Perkiraan debit puncak dari daerah tangkapan karena curah hujan tanah lereng bukit yang tinggi merupakan tugas yang sulit yang mungkin terjadi pada periode ulang. Jika tidak dapat diperkirakan secara akurat, hal itu dapat menyebabkan masalah serius dalam desain struktur hidrolik seperti jembatan, gorong-gorong yang melintasi sungai dan sistem drainase. Parameter utama yang mempengaruhi aliran puncak tanah lereng bukit adalah eksperimental koefisien limpasan daerah tangkapan yang secara langsung bergantung pada jenis tanah, kemiringannya dan pola penggunaan lahan dengan tutupan vegetasi. Untuk tujuan tersebut, studi ini dilakukan untuk mengestimasi eksperimental koefisien limpasan maksimum untuk berbagai profil lahan dan jenis tanah pada model lereng bukit yang dikembangkan dalam 10 derajat dengan rig simulator horizontal ke curah hujan (Basic Hydrology system-S12) secara eksperimental yang dapat memberikan keandalan yang lebih tinggi. nilai dari metode uji lapangan nyata karena lebih mudah daripada uji lapangan terutama di lereng bukit. Persiapan lereng tanah dilakukan secara terpisah dari pasir, lanau dan lempung dan percobaan dilakukan dengan sistem terkontrol. Kemiringan yang disiapkan merupakan daerah tangkapan air kecil pada plot dengan panjang 2,02 meter, lebar 1 meter dan kedalaman 0,15 m (pada kemiringan 10 ° terhadap bidang horizontal). Dari percobaan di berbagai plot tanah, koefisien limpasan curah hujan diamati sebesar 0,428 – 0,53 untuk lereng tanah pasir, 0,46 – 0,55 untuk lereng tanah berlumpur dan 0,42 – 0,51 untuk lereng tanah lempung dengan curah hujan seragam masing-masing sebesar 4 lpm hingga 13 lpm. kemiringan tanah. Persamaan korelasi limpasan curah hujan ditemukan dengan nilai R diatas 90% pada setiap lereng tanah. Nilai yang diamati berada dalam rentang nilai rasional 0,05 hingga 0,95 sebagai standar yang menyimpulkan bahwa kinerja simulator dianggap baik untuk menghadapi nilai-nilai rasional. Dan koefisien limpasan untuk jenis tanah ini dapat diambil dalam kisaran yang diperoleh untuk memperkirakan debit puncak di daerah tangkapan air yang kecil tergantung pada jenis tanahnya.
Perkiraan debit puncak akibat hujan lebat di daerah tangkapan air merupakan tugas yang sulit. Untuk periode ulang, penentuan debit puncak di daerah tangkapan diperlukan. Debit dipengaruhi oleh curah hujan (intensitas dan durasi), panjang aliran, daerah kontribusi, kemiringan lereng, jenis permukaan / kekasaran, dan topografi / cekungan mikro. Perkiraan debit puncak yang akurat penting saat menentukan ukuran gorong-gorong jalan raya untuk mencegah kemungkinan kerusakan akibat banjir dan untuk memastikan rancangan yang ekonomis [1]. Perkiraan aliran puncak juga diperlukan untuk rencana pengelolaan air hujan, pengoperasian dan pengelolaan waduk, pemetaan dataran banjir di samping sebagian besar desain struktur sipil.
Metode rasional adalah salah satu metode desain aliran darat yang banyak digunakan untuk memperkirakan debit puncak. Persamaan rasionalnya adalah:
Qpeak = CIA (1)
dimana Qpeak adalah laju aliran puncak (cfs), C adalah koefisien tak berdimensi, I adalah intensitas curah hujan dengan durasi waktu sama dengan waktu konsentrasi (iph) dan A adalah luas drainase dalam hektar [1]. Koefisien C disebut koefisien limpasan dan merupakan faktor yang paling sulit ditentukan secara akurat. C harus mencerminkan faktor-faktor seperti intersepsi, infiltrasi, penahanan permukaan, dan kondisi sebelumnya.
Run of coefficient mewakili efek kehilangan daerah tangkapan dan karenanya bergantung pada sifat permukaan, kemiringan permukaan, dan intensitas curah hujan. Jika permukaannya homogen, mudah untuk mempertimbangkan nilai koefisien limpasan tetapi untuk daerah tangkapan yang tidak homogen sulit untuk memilih nilai C terbaik dan dalam hal ini, daerah tangkapan harus dibagi menjadi beberapa subarea berbeda yang memiliki koefisien individual dan limpasan harus dihitung untuk masing-masing secara terpisah dan digabungkan dalam urutan waktu yang tepat. Di daerah tangkapan air nonhomogen yang kompleks, koefisien limpasan ekivalen berbobot harus dihitung. Perhatian utama dalam memilih nilai koefisien limpasan adalah bahwa nilai-nilai ini dipilih berdasarkan penilaian pribadi, yang terkadang mungkin agak kabur. Adhikari dkk. (2002) melakukan studi tentang koefisien limpasan menggunakan rumus rasional untuk 3 situs di wilayah semi-arid India. Limpasan jangka panjang, data curah hujan dan catatan tingkat tahapan digunakan dalam studi ini. Hasilnya menunjukkan bahwa perkiraan nilai “C” adalah 40% hingga 60% lebih kecil dari nilai “C” yang diperoleh dari tabel standar. Itu ditemukan nilai rata-rata 0,091-0,42 untuk berbagai pola penggunaan lahan naungan air mikro dipelajari untuk metode rasional [2].
Juga waktu konsentrasi (Tc) adalah parameter hidrologi terpenting untuk daerah tangkapan di mana aliran puncak terjadi. Ini adalah waktu di mana tetesan air hujan dari titik terjauh suatu tangkapan mencapai ke saluran keluar. Waktu yang tepat untuk konsentrasi harus diperkirakan yang bergantung pada ukuran dan bentuk, kemiringan dan jenis tanah di daerah tangkapan [3]. Ini juga sangat tergantung pada jenis tanaman di daerah pertanian dan urbanisasi yang cepat dengan struktur beton yang dipadatkan [4]. Penimbunan depresi (parit) di permukaan tanah juga berpengaruh signifikan terhadap limpasan permukaan dan waktu pemusatan, sehingga berpengaruh terhadap eksperimental koefisien limpasan [5]. Kontribusi badai ke air tanah juga tergantung pada koefisien limpasan daerah tangkapan yang bervariasi dari 32% hingga 95% di suatu DAS [6]. Ada berbagai model hidrolik untuk perhitungan waktu konsentrasi dan rumus empiris [7]. Model empiris yang paling banyak digunakan untuk estimasi waktu konsentrasi adalah kirpitch (1940) dan diberikan sebagai:
Tc = 0,0195L0,77S − 0,385
dimana, L adalah panjang daerah tangkapan dan S adalah kemiringan daerah tangkapan.
Untuk pengelolaan air, seorang insinyur harus mampu memperkirakan puncak aliran banjir di DAS terukur dan sungai yang tidak terukur yang merupakan tugas yang sulit [8]. Rumus rasional adalah persamaan yang sangat berguna untuk memperkirakannya. Namun, rumus rasional tersebut tidak mampu menemukan waktu akurat terjadinya aliran puncak. Demikian pula proses fisik limpasan curah hujan tidak dapat diamati dan sulit dipelajari di lapangan khususnya pada lereng bukit. Tetapi proses fisik dapat dipelajari di laboratorium set up sebagai catchment diasumsikan sebagai prototipe kecil memberikan model lereng bukit kecil [9].
1.1. Tujuan Studi
➢ Untuk melakukan percobaan di bawah curah hujan yang berbeda dengan pola yang seragam, di berbagai kemiringan, dan kondisi kelembaban awal.
➢ Untuk mengukur limpasan pada interval waktu yang berbeda dan kondisi awal yang berbeda, untuk mengembangkan hidrograf di berbagai plot tanah pasir, lanau dan lempung.
➢ Mengembangkan persamaan regresi limpasan curah hujan untuk profil tanah untuk menghasilkan grafik korelasi.
➢ Untuk mengevaluasi eksperimental koefisien limpasan dari berbagai lereng tanah.
1.2. Tindakan pencegahan
Studi plot kecil dirancang untuk menghasilkan informasi tentang karakteristik dan proses penting yang mempengaruhi waktu konsentrasi dan proses fisik. Namun, kami perlu mewaspadai poin-poin berikut selama pengamatan [5].
· Petak-petak kecil tidak mampu menangkap variasi lereng atau perubahan lereng di aliran darat. Pertama, mereka gagal mengidentifikasi seluruh perubahan infiltrasi, kedua mereka tidak mengambil sampel kisaran kedalaman aliran darat, dan ketiga gagal menangkap perubahan sistematis lereng bawah dalam konsentrasi aliran dan distribusinya.
· Studi skala plot juga menemui masalah batas misalnya infiltrasi melintasi batas atau di luar area plot.
· Hanya curah hujan vertikal yang dapat dihasilkan dan tidak ada ketentuan yang harus dibuat untuk produksi badai yang bergerak (atau input parameter terdistribusi), tergantung pada kondisi bahwa badai tersebut harus dapat direproduksi untuk studi skala plot.
· Parameter tidak dapat dievaluasi dalam resolusi spasial dan temporal yang diperlukan. Variasi parameter tanah sangat nonlinier.