2. Kurva Amplop:

Ini adalah metode lain untuk memperkirakan aliran puncak. Hal ini didasarkan pada asumsi bahwa aliran puncak tertinggi yang diketahui per satuan luas yang tercatat di masa lalu di satu cekungan di suatu wilayah dapat terjadi di masa depan di cekungan lain di wilayah yang sama atau wilayah yang memiliki karakteristik hidrologi yang serupa.

Grafik dibuat dengan memplot aliran puncak tertinggi yang diamati per satuan luas DAS terhadap DAS mereka di wilayah tersebut. Titik-titik yang diperoleh pada grafik digabungkan dengan kurva amplop. Kurva setelah dibangun dapat digunakan untuk menghitung aliran puncak maksimum yang mungkin untuk setiap cekungan di wilayah itu.

Metode ini diberikan sebelumnya oleh Creager Justin dan Hinds di USA.

Persamaan untuk kurva adalah dari jenis:

q = C. A n dimana q mewakili aliran puncak per satuan luas

A mewakili daerah tangkapan air

C adalah konstanta, dan

n adalah beberapa indeks.

Dengan mengalikan kedua sisi persamaan di atas dengan luas cekungan ‘A’, kita dapatkan

Q = CAn+1

di mana Q mewakili aliran puncak.

Kanwar Sain dan Karpov telah mengembangkan dua kurva amplop yang sesuai dengan kondisi India seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.4. Satu kurva telah dikembangkan untuk sungai-sungai di India Selatan dan yang lainnya untuk Sungai India Utara dan Tengah.

3. Metode Rasional:

Metode ini juga didasarkan pada prinsip hubungan antara curah hujan dan limpasan sehingga dapat dianggap mirip dengan metode empiris. Namun, ini disebut metode rasional karena satuan besaran yang digunakan kira-kira terdiri dari angka ­. Metode ini menjadi populer karena kesederhanaannya.

Rumusnya dinyatakan sebagai berikut:

Q = PIA

dimana Q adalah debit puncak dalam cumec

P adalah koefisien limpasan yang bergantung pada karakteristik daerah tangkapan air. Ini adalah rasio limpasan: curah hujan. (Nilai P diberikan kemudian).

I adalah intensitas curah hujan dalam m/detik untuk durasi yang setidaknya sama dengan “waktu konsentrasi”.

Dan A adalah luas DAS dalam m 2 .

Waktu konsentrasi:

Waktu yang dibutuhkan oleh air hujan yang jatuh pada titik terjauh dari aliran drainase untuk mencapai titik pengukuran debit. Itu diberikan oleh rumus

t c = 0,000324 L 0,77 /S 0,358

di mana t c adalah waktu konsentrasi dalam jam,

L adalah panjang daerah aliran sungai dalam m diukur sepanjang alur sungai sampai dengan titik terjauh pinggiran daerah aliran sungai.

S adalah kemiringan rata-rata cekungan dari titik terjauh ke titik pengukuran debit yang ditinjau.

Asumsi:

Rumus rasional diberikan pada asumsi berikut:

(i) Aliran puncak dihasilkan pada setiap cekungan drainase oleh intensitas curah hujan yang berlanjut selama periode yang sama dengan waktu konsentrasi aliran pada titik yang ditinjau.

(ii) Aliran puncak yang dihasilkan dari setiap intensitas curah hujan mencapai nilai maksimum ketika intensitas hujan berlangsung selama waktu yang sama atau lebih besar dari waktu konsentrasi.

(Hi) Debit puncak maksimum yang dihasilkan dari intensitas curah hujan durasi panjang seperti tersebut di atas merupakan fraksi sederhananya.

(iv) Koefisien limpasan sama untuk semua badai dengan frekuensi yang berbeda-beda pada suatu cekungan drainase tertentu.

(v) Frekuensi aliran puncak sama dengan frekuensi curah hujan untuk suatu DAS tertentu.

Saat menentukan aliran puncak. Ketika curah hujan berlanjut untuk waktu yang cukup lama sehingga semua bagian dari daerah drainase secara bersamaan berkontribusi limpasan ke aliran puncak outlet tercapai. Tentunya curah hujan harus terus berlanjut hingga air yang jatuh di titik terjauh juga mencapai titik pengukuran debit. Jika curah hujan terjadi pada tingkat yang seragam sejak awal waktu konsentrasi akan sama dengan waktu kesetimbangan ketika curah hujan efektif sama dengan limpasan langsung.

Keterbatasan Metode Rasional:

(i) Jelas bahwa dengan bertambahnya luas daerah tangkapan air, semua asumsi tidak dapat dipenuhi. Oleh karena itu, untuk daerah tangkapan air yang besar kegunaan rumus rasional dipertanyakan.

(ii) Untuk daerah tangkapan air yang sangat besar dan kompleks sebelum air mencapai titik keluar dari titik terjauh jika curah hujan berhenti maka tidak mungkin seluruh daerah aliran sungai menyumbangkan bagian limpasan ke saluran keluar secara bersamaan. Dalam kasus seperti waktu lag aliran puncak lebih kecil dari waktu konsentrasi. Dalam keadaan di atas rumus rasional tidak memberikan aliran puncak maksimum.

Rumus rasional dapat diterapkan untuk kolam drainase kecil dan sederhana yang waktu konsentrasinya hampir sama dengan jeda waktu aliran puncak.

(iii) Terlihat bahwa formula rasional memberikan hasil yang lebih baik untuk area beraspal dengan drainase yang memiliki dimensi tetap dan stabil. Oleh karena itu, ini populer digunakan untuk daerah perkotaan dan daerah aliran sungai kecil hanya jika studi terperinci tentang masalah tersebut tidak dibenarkan. (Area tangkapan yang paling cocok adalah sekitar 50 hingga 100 ha). Karena catatan banjir tidak tersedia untuk area kecil, metode ini dianggap nyaman.

(iv) Pemilihan dan pemilihan nilai (P) koefisien limpasan merupakan hal yang paling subyektif dan memerlukan pertimbangan yang baik. Kalau tidak, kemungkinan besar akan menimbulkan ketidakakuratan yang substansial.

Penyempurnaan metode rasional:

Sebagai penyempurnaan kadang-kadang cekungan drainase dibagi menjadi zona-zona berdasarkan kontur. Setiap zona dipilih sedemikian rupa sehingga waktu konsentrasi setiap zona sama. Setiap zona kemudian diberi nilai yang sesuai dari (P) koefisien limpasan tergantung pada ketahanan daerah tersebut. Total debit diambil sebagai penjumlahan debit dari berbagai zona. Dengan menggunakan nilai koefisien limpasan rata-rata debit total ini untuk daerah aliran sungai dapat dihitung.

 Masalah:

Daerah aliran sungai kecil adalah 500 ha.

Menggunakan rumus rasional dan memanfaatkan data berikut menghitung aliran puncak:

DAS berada pada penggunaan lahan yang berbeda dan nilai ‘P’ untuk berbagai kategori adalah sebagai berikut:

 

 

Hujan badai berlanjut selama 5 jam dan memberikan curah hujan 30 cm selama periode ini. Titik terjauh dari outlet drainase berjarak 10 km dan selisih elevasi antar lokasi adalah 100 m.

Q= PIA = 0,5 X {0,3/(5X6X0X60)} X 500 X 10 4 = (0,15 / 36) X 10 4 = 41,6 cumec

4. Metode Hidrograf Satuan:

Pada bab sebelumnya telah disebutkan bahwa ordinat terbesar dari hidrograf satuan dikalikan dengan curah hujan efektif (dalam cm) yang terjadi dalam satuan durasi menghasilkan aliran puncak. Untuk jumlah ini aliran dasar juga dapat ditambahkan untuk mendapatkan aliran puncak total. Metode ini dijelaskan secara lengkap dan contoh-contohnya diselesaikan di bab terakhir untuk memperjelas prosedurnya. Dalam kasus cekungan yang tidak diukur, hidrograf satuan Snythetic Snyder dapat dikembangkan untuk memperkirakan aliran puncak.

5. Analisis Frekuensi:

Definisi analisis frekuensi:

Analisis frekuensi adalah metode yang melibatkan studi dan analisis catatan masa lalu (data historis) peristiwa hidrologi untuk memprediksi probabilitas (peluang) kejadian di masa depan. Hal ini didasarkan pada asumsi bahwa data masa lalu merupakan indikasi masa depan.

Analisis frekuensi dilakukan untuk memperkirakan berbagai hal seperti variasi limpasan tahunan, frekuensi banjir, kekeringan, curah hujan, dll. Dengan kata lain, tujuan utama dari analisis frekuensi data hidrologi (katakanlah peristiwa banjir) adalah untuk menentukan interval pengulangan peristiwa hidrologi. dengan besaran tertentu.

Untuk analisis semacam itu, yang disebut kurva probabilitas telah digunakan. Mengingat data yang diamati (misalnya debit maksimum untuk memperkirakan banjir maksimum, debit tahunan rata-rata untuk variasi tahunan, dll.) tugasnya adalah menemukan kurva teoretis yang koordinatnya akan bertepatan dengan yang diamati. Kesepakatan yang baik antara kurva teoretis dengan kurva empiris memastikan bahwa ekstrapolasi dapat dilakukan dengan benar.

Ketika catatan banjir sungai dengan panjang dan keandalan yang cukup tersedia, mereka dapat menghasilkan perkiraan yang memuaskan. Keakuratan perkiraan berkurang dengan tingkat ekstrapolasi. Beberapa orang berpendapat bahwa ekstrapolasi hanya dapat dilakukan hingga dua kali lipat periode data yang tersedia. Misalnya, untuk mendapatkan banjir 100 tahun diperlukan catatan 50 tahun. Namun, kekurangan data yang terekam mengharuskan penggunaan data jangka pendek untuk memprediksi banjir 1000 dan 10.000 tahun juga.

Analisis frekuensi adalah metode yang melibatkan analisis statistik dari data yang direkam untuk memperkirakan besaran banjir pada frekuensi tertentu. Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan statistik untuk secara jelas menghargai metode analisis frekuensi.

Related Posts