ANALISIS HIDROLOGI DAN HIDROLIKA PADA SALURAN DRAINASE RAMANUJU HILIR KOTABUMI (MENGGUNAKAN PROGRAM HEC-RAS)

(1)

ANALISIS HIDROLOGI DAN HIDROLIKA PADA

SALURAN DRAINASE RAMANUJU HILIR KOTABUMI

(MENGGUNAKAN PROGRAM HEC-RAS)

(Skripsi)

Oleh

MUHAMMAD JAZULI MUSTOFA

09150110018

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

(2)

ABSTRACT

ANALYSIS OF HYDROLOGY AND HYDRAULICS AT RAMANUJU HILIR DRAINAGE CHANNELS KOTABUMI

(USING HEC-RAS PROGRAM)

By:

Muhammad Jazuli Mustofa

This research was conducted to determine the rainfall intensity that occurs in the area of Kotabumi using intensity-duration-frequency (IDF) curves, to determine how many years the return period during maximum discharge channels will be exceeded and to determine the capacity of Ramanuju Hilir drainage channels Kotabumi based on analysis of the hydrology and hydraulics using HEC-RAS program.

The calculation is done using the rainfall data obtained from BMKG Kotabumi North Lampung, from 1998 until 2011 with time increment in minutes. The Log Pearson III method is used to find the design rainfall with return period 2 years, 5 years and 10 years. Then the result is implemented in the Intensity-duration-frequency (IDF) curves. Time of concentration is linked into the IDF curves to determine rainfall intensity. Based on the calculated rainfall intensity, the design discharge for each return period can be calculated using the rational method.

The values of design discharge are then inputted as upsteram boundary condition in HEC-RAS. Model output are presented in cross and long section to determine at which return period the drainage capacity is overflowed. Simulation using HEC-RAS were also done to determine the channel capacity.

Based on the results of this research, it can be concluded that rainfall intensities are 52,6918 mm/hour, 65,7820 mm/hour and 75,9032 mm/hour, for 2, 5, an 10 year return period respectively. The capacity of the drainage channel is 2.02 m3_{/hour and is expected to be exceeded on 5 years return period.}

(3)

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui Intensitas hujan yang terjadi di daerah Kotabumi dengan menggunakan kurva Intensitas Durasi Frekuensi (IDF), mengetahui pada kala ulang berapa tahun debit maksimum saluran akan terlampaui dan untuk mengetahui kapasitas saluran drainase Ramanuju Hilir Kotabumi berdasarkan analisis hidrologi dan hidrolika menggunakan program HEC-RAS.

Perhitungan dilakukan menggunakan data hujan menitan yang diperoleh dari BMKG Kotabumi, Lampung Utara dari tahun 1998 sampai 2011. Metode Log Pearson III dipakai untuk mencari hujan rencana dengan kala ulang 2 tahun, 5 tahun dan 10 tahun. Kemudian hasilnya dibuat dalam kurva Intensitas Durasi Frekuensi (IDF). Waktu konsentrasi dihubungkan ke dalam kurva diperoleh intensitas hujannya. Berdasarkan nilai intensitas, dihitung menggunakan rumus Rasional sehingga diperoleh nilai debit rencana pada setiap kala ulangnya. Debit akan diinputkan kedalam model saluran pada program HEC-RAS yang kemudian diamati sehingga pada output model diperoleh gambaran penampang melintag dan penampang memanjang aliran dalam model saluran serta diketahui pada kala ulang berapakah debit saluran tersebut menyebabkan banjir. Analisis hidrologi dan hidrolika dilakukan kembali melalui metode trial and error dengan memasukkan debit coba pada model sehinggga dapat diperoleh kapasitas salurannya.

Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan intensitas hujan sebesar 52,6918 mm/jam untuk kala ulang 2 tahun, 65,7820 mm/jam untuk kala ulang 5 tahun dan 75,9032 mm/jam untuk kala ulang 10 tahun. Kapasitas saluran sebesar 2,02 m3_{/jam diperkirakan akan terlampaui pada kala ulang 10 tahun.}

(4)

ANALISIS HIDROLOGI DAN HIDROLIKA PADA

SALURAN DRAINASE RAMANUJU HILIR KOTABUMI

(MENGGUNAKAN PROGRAM HEC-RAS)

Oleh

Muhammad Jazuli Mustofa

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

(5)

(6)

(7)

(8)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Mesuji pada tanggal 12 Oktober 1990. Merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari keluarga Bapak Satiyo dan Ibu Siti Nawasih.

Penulis memulai jenjang pendidikan dari Sekolah Dasar Negeri 1 Labuhan Batin Way Serdang Mesuji, kemudian pada tahun 2003 melanjutkan jenjang pendidikan di SLTP MMT Labuhan Baru Way Serdang Mesuji, dan SMA Negeri 2 Menggala Tulang Bawang pada tahun 2006 dan lulus pada tahun 2009.

(9)

MOTO

“Tujuan yang besar menyebabkan hal-hal yang besar dalam hidupmu akan

membesarkanmu”

“Jika hidup itu pilihan, maka pilihan yang terbaik telah dipilihkan dan dijalani

saat ini”

"Yakinlah ada sesuatu yang menantimu selepas banyak kasabaran yang akan membuatmu terpana hingga kau lupa pedihnya rasa sakit"

(Ali Bin Abi Thalib)

“Barang siapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu adalah

untuk dirinya sendiri.”

(QS Al-Ankabut: 6)

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh

jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha

mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui”

(10)

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sebuah karya kecil ini aku persembahkan untuk :

Ayah ku untuk hebatmu, Ibu ku untuk cintamu, adik-adik ku untuk semangatku

dan keluarga ku untuk motivasi ku.

Orang yang ku sayang, sahabat, teman – teman yang selalu memberi semangat,

dukungan dan masukan selama ini.

Dan,

(11)

ii SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan yang diharapkan. Judul skripsi yang penulis buat adalah “Analisis Hidrologi dan Hidrolika pada Saluran Drainase Ramanuju Hilir Kotabumi (Menggunakan Program HEC-RAS)”. Diharapkan dengan dilaksanakan penelitian ini, Penulis dapat lebih memahami ilmu yang telah diperoleh di bangku kuliah serta menambah pengalaman dalam dunia kerja yang sebenarnya..

Banyak pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku ketua jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung.

3. Ibu Dyah Indriana K,S.T.,M.Sc,Ph.D., selaku dosen pembimbing 1 atas pemberian judul, masukan, dan bimbingan yang diberikan selama penyusunan skripsi ini.

(12)

iii 5. Bapak Ir. Dwijoko Winarno,M.Eng., atas kesempatannya untuk menguji

sekaligus membimbing penulis dalam seminar skripsi.

6. Bapak Ir. Dwi Herianto,M.T., selaku pembimbing akademis yang telah banyak membantu penulis selama ini.

7. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung atas ilmu bidang sipil yang telah diberikan selama perkuliahan. 8. Keluargaku terutama orangtuaku tercinta, Bapak Satiyo dan Ibu Siti Nawasih,

serta Adik-adikku Muhammad Rifa’i dan Maryatul Ulfa, Keluarga Bapak Sutrisno dan Ibu Rohamah beserta keluarga yang telah memberikan dorongan materil dan spiritual dalam menyelesaikan laporan ini.

9. Rekan – rekan Kerja Praktek dan rekan – rekan Kuliah Kerja Nyata (KKN). 10. Serta teman – teman dan rekan – rekan sipil, kakak – kakak, adik – adik yang

telah banyak membantu dan mendukung dalam pengerjaan skripsi ini serta yang paling utama angkatan 2009 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu untuk bantuan moril, tempat, waktu, doa dan dukungannya selama ini. Saya ucapkan terima kasih banyak semoga sukses selalu mengiringi kita semua.

(13)

iv Bandar Lampung, 2015

Penulis,

(14)

v

(15)

vi

C. Sumber Data ... 40

D. Metode Pengolahan Data ... 42

IV. PEMBAHASAN A. Analisis Hidrologi ... 46

1. Intensitas Hujan ... 46

2. Curah Hujan Rencana ... 48

3. Kurva Intensitas Durasi Frekuensi (IDF) ... 49

4. Waktu Konsentrasi ... 51

5. Intensitas Hujan Terhitung ... 53

6. Koefisien Limpasan ... 54

7. Debit Puncak ... 56

B. Pemodelan Dalam Program HEC-RAS ... 57

1. Kalibrasi Model Terhadap Kondisi Lapangan ... 57

2. Pemodelan Saluran ... 58

V. PENUTUP A. Kesimpulam ... 86

B. Saran ... 87

DAFTAR PUSTAKA ... 80

LAMPIRAN  Lampiran 1 (Analisis Hidrologi) ... 89

(16)

vii DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Siklus Hidrologi ... 8

Gambar 2. Contoh Kurva IDF ... 14

Gambar 3. Aliran Subkritis, Kritis dan Superkritis ... 32

Gambar 4. Diagram Garis Energi ... 33

Gambar 5. Kurva Energi Spesifik Dalam Saluran Terbuka ... 34

Gambar 6. Saluran Box Culvert ... 35

Gambar 7. Lokasi Penelitian ... 39

Gambar 8. Diagram Alir Penelitian ... 45

Gambar 9. Kurva IDF Hasil Analisis ... 50

Gambar 10. Kurva IDF Regresi Menurut Fungsi Logaritma ... 50

Gambar 11. Penampang Memanjang Saluran ... 52

Gambar 12. Daerah Aliran Saluran dan Tata Guna Lahan ... 55

Gambar 13. Tampak Atas Model Saluran Drainase Ramanuju ... 59

Gambar 14. Penampang Melintang Muka Air di Hulu Saluran dengan Kala Ulang 2 Tahun ... 60

Gambar 15. Penampang Melintang Luapan Air Tertinggi dari Saluran dengan Kala Ulang 2 Tahun ... 60

Gambar 16. Grafik Muka Air di Hilir Saluran dengan Kala Ulang 2 Tahun ... 61

(17)

viii Gambar 18. Penampang Melintang Luapan Air Tertinggi dari Saluran

dengan Kala Ulang 5 Tahun ... 63 Gambar 19. Penampang Melintang Muka Air di Hilir Saluran dengan

Kala Ulang 5 Tahun ... 63 Gambar 20. Penampang Melintang Muka Air di Hulu Saluran dengan

Kala Ulang 10 Tahun ... 64 Gambar 21. Penampang Melintang Luapan Air Tertinggi dari Saluran

dengan Kala Ulang 10 Tahun ... 65 Gambar 22. Penampang Melintang Muka Air di Hilir Saluran

dengan Kala Ulang 10 Tahun ... 65 Gambar 23. Penampang Memanjang Muka Air dengan Kala Ulang

2 Tahun ... 68 Gambar 24. Penampang Memanjang Muka Air dengan Kala Ulang

5 Tahun ... 68 Gambar 25. Penampang Memanjang Muka Air dengan Kala Ulang

10 Tahun ... 69 Gambar 26. Penampang Memanjang Muka Air Saluran dengan

penambaha Kedalaman pada ruas STA 175,15 – 195,95

Kala Ulang 2 Tahun ... 77 Gambar 27. Penampang Memanjang Muka Air Saluran dengan

Kala Ulang 10 Tahun ... 78 Gambar 29. Penampang Melintang Muka Air pada STA 195,95 Kala Ulang 2 Tahun ... 78 Gambar 30. Penampang Melintang Muka Air pada STA 195,95 Kala Ulang 5 Tahun ... 79 Gambar 31. Penampang Melintang Muka Air pada STA 195,95 Kala Ulang 10 Tahun ... 79 Gambar 32. Penampang Memanjang Muka Air Saluran dengan

penambaha Tinggi Tebing pada ruas STA 175,15 – 195,95

(18)

ix Gambar 33. Penampang Memanjang Muka Air Saluran dengan

Kala Ulang 10 Tahun ... 81 Gambar 35. Penampang Melintang Muka Air pada STA 195,95 Kala Ulang 2 Tahun ... 82 Gambar 36. Penampang Melintang Muka Air pada STA 195,95 Kala Ulang 5 Tahun ... 82 Gambar 37. Penampang Melintang Muka Air pada STA 195,95 Kala Ulang 10 Tahun ... 83 Gambar 38. Penampang Melintang Muka Air Maksimum Saat

Kapasitas Saluran Tercapai ... 85 Gambar 39. Lampiran Kurfa IDF Hasil Analisis ... 119 Gambar 40. Lampiran Kurfa IDF Berdasarkan Fungsi Regresi

Terhadap Logaritma ... 120 Gambar 41. Lampiran Tampak Atas Model Saluran Drainase Ramanuju

Hilir ... 128 Gambar 42. Lampiran Penampang Memanjang Saluran Drainase Ramanuju Hilir ... 129 Gambar 49. Penampang Memananjang Muka Air Saat Kapasitas Saluran

Tercapai ... 142 Gambar 50. Penampang Melintang Muka Air Saat Kapasitas

(19)

x DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Nilai Koefisien Limpasan (C) ... 16

Tabel 2. Kedalaman Hujan Beberapa Durasi di Kotabumi ... 46

Tabel 3. Intensitas Hujan Terhitung ... 47

Tabel 4. Parameter Statistik dalam Analisis Frekuensi ... 48

Tabel 5. Hujan Rancangan Berbagai Kala Ulang ... 49

Tabel 6. Hasil Perhitungan Waktu Konsentrasi ... 53

Tabel 7. Hasil Perhitungan Intensitas Hujan ... 53

Tabel 8. Hasil Perhitungan Koefisien Limpasan ... 56

Tabel 9. Debit Puncak ... 56

Tabel 10. Hasil Kalibrasi Model Terhadap Kondisi Lapangan ... 58

Tabel 11. Hubungan Antara Kala Ulang dengan Sifat Super Kritis Aliran ... 70

Tabel 12. Hasil Perhitungan Kemiringan Kritis Untuk Setiap Ruas Saluran .. 73

Tabel 13. Nilai Kemiringan Kritis (Ic) dan Kemiringan Dasar Saluran (I0) .... 74

Tabel 14. Hasil Perhitungan Angka Froude ... 75

Tabel 15. Tinggi Luapan Air pada STA 195,95 dengan Beberapa Kondisi Untuk Masing-masing Kala Ulang Rencana ... 84

(20)

xi Tabel 17. Curah Hujan Maksimum Tiap-tiap Durasi pada Stasiun

Geofisika Kotabumi Tahun 2011 ... 90 Tabel 18. Curah Hujan Maksimum Tiap-tiap Durasi pada Stasiun

(21)

xii Tabel 31. Curah Hujan Maksimum Tiap-tiap Durasi pada Stasiun

Geofisika Kotabumi (Rekapitulasi) ... 104

Tabel 32. Tabel 30. Intensitas Hujan Tiap-tiap Durasi ... 105

Tabel 33. Parameter Statistik dalam analisis Frekuensi ... 106

Tabel 34. Nilai K Untuk Distribusi Log Pearson III ... 107

Tabel 35. Hujan Rancangan dengan Durasi 5 Menit ... 108

Tabel 45. Hujan Rancangan Rekapitulasi ... 118

Tabel 46. Waktu Konsentrasi ... 121

Tabel 47. Intensitas Hujan Terhitung ... 121

Tabel 48. Koefisien Limpasan ... 121

Tabel 49. Debit Puncak ... 122

Tabel 50. Pemeriksaan Kemiringan Kritis pada Saluran ... 123

Tabel 51. Hubungan Antara Kala Ulang dengan Sifat Super Kritis Aliran ... 124

(22)

xiii Tabel 53. Perbandingan Kemiringan Kritis dan Kemiringan Saluran ... 126 Tabel 54. Debit Kapasitas Saluran Saluran ... 126 Tabel 55. Output Detail Hulu Saluran ... 132 Tabel 56. Output Detail Saluran dengan Luapan Tertinggi ... 133 Tabel 57. Output Detail Hilir Saluran ... 133 Tabel 58. Output Detail Hulu Saluran ... 136 Tabel 59. Output Detail Saluran dengan Luapan Tertinggi ... 137 Tabel 60. Output Detail Hilir Saluran ... 137 Tabel 61. Output Detail Hulu Saluran ... 140 Tabel 62. Output Detail Saluran dengan Luapan Tertinggi ... 141 Tabel 63. Output Detail Hilir Saluran ... 141 Tabel 64. Output Detail Hulu Saluran ... 144 Tabel 65. Output Detail Saluran dengan Luapan Tertinggi ... 145 Tabel 66. Output Detail Hilir Saluran ... 145 Tabel 67. Tinggi Luapan Air pada STA 195,95 dengan Beberapa Kondiisi

(23)

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sebagai sebuah negara kepulauan yang secara astronomis terletak di sekitar garis katulistiwa dan secara geografis terletak di antara dua benua dan dua samudra, Indonesia mengalami iklim tropis dan mendapatkan penyinaran matahari sepanjang tahun. Perubahan arah penyinaran matahari akibat revolusi bumi menyebabkan perpindahan arah angin yang bertiup di kepulauan Indonesia. Secara umum pada bulan November hingga bulan Mei angin bertiup dari arah Utara Barat Laut dan membawa banyak uap air dan hujan sehingga menyebabkan musim hujan di sebagian besar wilayah kepulauan Indonesia. Sebaliknya pada bulan Juni hingga bulan September angin bertiup dari arah Selatan Tenggara dan bersifat kering sehingga menyebabkan musim kemarau.

(24)

2 harus didasarkan pada suatu patokan perancangan yang benar, sehingga diharapkan akan menghasilkan bangunan air yang berfungsi dengan baik secara struktural maupun secara fungsional dalam jangka waktu yang direncanakan. Dalam hal ini biasanya dihitung banjir rancangan dengan kala ulang tertentu.

Perubahan tata guna lahan menjadi kawasan pemukiman maupun pusat kegiatan manusia menyebabkan air tidak dapat meresap ke dalam tanah sehingga sebagian besar akan melimpas. Hal ini menyebabkan air yang mengalir di permukaan akan semakin besar dan semakin bertambah pada setiap tahunnya. Karena hal tersebut saluran drainase tidak dapat menampung debit air yang terus bertambah sehingga bisa menyebabkan banjir.

(25)

3 Untuk mengetahui apakah saluran drainase Ramanuju mampu menampung debit air yang semakin besar, perlu dilakukan analisis terhadap intensitas curah hujan di daerah Kotabumi sehingga nantinya dapat diketahui hubungan antara debit banjir rencana untuk kala ulang tertentu dengan kemampuan saluran dalam menampung dan mengalirkan air. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, perbaikan saluran drainase Ramanuju yang telah dilakukan bertujuan untuk mencegah adanya kemungkinan genangan dan banjir. Terkait dengan masalah kemungkinan banjir di sepanjang saluran Ramanuju, perlu dilakukan analisis terhadap saluran tersebut sehingga ke depannya diharapkan akan didapatkan solusi yang terbaik.

(26)

4 B. Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan di atas, maka rumusan masalahnya adalah :

1. Berapakah intensitas hujan rencana berdasarkan kurva IDF di daerah Kotabumi sebagai stasiun penakar curah hujan terdekat?

2. Pada kala ulang berapakah debit puncak saluran drainase Ramanuju Hilir menyebabkan luapan air yang melampaui ketinggian saluran?

3. Berapakah kapasitas saluran drainase Ramanuju Hilir di daerah Kotabumi?

C. Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini diperlukan batasan-batasan sebagai berikut :

1. Drainase yang ditinjau adalah saluran drainase Ramanuju Hilir Kotabumi dengan panjang 407,95 m yang berakhir di sungai Abung.

2. Analisis hidrologi berdasarkan data curah hujan otomatis yang berada di Kotabumi.

3. Analisis hidrologi untuk mencari intensitas hujan menggunakan metode Intensitas Durasi Frekuensi (IDF).

4. Analisis banjir rencana berdasarkan pada data curah hujan menggunakan metode Rasional dengan kala ulang 2 tahun, 5 tahun dan 10 tahun.

5. Dalam proses pemodelan, debit yang masuk diasumsikan 100 % air, tidak terdapat sedimen dan sampah.

(27)

5 7. Aliran pada saluran merupakan aliran permanen (steady flow). Kehilangan energi hanya dipengaruhi oleh gesekan dan hambatan aliran (akibat sambungan saluran, perubahan penampang atau hambatan lain). 8. Analisis hidrolika saluran drainase menggunakan alat bantu berupa

perangkat lunak yaitu program HEC-RAS.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian yang akan dilakukan ini adalah :

1. Mengetahui intensitas hujan rencana di daerah Kotabumi berdasarkan kurva IDF.

2. Mengetahui kala ulang banjir yang menyebabkan luapan air pada saluran drainase Ramanuju Hilir.

3. Mengetahui kapasitas saluran drainase Ramanuju Hilir.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian yang akan dilakukan yaitu :

1. Mengetahui intensitas hujan yang terjadi di saluran drainase Ramanuju Hilir.

2. Mengetahui kala ulang yang dipakai dalam perencanaan saluran drainase Ramanuju Hilir.

3. Mengetahui kapasitas saluran drainase Ramanuju Hilir yang telah dibangun di daerah Kotabumi sebagai salah satu upaya mencegah banjir. 4. Sebagai acuan untuk perencanaan jangka panjang penanggulangan banjir

(28)

6 5. Memberikan pengetahuan pada pembaca tentang analisa desain drainase

sebagai upaya pencegah banjir.

(29)

7

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Hidrologi

Hidrologi berasal dari Bahasa Yunani yaitu terdiri dari kata hydros yang berarti air dan kata logos yang berarti ilmu, dengan demikian secara umum hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang air. Secara lebih mendetail, hidrologi adalah cabang ilmu teknik sipil yang mempelajari pergerakan, distribusi dan kualitas air di seluruh bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air. Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk dan perjalanan air di permukaan bumi. Hidrologi dipelajari orang untuk memecahkan masalah-masalah yang berhubungan dengan keairan, seperti manajemen air, pengendalian banjir dan perencanaan bangunan air. Hidrologi biasanya lebih diperuntukkan untuk masalah-masalah air di daratan. Artinya hidrologi biasanya tidak diperuntukkan untuk perhitungan yang ada hubungannya dengan air laut.

(30)

8 permukaan bumi presipitasi tersebut sebagian langsung menguap ke udara, sebagian tertahan oleh tumbuh-tumbuhan (intersepsi) dan sebagian mencapai permukaan tanah.

Air yang sampai ke permukaan tanah sebagian akan berinfiltrasi dan sebagian lagi mengisi cekungan-cekungan di permukaan tanah kemudian mengalir ke tempat yang lebih rendah (runoff), masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut. Dalam perjalanannya, sebagian air akan mengalami penguapan. Air yang masuk ke dalam tanah sebagian akan keluar lagi menuju sungai yang disebut dengan aliran antara (interflow), sebagian akan turun dan masuk ke dalam air tanah yang sedikit demi sedikit dan masuk ke dalam sungai sebagai aliran bawah tanah (ground water flow).

Gambar 1. Siklus Hidrologi

1. Presipitasi dan Hujan

(31)

9 wujud air yang tertentu pula. Air yang jatuh dari atmosfer tersebut bisa saja berwujud hujan, salju, uap air dan kabut. Karena semua wilayah Indonesia berada di sekitar garis lintang 00_{, dapat dipastikan}

Indonesia akan mengalami iklim tropis, maka persipitasi yang paling sering muncul adalah dalam bentuk hujan, sehingga istilah presipitasi identik dengan hujan.

Hujan diukur di stasiun penakar curah hujan. Stasiun penakar curah hujan biasanya terdiri dari dua macam, yaitu pencatat hujan otomatis dan stasiun pencatat hujan manual. Stasiun hujan otomatis bekerja sendiri tanpa bantuan tenaga manusia. Data hujan yang tercatat biasanya diambil sebulan sekali untuk diolah dan dikumpulkan bersama data induk yang sudah diambil sebelumnya. Sedangkan stasiun pencatat curah hujan manual memerlukan tenaga manusia untuk mencatat curah hujan harian.

2. Hujan Rancangan

(32)

10 Menurut Triatmodjo (2008), debit rencana dapat dihitung dari kedalaman hujan titik dalam penggunaan metode rasional untuk menentukan debit puncak pada perencanaan drainase dan jembatan (gorong-gorong). Metode rasional ini digunakan apabila tangkapan air kecil. Pencatatan hujan biasanya dalam bentuk data hujan harian, jam-jaman atau menitan. Pencatatan dilakukan dengan interval waktu pendek supaya distribusi hujan selama terjadinya hujan dapat diketahui. Distribusi hujan yang terjadi digunakan sebagai masukan untuk mendapatkan hidrograf aliran.

3. Analisis Frekuensi

Menurut Sri Harto (1993), analisis frekuensi adalah suatu analisa data hidrologi dengan menggunakan statistika yang bertujuan untuk memprediksi suatu besaran hujan atau debit dengan masa ulang tertentu. Menurut Triatmodjo (2008), dalam statistik dikenal beberapa parameter yang berkaitan dengan analisis data yang meliputi :

(33)

11 d. Koefisien kurtosis

Ck = �² ∑ X – X̅

�− �− �− ... (4)

e. Koefisien variasi Cv =

�̅

... (5)

Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi yang umum digunakan dalam bidang hidrologi. Distribusi tersebut adalah sebagai berikut:

a. Distribusi Normal

Distribusi Normal adalah simetris terhadap sumbu vertikal dan berbentuk lonceng yang disebut juga distribusi gauss. Sri Harto (1993), memberikan sifat-sifat distribusi normal, yaitu nilai koefisien kemencengan (skewness) Cs ≈ 0 dan nilai

koefisien kurtosis Ck ≈ 3.

Rumus yang umum digunakan adalah sebagai berikut :

XT = ̅ + KT . s ... (6)

Dimana :

XT = perkiraan nilai yang diharapkan periode T-tahun ̅ = nilai rata-rata sampel

(34)

12 b. Distribusi Log Normal

Menurut Singh (1992), jika variabel acak y = log x terdistribusi secara normal, maka x dikatakan mengikuti distribusi Log Normal, dalam model matematik dapat dinyatakan dengan persamaan :

YT = ̅ + KT S ... (7)

dimana :

YT = perkiraan nilai yang terjadi pada T-tahunan ̅ = nilai rata-rata sampel

KT = faktor frekuensi

Ciri khas statistik distribusi Log Normal adalah nilai koefisien skewness sama dengan tiga kali nilai koefisien variasi (Cv) atau bertanda positif.

c. Distribusi Gumbel

Rumus umum yang digunakan dalam metode Gumbel adalah sebagai berikut :

X = ̅ + s K ... (8) dimana :

̅ = nilai rata-rata s = standar deviasi K = faktor frekuensi

(35)

13 d. Distribusi Log Pearson III

Apabila tidak memenuhi ketiga distribusi di atas maka data tersebut dapat dihitung menggunakan distribusi Log Pearson III. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

1) Ubah data ke bentuk logaritmik, X = log X 2) Hitung harga rata-rata :

̅ =

� ∑ log Xi ... (9)

3) Hitung simpangan baku :

s =

√[

�−

∑

log Xi – logX

̅

²

]

_{... (10)}

4) Hitung Koefisisen kemencengan :

Cs = � ∑ lo X – lo X̅

�− �−

... (11)

5) Mencari nialai K berdasarkan nilai Cs.

6) Hitung logaritma hujan dengan periode ulang T :

Log XT = log ̅ + K s ... (12)

4. Intensitas Durasi Frekuensi (IDF)

(36)

14 Menurut Triatmodjo (2008), Analisa IDF dapat dilakukan untuk memperkirakan debit puncak di daerah tangkapan yang kecil, hujan deras dengan durasi singkat ( intensitas hujan dengan durasi singkat adalah sangat tinggi) yang jatuh di berbagai titik pada seluruh daerah tangkapan hujan dapat terkonsentrasi di titik kontrol yang ditinjau dalam waktu yang bersamaan yang dapat menghasilkan debit puncak.

Gambar 2. Contoh Kurva IDF

(37)

15 5. Metode Rasional

Menurut Soewarno (2000) metode rasional dapat dipandang sebagai salah satu cara praktis dan mudah. Selain itu, penerapannya di Indonesia masih memberikan peluang untuk dikembangkan. Metode ini cocok dengan Indonesia yang beriklim tropis.

Beberapa asumsi dasar untuk menggunakan metode rasional adalah: a. Curah hujan terjadi dengan intensitas yang tetap dalam jangka

waktu tetentu, setidaknya dengan waktu konsentrasi

b. Limpasan langsung mencapai maksimum ketika durasi hujan dengan intensitas tetap sama dengan waktu konsentrasi

c. Koefisien runoff dianggap tetap selama durasi hujan d. Luas DAS tidak berubah selama durasi hujan.

Menurut Triatmodjo (2008) beberapa parameter hidrologi yang diperhitungkan adalah intensitas hujan, durasi hujan, frekuensi hujan, luas DAS, abstraksi (kehilangan air akibat evaporasi, intersepsi, infiltrasi dan tampungan permukaan) dan konsentrasi aliran. Metode aliran didasarkan pada persamaan berikut :

Q = 0,278 C I A ………... (14) dimana :

Q = Debit banjir maksimum (m3/dtk) C = Koefisien pengaliran

(38)

16 Arti dari rumus tersebut adalah jika terjadi curah hujan selama satu jam dengan intensitas 1 mm/jam dalam daerah 1 km2, maka debit banjir sebesar 0,278 m3_{/dtk dan melimpas selama satu jam.}

Tabel 1. Nilai koefisien Limpasan (C)

No Tipe Aliran C 7 Halaman kereta api 0,20 - 0,40 8 Daerah tidak dikerjakan 0,10 - 0,30 9 Jalan

(39)

17 sampai ke tempat keluaran DAS (titik kontrol) setelah tanah menjadi jenuh. Berikut rumus yang sering digunakan untuk memperkirakan waktu konsentrasi yang dikembangkan oleh Kirpich (1940) :

tc =

[

, � �

�

]

,

...

(15)

dimana :

tc = waktu konsentrasi (jam) L = panjang saluran (Km) S = kemiringan saluran

B. Hidrolika

Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika (hydro mechanics) yang berhubungan dengan gerak air atau mekanika aliran. Analisis hidrolika mencakup hukum ketetapan massa, hukum ketetapan energi dan hukum ketetapan momentum yang selanjutnya akan dinyatakan dalam persamaan kontinuitas, persamaan energi dan persamaan momentum.

(40)

18 alami sedangkan untuk aliran saluran tertutup terdapat pada aliran air yang memenuhi pipa.

Di dalam skripsi ini yang dibahas adalah aliran saluran terbuka (open channel flow), sesuai dengan tipe saluran air yang ditinjau di lapangan yaitu saluran

drainase Ramanuju Hilir Kotabumi.

1.Penghantar Aliran (Flow Conveyance)

Seperti yang sudah diketahui, air mengalir dari hulu ke hilir (kecuali ada gaya yang menyebabkan aliran ke arah sebaliknya) hingga mencapai suatu elevasi permukaan air tertentu, misalnya permukaan air di danau atau permukaan air di laut. Kecenderungan ini ditunjukkan oleh aliran di saluran alam yaitu sungai. Perjalanan air dapat juga melalui bangunan-bangunan air yang dibuat oleh manusia, seperti saluran irigasi, pipa, gorong - gorong (culvert), dan saluran buatan yang lain atau kanal (canal).

(41)

19 2. Elemen Geometri

Dalam analisis hidrolika saluran terbuka, data-data geometri sangat dibutuhkan karena merupakan bagian pokok dalam analisis tersebut. Elemen geometri mencakup luas penampang (area), lebar permukaan (top width), keliling basah (wetted parimeter) dan jari-jari hidrolik (hydraulic radius). Yang dimaksud dengan penampang saluran (channel cross section) adalah penampang yang diambil tegak lurus arah aliran,

sedang penampang yang diambil vertikal disebut penampang vertikal (vertical section). Dengan demikian apabila dasar saluran terletak horizontal maka penampang saluran akan sama dengan penampang vertikal. Saluran buatan biasanya direncanakan dengan penampang beraturan menurut bentuk geometri yang biasa digunakan, yaitu berbentuk trapesium, persegi panjang, segi tiga, lingkaran dan parabola.

(42)

20 (y) adalah kedalaman vertikal, dalam hal sudut kemiringan dasar saluran

sama dengan θ maka d = y cos θ.

Lebar permukaan adalah lebar penampang saluran pada permukaan bebas. Notasi atau simbol yang digunakan untuk lebar permukaan adalah T, dan satuannya adalah satuan panjang. Luas penampang (area) mengacu pada luas penampang melintang dari aliran di dalam saluran. Notasi atau simbol yang digunakan untuk luas penampang ini adalah A, dan satuannya adalah satuan luas. Keliling basah suatu penampang aliran didefinisikan sebagai bagian/porsi dari parameter penampang aliran yang bersentuhan (kontak) dengan batas benda padat yaitu dasar dan/atau dinding saluran, dalam hal aliran di dalam saluran terbuka batas tersebut adalah dasar dan dinding/tebing saluran. Notasi atau simbol yang digunakan untuk keliling basah ini adalah P, dan satuannya adalah satuan panjang.

(43)

21 Faktor penampang untuk perhitungan aliran kritis adalah perkalian dari luas penampang aliran (A) dan akar dari kedalaman hidrolik ( √� ) disimbolkan sebagai Z. Faktor penampang untuk perhitungan aliran seragam adalah perkalian dari luas penampang aliran dan pangkat 2/3 dari jari-jari hidrolik, AR2/3_{. Berikut Persamaannya :}

V =

�. / . / ……….. (16)

dimana :

V = Kecepatan aliran (mm/det) R = Jari-jari hidrolik

n = Koefisien manning S = Kemiringan saluran

Penampang saluran lebar sekali adalah suatu penampang saluran terbuka yang sangat lebar sekali dimana berlaku pendekatan sebagai saluran terbuka berpenampang persegi empat dengan lebar saluran yang jauh lebih besar dari pada kedalaman aliran sehingga B >> y, dan keliling basah P diasumsikan sama dengan lebar saluran B. Dengan demikian maka luas penampang saluran adalah A = B . y.

3. Debit Aliran (Discharge)

(44)

22 m1 = m2

ρ1 . A1 . v1= ρ2 . A2 . v2 ………... (17) Untuk kerapatan tetap, ρ1= ρ2, maka akan didapatkan persamaan:

A1 . v1 = A2 . v2 = Q ………... (18)

Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa dalam suatu aliran, diantara dua penampangnya berlaku Q1 = Q2, dan disebut sebagai persamaan

kontinuitas.

4. Kecepatan Aliran (Velocity)

Kecepatan aliran (v) dari suatu penampang aliran tidak sama di seluruh penampang aliran, tetapi bervariasi menurut tempatnya. Apabila cairan bersentuhan dengan batasnya (di dasar dan dinding saluran) kecepatan alirannya adalah nol. Hal ini seringkali membuat kompleksnya analisis, oleh karena itu untuk keperluan praktis biasanya digunakan harga rata-rata dari kecepatan di suatu penampang aliran. Kecepatan rata-rata-rata-rata ini didefinisikan sebagai debit aliran dibagi luas penampang aliran, dan oleh karena itu satuannya adalah panjang per satuan waktu.

v =

� ………... (19)

Dimana :

v = Kecepatan rata-rata aliran (ft/s atau m/s) Q = Debit aliran (ft3_{/s atau m}3_/s)

(45)

23 5. Kriteria Aliran

Menurut Triatmodjo (1993), beberapa kriteria aliran yang tercakup dalam kinematika aliran di antaranya adalah sebagai berikut :

 Aliran invisid dan viskos

 Aliran kompresibel dan tak kompresibel  Aliran laminar dan turbulen

 Aliran mantap dan tak mantap  Aliran beraturan dan tak beraturan  Aliran satu, dua dan tiga dimensi  Aliran rotasional dan tak rotasional

a. Aliran invisid dan viskos

Aliran invisid adalah aliran dimana kekentalan zat cair, µ, dianggap nol (zat cair ideal). Sebanarnya zat cair dengan kekentalan nol tidak ada di alam, akan tetapi dengan anggapan tersebut akan sangat menyederhanakan permasalahan yang sangat kompleks dalam hidrolika. Karena zat cair tidak ada kekentalan maka tidak terjadi tegangan geser antara partikel zat cair dan antara zat cair dengan bidang batas. Pada kondisi tertentu anggapan bahwa µ = 0 dapat diterima untuk zat cair dengan kekentalan kecil seperti air.

(46)

24 yang berhubungan langsung dengan bidang batas akan mempunyai kecepatan nol (diam). Kecepatan akan bertambah sesuai dengan jarak dari bidang batas tersebut.

b. Aliran kompresibel dan tak kompresibel

Semua fluida adalah kompresibel sehingga rapat massanya berubah dengan perubahan tekanan. Pada aliran mantap dengan perubahan rapat massa kecil, sering dianggap zat cair tidak kompresibel dan rapat massa konstan. Oleh karena zat cair mempunyai kemampatan yang sangat kecil, maka dalam analisis aliran mantap sering dilakukan anggapan zat cair tak kompresibel, tetapi pada aliran tak mantap melalui pipa di mana bisa terjadi perubahan tekanan yang sangat besar, maka kompresibilitas zat cair harus diperhitungkan.

c. Aliran laminer dan turbulen

Ada dua macam aliran viskos yaitu aliran laminer dan aliran turbulen. Aliran laminer adalah suatu tipe aliran yang ditunjukkan oleh gerak partikel-partikel cairan yang beraturan menurut garis-garis arusnya yang halus dan sejajar. Apabila zat warna diinjeksikan pada suatu titik dalam aliran, maka zat warna tersebut akan mengalir secara teratur seperti benang tanpa terjadi difusi dan penyebaran.

(47)

25 yang dimasukkan pada suatu titik dalam aliran akan terdifusi cepat ke seluruh aliran. Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar, saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Karakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel partikel cairan di seluruh penampang aliran.

Untuk membedakan aliran apakah turbulen atau laminer, digunakan angka tidak bersatuan yang disebut Angka Reynold (Reynolds Number). Bilangan Reynold adalah bilangan yang tidak mempunyai

dimensi, yang menyatakan perbandingan gaya-gaya inersia terhadap gaya-gaya kekentalan.

(48)

26 Angka Reynold pada percobaan ini dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Re = �_µ

��

= ��

µ

………... (20)

atau

Re = ��

� ………….………...……... (21)

Untuk penampang yang tak bundar, perbandingan luas penampang terhadap keliling basah, disebut jari-jari hidraulik R (dalam m), sehingga :

Re = �

� ………..………... (22)

dimana :

Re = Angka Reynolds (tanpa satuan)

V = Kecepatan rata-rata (ft/satau m/s) R = Jari-jari hidrolik (ft atau m)

n = Viskositas kinematis (ft2/s atau m2/s)  = Rapat massa fluida dalam kg/m3 D = Garis tengah pipa dalam m  = Kekentalan mutlak dalam Pa dtk

(49)

27 Apabila angka Reynold lebih besar dari 4000, aliran biasanya adalah turbulen. Sedangkan apabila berkisar antara 2000 dan 4000 aliran dapat laminer atau turbulen tergantung pada faktor-faktor lain yang mempengaruhi. Nilai angka-angka tersebut hanya menunjukkan karakteristik aliran dalam pipa. Dengan demikian angka Reynold untuk aliran laminer dan turbulen yang terdapat pada saluran di alam tentu akan menunjukkan nilai yang lebih kecil karena faktor yang mempengaruhi aliran lebih kompleks sehingga partikel zat cair lebih mudah terdifusi.

d. Aliran mantap dan tak mantap

Aliran dikatakan sebagai aliran mantap (steady flow) apabila variabel dari aliran (seperti kecepatan V, tekanan p, rapat massa r, tampang aliran A, debit Q dan sebagainya) di sebarang titik pada zat cair tidak berubah dengan waktu. Keadaan ini dapat dinyatakan dalam bentuk matematis berikut :

Sebaliknya apabila variabel-variabel dari aliran air berubah menurut waktu disebut sebagai aliran tak mantap (unsteady flow), sehingga :

(50)

28 e. Aliran satu, dua dan tiga dimensi

Dalam aliran satu dimensi, kecepatan di setiap titik pada tampang lintang mempunyai besar dan arah yang sama. Sebenarnya jenis aliran ini sangat jarang terjadi, tetapi dalam analisanya, pada aliran tiga dimensi sering disederhanakan menjadi aliran satu dimensi yaitu dengan menganggap dan mengabaikan perubahan kecepatan vertikal dan melintang terhadap kecepatan memanjang. Keadaan pada tampang melintang adalah rata-rata dari kecepatan, rapat massa dan sifat-sifat lainnya. Aliran dalam pipa atau saluran yang kecil dapat dianggap sebagai aliran satu dimensi.

Dalam aliran dua dimensi, semua partikel zat cair dianggap mengalir dalam bidang sepanjang aliran, sehingga tidak ada aliran tegak lurus pada bidang tersebut. Aliran pada saluran yang sangat lebar, misalnya di pantai dapat dianggap sebagai aliran dua dimensi. Aliran tiga dimensi merupakan jenis aliran dimana komponen kecepatan u, v dan w adalah fungsi dari koordinat x, y dan z. Kebanyakan aliran di alam adalah aliran tiga dimensi.

f. Aliran rotasional dan tak rotasional

(51)

29 g. Aliran seragam dan tidak seragam

Aliran seragam (uniform flow) merupakan jenis aliran yang lain. Kata

“seragam” menunjukkan bahwa kecepatan aliran di sepanjang saluran adalah tetap, dalam hal ini kecepatan aliran tidak tergantung pada tempat atau tidak berubah menurut tempatnya, ��

� = 0. Sedangkan

apabila kecepatan aliran berubah terhadap tempat atau posisinya maka disebut sebagai aliran tidak seragam, ��

� ≠ 0. Kombinasi dari aliran

seragam dan aliran tetap disebut sebagai aliran beraturan. Aliran disebut beraturan apabila tidak ada perubahan besar dan arah dari satu titik ke titik yag lain di sepanjang aliran. Demikian juga dengan variabel-variabel lainnya seperti tekanan, rapat massa, debit, kedalaman dan sebagainya.

Sedangkan apabila terjadi perubahan pada parameter-parameter aliran tersebut, disebut sebagai aliran tak beraturan.

(52)

30 Aliran tidak seragam dapat dibagi menjadi aliran berubah lambat laun (gradually varied flow) dan aliran berubah dengan cepat (rapidly varied flow). Aliran disebut berubah lambat laun apabila perubahan

variabel-variabel aliran seperti kecepatan, rapat massa, kedalaman, lebar penampang, debit dan sebagainya terjadi secara lambat laun dalam jarak yang panjang, sedangkan aliran disebut berubah dengan cepat apabila perubahan-perubahan variabel aliran tersebut terjadi pada jarak yang pendek.

6. Aliran Kritis, Aliran Sub-kritis, Aliran Super Kritis, Angka Froude Menurut Olson dan Wright (1993), air yang mengalir dalam sebuah saluran terbuka (sungai atau saluran pelimpah) akan disebut subkritis, kritis dan superkritis, tergantung pada apakah kecepatan alirannya kurang dari, kira-kira sama dengan atau lebih besar dari cepat rambat gelombang permukaan elementernya. Contoh gelombang elementer adalah gelombang yang dibangkitkan oleh sebutir batu yang dilemparkan ke dalam permukaan air yang dangkal. Secara matematis, cepat rambat gelombang adalah :

c = √g. D ………... (23)

Dimana :

C = Cepat rambat gelombang g = Gaya gravitasi

(53)

31 Untuk mengetahui suatu aliran termasuk dalam aliran subkritis, kritis atau superkritis, maka digunakan angka Froude. Angka Froude adalah perbandingan antara kecepatan aliran terhadap kecepatan rambat gelombang elementer. Secara matematis angka Froude adalah sebagai berikut :

Fr =V

c

………... (24)

Dimana :

Fr = Angka Froude v = Kecepatan aliran

c = Cepat rambat gelombang

(54)

32

Gambar 3. Aliran Subkritis, Kritis dan Superkritis

7. Kemiringan Kritis Aliran

Menurut Triatmodjo (2006), kemiringan dasar saluran yang diperlukan untuk menghasilkan aliran seragam di dalam saluran pada kedalaman kritik disebut dengan kemiringan kritik Ic. Apabila kecepatan aliran pada kedalaman kritik seperti pada persamaan (28), sehingga kemiringan kritik menjadi :

Ic = � � � ²

⁄ ………...………... (25)

dimana :

Ic = kemiringan kritik g = grafitasi (m2/s)

D = kedalaman hidrolik (m) R = jari-jari hidrolik (m)

Apabila aliran seragam terjadi pada saluran dengan kemiringn dasar lebih kecil dari kemiringn kritik (Io < Ic), maka aliran adalah sub kritis.

(55)

33 8. Energi Dalam Saluran Terbuka

Berikut ini adalah gambar yang menunjukkan diagram garis energi pada aliran yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran, tekanan air dalam aliran dan perbedaan ketinggian.

Gambar 4. Diagram Garis Energi

keterangan :

Energy Grade Line : Garis ketinggian dari jumlah tinggi aliran

� � �

,

� �

� : Tinggi energi akibat kecepatan dalam aliran � , � : Tinggi energi akibat tekanan dalam aliran

, : Tinggi energi akibat perbedaan ketinggian Hf : Tinggi energi akibat kehilangan energi

Water Surface : Muka air saluran

(56)

34

z1 + y1 + α1 �

� = z2 + y2 + α2 �

� + hf …... (26)

Jika α1 = α2 = 1 dan hf ≈ 0 maka persamaan di atas menjadi :

z1 + y1 + �_� = z2 + y2 + �_� = konstan ... (25)

Gambar 5. Kurva Energi Spesifik Dalam Saluran Terbuka

Untuk saluran dengan kemiringan kecil dan α = 1, energi spesifik adalah jumlah kedalaman air ditambah tinggi kecepatan, atau:

E = y+ �

� atauE = y+ ²

��²

…

...

(27)

C. Saluran Box Culvert

(57)

35 bersifat kedap air. Box Culvert ini umumnya digunakan untuk saluran drainase. Ukuran yang besar bisa digunakan sebagai jembatan (wikipedia, 2013).

Gambar 6. Saluran Box Culvert

Box Culvert sudah menjadi tren dalam berbagai pembangunan drainase di

perkotaan karena mempunyai banyak keunggulan, diantaranya :

1. Lebih ringan dalam pemasangan, karena ada 2 komponen yang terpisah, sehingga biaya alat instalasi dapat ditekan.

2. Pemasangan lebih mudah dan lebih cepat.

3. Terdapat Quick Lay Joint System ( plat besi joint ) yang membuat struktur lebih kokoh dan kuat terhadap kemungkinan adanya penurunan setempat dari pondasi.

(58)

36 D. Program HEC-RAS

HEC-RAS adalah program komputer yang memodelkan aliran air yang melalui sungai alami maupun saluran lainnya. Program HEC-RAS adalah program satu dimensi yang berarti bahwa dalam pemodelan tidak ada efek langsung dalam perubahan bentuk penampang, belokan saluran, maupun aspek dua dimensi atau tiga dimensi saluran yang lain. Program ini dikembangkan oleh Departemen Pertahanan AS, Army Corps of Engineers untuk mengelola sungai, pelabuhan dan pekerjaan umum lain di bawah yurisdiksi mereka. Program ini telah diterima secara luas oleh banyak orang sejak dirilis ke publik pada tahun 1995.

Menurut Sitepu (2010) HEC-RAS adalah suatu sistem software gabungan yang dirancang untuk penggunaan yang interaktif di lingkungan pemakainya. Sistem ini terdiri atas Grafikal User Interface (GUI), komponen-komponen analisis hidrolik, kemampuan penyimpanan data, manajemen dan grafik. Pada dasarnya, HEC-RAS berisi tiga komponen analisis hidrolik satu dimensi, yaitu :

1. Perhitungan profil permukaan air aliran mantap (steady flow). 2. Simulasi aliran tak mantap ( unsteady flow).

3. PerhitunganSediment Transport.

(59)

37 dilakukan dengan membagi aliran ke dalam dua kategori yaitu aliran permanen dan aliran tak permanen.

Untuk aliran permanen (steady flow analisis), HEC-RAS memakai persamaan energi kecuali di tempat yang kedalaman alirannya melewati kedalaman kritis. Di tempat terjadinya loncat air, pertemuan alur dan air dangkal melalui jembatan, HEC-RAS memakai persamaan kekekalan momentum. Di tempat terjadi terjunan, aliran peluap dan aliran melalui bendung, HEC-RAS memakai persamaan empiris.

Untuk aliran tak permanen (unsteady flow analisis), HEC-RAS memakai persamaan kekekalan massa dan persamaan momentum. Kedua persamaan dituliskan dalam bentuk persamaan differensial parsial, kemudian diselesaikan dengan metode pendekatam beda hingga (finite difference approximation).

Adapun langkah-langkah dalam menjalankan program ini secara umum dapat dibagi menjadi tiga, yaitu menggambar penampang saluran, memasukkan data hidrologi dan memasukkan data hidrolika. Masukan (input) data hidrologi untuk program HEC-RAS adalah data debit, dalam hal ini adalah data debit rancangan yang didapatkan dari perhitungan berdasarkan data hujan.

(60)

38 perubahan saluran (koefisien ekspansi dan kontraksi). HEC-RAS juga membutuhkan geometri struktur hidrolik yang ada di sepanjang saluran misalnya jembatan, pintu air, bendung, peluap dan sejenisnya.

(61)

39

III. METODE PENELITIAN

A. Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian ini adalah di saluran Ramanuju Hilir, Kecamatan Kotabumi, Kabupaten Lampung Utara, Provinsi Lampung.

Gambar 7. Lokasi Penelitian

(62)

40

B. Data-data Penelitian

Data-data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data hujan otomatis yang berasal dari stasiun pengukur kedalaman hujan Kotabumi, data ini diperoleh dari BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) Kotabumi Kabupaten Lampung Utara. Data hujan yang dipergunakan untuk studi ini adalah data hujan periode tahun 1998 sampai tahun 2011.

C. Sumber Data

1. Data Primer

Data Primer, merupakan data yang diperoleh secara langsung dari sumbernya, diamati, dan dicatat untuk pertama kalinya. Data primer dalam penelitian ini diperoleh dengan menggunakan pendekatan dan pengamatan langsung di lapangan dengan cara :

a. Observasi lapangan

Observasi lapangan adalah kegiatan yang dilakukan dengan cara mengamati objek yang ada di lapangan secara langsung. Data yang diamati dalam observasi adalah berupa ukuran penampang melintang saluran, ukuran penampang memanjang saluran, kemiringan saluran dan koefisien kekasaran saluran (koefesien Manning).

b. Dokumentasi

(63)

41 dan sebagainya. Teknik ini digunakan untuk membantu peneliti dalam penyimpanan data yang sudah diperoleh.

2. Data sekunder

Data Sekunder, merupakan data yang didapatkan oleh peneliti dengan cara tidak langsung. Data sekunder diperoleh dari sumber yang bermacan-macam, tergantung kebutuhan dan kelengkapan data dalam penelitian yang akan dilakukan. Data sekunder beserta sumbernya pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Gambar Rencana

Gambar rencana berupa detail lokasi saluran, gambar potongan penampang melintang saluran dan gambar potongan penampang memanjang saluran. Sumber data dari gambar rencana pada penelitian ini adalah Kementrian Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Cipta Karya.

b. Data Hujan Otomatis

Data hujan otomatis adalah data hujan yang diperoleh dari alat ukur curah hujan otomatis dan berupa data hujan menitan. Biasanya alat ukur curah hujan akan merekam data hujan dalam interval waktu 5 menit. Data curah hujan harian dalam penelitian ini diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Kotabumi.

c. Peta Topografi

(64)

42 (catchment area) dari saluran dapat diketahui. Peta topografi dalam penelitian ini diperolah dari hasil pemetaan dengan menggunakan program Arc-Gis.

D. Metode Pengolahan Data

Setelah data primer dan sekunder terpenuhi maka selanjutnya akan dilakukan pengolahan data. Tahapan pengolahan data pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Tahapan pertama yaitu menentukan daerah tangkapan hujan dari saluran Ramanuju dengan menggunakan peta topografi yang telah didapatkan dari data sekunder.

2. Tahapan kedua yaitu menentukan hujan rancangan berdasarkan data curah hujan menitan yang diperoleh dari data hujan otomatis dengan menganggap data hujan tersebut sebagai hujan titik. Hujan titik berarti kedalaman hujan pada lokasi saluran dianggap sama dengan kedalaman hujan yang tercatat pada alat pengukur curah hujan otomatis pada stasiun pengukur curah hujan yang terdekat dari saluran drainase yang ditinjau. Hal ini boleh dilakukan karena daerah tangkapan hujan pada skala saluran drainase mempunyai luasan yang relatif kecil terhadap daerah tangkapan hujan pada DAS (Daerah Aliran Sungai) dimana saluran tersebut berada.

(65)

43 peneliti mencari hubungan antara intensitas hujan dengan durasi hujan dalam bentuk kurva IDF.

4. Tahapan keempat yaitu menentukan nilai debit rancangan dengan menggunakan metode rasional. Penentuan nilai debit rancangan dengan menggunakan metode rasional memerlukan data luasan daerah tangkapan hujan, intensitas hujan rancangan dan koefisien limpasan, dimana nilai koefisien limpasan ditentukan berdasarkan pada tata guna lahan yang ada di daerah tangkapan hujan di sepanjang saluran drainase Ramanuju. 5. Tahapan kelima yaitu menentukan data-data hidrolika saluran Ramanuju

berupa ukuran penampang melintang saluran, ukuran penampang memanjang saluran, kemiringan saluran dan koefisien kekasaran (angka Manning). Data-data tersebut diperoleh dari hasil pengamatan langsung, dokumentasi dan data sekunder.

6. Langkah keenam yaitu melakukan pemodelan saluran Ramanuju dengan menggunakan program HEC-RAS. Adapun masukan (input) data dalam pemodelan HEC-RAS yaitu data hasil dari analisis hidrologi dan hidrolika pada tahapan-tahapan yang telah dilakukan sebelumnya. Hasil keluaran (output) dari program HEC-RAS berupa gambar penampang melintang saluran, penampang memanjang saluran, muka air dalam saluran serta tabel-tabel hasil perhitungan. Berdasarkan data output dari perhitungan HEC-RAS tersebut akan diketahui besar debit rencana yang menyebabkan muka air melampaui kapasitas drainase Ramanuju.

(66)

(67)

45 1. Survey lokasi 1. Gambar Rencana 2. Dokumentasi 2. Data Hujan Menitan

(68)

86

V. PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari pembahasan yang telah dilakukan pada bagian sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Intensitas hujan untuk kala ulang 2 tahun, 5 tahun dan 10 tahun di daerah Kotabumi kabupaten Lampung Utara berdasarkan kurva IDF adalah 52,6918 mm/jam, 65,7820 mm/jam dan 75,9032 mm/jam.

2. Berdasarkan perhitungan metode Rasional, debit puncak untuk kala ulang 2 tahun, 5 tahun dan 10 tahun yang masuk ke dalam saluran drainase Ramanuju Hilir yaitu 2,5275 m3/detik, 3,1554 m3/detik dan 3,6409 m3/detik.

3. Berdasarkan hasil output dari program HEC-RAS, air sudah meluap melampaui sebagian dari saluran pada kala ulang 2 tahun.

4. Luapan air tertinggi terjadi pada sta. 195,95, ketinggian luapan air untuk kala ulang 2 tahun, 5 tahun dan 10 tahun yang terjadi pada sta tersebut yaitu 0,18 meter, 0,35 meter dan 0,47 meter.

(69)

87

sifat super kritis di bgian hilir, sehingga menyebabkan potensi luapan air yang semakin tinggi di bagian hulu.

6. Berdasarkan hasil analisis debit coba, diperoleh bahwa kapasitas saluran drainase Ramanuju Hilir adalah sebesar 2,02 m3/detik.

7. Kapasitas saluran drainase Ramanuju hilir lebih kecil jika dibandingkan dengan debit banjir kala ulang 2 tahun (2,5275 m3/detik) sehingga saluran tersebut secara teoritis tidak efektif dalam menampung dan mengalirkan debit banjir.

8. Pada simulasi perbaikan saluran diperoleh bahwa perbaikan dengan cara peninggian tebing saluran setinggi 0,45 meter pada sta 175,15 - 195,95 mampu menanggulangi luapan air pada ruas tersebut.

B. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan adalah :

1. Apabila akan dilakukan perbaikan pada saluran drainase Ramanuju Hilir, sebaiknya diutamakan pekerjaan perbaikan saluran pada ruas sta. 175,15 - 195,95 karena pada ruas tersebut memiliki kedalaman paling kecil dan kemiringan yang landai sehingga merupakan ruas saluran yang paling berpotensi terhadap luapan air atau banjir.

2. Apabila akan dilakukan penelitian lebih lanjut pada saluran drainase Ramanuju Hilir dengan maksud untuk memperoleh data yang lebih baik, sebaiknya dipertimbangkan pula pengaruh sedimentasi pada saluran. 3. Dalam pelaksanaan pemodelan saluran sebaiknya digunakan versi

(70)

DAFTAR PUSTAKA

Harijanto, Didik. Perencanaan Sistem Drainase Saluran Rungkut Medokan. Skripsi. Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh November.

Istiarto, 2010. Modul Pelatihan HEC-RAS. Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. Karnisah Iin, 2010. Aliran Dalam Saluran Terbuka. KBK Sumber Daya Air

Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Bandung.

Kodoatie, J.R., 2009. Hidrolika Terapan Aliran pada Saluran Terbuka dan Pipa. Andi Publisher, Yogyakarta.

Linsley, R.K. Jr, Max A. Kohler, Joseph L. H. Paulhus, 1996 Hidrologi untuk Insinyur Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga

Lusiana Diah, 2006. Studi Efektifitas Saluran Pelangwot Untuk Pengendalian Banjir Sungai Bengawan Solo. Skripsi. Institut Teknologi Sumatra

Singh, P.V.,1992. Elementary Hydrology. Prentice-Hall Englewod Cliffs, New Jersey

Sitepu, 2010. Simulasi Morfologi Dasar Sungai Way Sekampung Menggunakan Software HEC-RAS. Skripsi. Universitas Lampung

Sri Harto, 1993. Analisa Hidrologi. Gramedia Pustaka, Jakarta.

Suripin, 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi Offset, Yogyakarta.

Streeter,V.L, Wylie, J., 1984. Mekanika Fluida (Terjemahan). Erlangga, Jakarta. Triatmodjo Bambang, 2008. Hidrologi Terapan. Beta Offset, Yogyakarta. Triatmodjo Bambang, 2008. Hidrolika I. Beta Offset, Yogyakarta.

Triatmodjo Bambang, 2008. Hidrolilka II. Beta Offset, Yogyakarta.