STUDI EVALUASI DAN PERENCANAAN ULANG SISTEM JARINGAN DRAINASE PADA KAWASAN JALAN SOEKARNO-HATTA
KECAMATAN LOWOKWARU KOTA MALANG
SKRIPSI
Diajukan kepada
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik
dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
OLEH NURFITRIANA NIM : 201010340311130
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Dengan nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Segala puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT. yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya serta telah mengajarkan kepada manusia apa yang belum diketahui dan menjadikannya khilafah di muka bumi. Semoga shalawat serta alam senantiasa tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW., para sahabat, keluarga dan para pengikutnya hingga akhir zaman.
Sujud syukur kehadirat Illahi Rabbi yang telah memberikan kuasa-Nya pada penyusun sehingga berhasil menyelesaikan tugas akhir ini dari studi di Universitas Muhammadiyah Malang. Dalam rangka memperoleh gelar kesarjanaan strata 1 di Fakultas Teknik Jurusan Sipil.
Selama mengerjakan Tugas Akhir ini penyusun banyak mendapatkan bantuan, petunjuk, arahan serta dukungan moril dan materil dari berbagai pihak. Maka dalam kesempatan ini dengan tulus dari hati, penyusun mengucapkan terimakasih yang tak terhingga kepada :
1. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku ketua Jurusan Teknik Sipil.
2. Bapak Ir. Ernawan Setyono, MT. selaku dosen Pembimbing I yang selalu sabar dan telaten dalam memberikan pengarahan, penjelasan, pemecahan, pencerahan dalam menyampaikan materi.
3. Bapak Ir. Warih Kusumo, MEng. selaku dosen Pembimbing II yang telah memberikan tenaga dan pikiran serta meluangkan waktunya dalam bimbingan Tugas Akhir ini.
4. Semua dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang. 5. Laboratorium Aplikasi Komputer, Jalan Raya, dan Hidrolika Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Kedua orang tuaku dan keempat orang kakakku serta seluruh keluarga besarku yang selalu mendoakan dan mendukungkuku selama ini.
7. Teman-teman Teknik Sipil angkatan 2010 khususnya sipil C.
v
Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan ilmu dan pengetahuan, oleh karena itu segala masukan, kritik, dan saran yang membangun sangat diharapkan.
Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, November 2015 Penulis
v iii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...
LEMBAR PENGESAHAN... i
SURAT PERNYATAAN... ii
LEMBAR PERSEMBAHAN... iii
KATA PENGANTAR... iv
ABSTRAK ... vi
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR... xii
BAB I. PENDAHULUAN... 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 2.1 Sistem Drainase ... 5
2.1.1 Pengertian dan Jenis-Jenis Drainase... 5
2.1.2 Tujuan Sistem Drainase... 5
2.2 Analisis Hidrologi ... 6
2.2.1 Curah Hujan Rerata Daerah... 6
1. Metode Rata-Rata Aljabar ... 8
ix
3. Metode Rata-RataIshoyet...10
2.2.1 Analisa Distribusi Frekuensi dan Probabilitas ... 10
2.2.1.1 Distribusi Log-Pearson Type III ... 12
2.2.2 Uji Kesesuaian Distribusi ... 14
a. Uji Chi Kuadrat ... 14
b. UjiSmirnov Kolmogorov... 16
2.2.3 Analisis Intensitas Hujan ... 18
2.2.4 Debit Banir Rancangan... 18
2.2.5 Kapasitas Pengaliran/Debit Akibat Curah Hujan ... 20
a. Metode Rasional ... 20
b. Koefisien Tampungan... 21
2.2.7. Koefisien Pengaliran (C) ... 22
2.3 Analisa Hidrolika ... 23
2.3.1 Kapasitas Saluran ... 23
2.3.2 Tinggi Jagaan... 25
2.4 Perhitungan Pertumbuhan Jumlah Penduduk ... 26
2.4.1 Pertumbuhan Geometri... 26
2.4.2 Pertumbuhan Eksponensial ... 27
2.5 Perhitungan Debit Air Kotor... 27
a. Kebutuhan Air Domestik ... 28
b. Kebutuhan Air Non Domestik... 28
2.6 Sistem drainase ... 29
a. Sistem Jaringan Terpisah (Sepairate Sistem) ... 29
b. Sistem Tercampur (Pseudo Sepairate Sistem) ... 30
c. Sistem Kombinasi (Combinated Sistem)... 31
2.6.1 Deskripsi Lingkungan Fisik Dalam Sistem Drainase... 31
2.7 Tata Letak ... 34
2.7.1 Alternatif Tata Letak Saluran Drainase ... 34
2.7.2 Susunan dan Fungsi Saluran dalam Jaringan Drainase ... 36
2.7.3 Prosedur Perencanaan Tata Letak Sistem Jaringan Drainase... 37
ix
3.1 Gambaran Umum Daerah Tinjauan ... 38
3.2 Klimatologi dan Administrasi... 39
3.3 Data ... 39
3.4 Prosedur Penelitian ... 39
3.5 Diagram Alur ... 41
BAB IV. ANALISA DATA... 4.1 Analisa Hidrologi... 42
4.1.1 Curah Hujan Rerata Daerah ... 42
4.1.2 Analisa Frekuensi ... 42
4.1.3 Curah Hujan Rancangan... 44
4.1.4 Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi ... 46
4.1.5 Koefisien Pengaliran ... 49
4.2 Analisa Debit ... 51
4.2.1 Analisa Debit Air Kotor ... 51
4.2.2 Analisa Debit Air Hujan... 54
4.2.2.1 Waktu Konsentrasi ... 55
4.2.2.2 Kecepatan Aliran ... 56
4.2.2.3 Intensitas Hujan ... 56
4.2.2.4 Perhitungan Debit Air Hujan ... 57
4.2.2.5 Perhitungan Debit Banjir Rancangan ... 58
4.3 Evaluasi Saluran Eksisting... 58
4.3.1 Kapasitas Saluran ... 58
4.3.2 Evaluasi Kapasitas Saluran ... 60
4.3.3 Perencanaan Ulang Saluran Drainase ... 60
BAB V. KESIMPULAN... 5.1. Kesimpulan ... 62
5.2. Saran ... 62
ix
DAFTAR TABEL
2.1 Nilai G untuk distribusi Log-Pearson Type III ... 14
2.2 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi-kuadrat (uji satu sisi)... 15
2.3 Nilai Kritis Do untuk UjiSmirnov-Kolmogorov... 17
2.4 Pemilihan kala ulang debit banjir rancangan berdasarkan jenis keperluan... 19
2.5 Pemilihan kala ulang debit banjir rancangan berdasarkan luas DAS ... 19
2.6 Pemilihan kala ulang debit banjir rancangan berdasarkan jenis saluran ... 20
2.7 Nilai koefisien aliran (C) ... 22
2.8 Nilai Koefisien Kekasaran Manning (n) ... 25
2.9 Kebutuhan Air Non Domestik Untuk Kategori Kota Kategori I,II,III,IV ... 25
2.10 Kebutuhan Air Non Domestik Untuk Kategori V (Desa)... 25
4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum ... 42
4.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 43
4.3 Data Probabilitas Hujan Harian Maksimum dengan Metodologi Log-Pearson Type III... 44
4.4 Curah Hujan Rencana Kala Ulang 5, 10, 25, 50 Tahun... 46
4.5 Perhitungan Probabilitas ... 47
4.6 Uji Chi-Kuadrat ... 48
4.7 UjiSmirnov-Kolmogorov...49
4.8 Perhitungan Harga Koefisien Pengaliran (C) ... 50
4.9 Kebutuhan air bersih menurut kategori kota... 53
4.10 Perhitungan Nilai Akibat Debit Air Kotor (Qak)... 54
4.11 Perhitungan Nilai Intensitas Hujan ... 57
4.12 Perhitungan Nilai Akibat Debit Air Hujan (Qah) ... 57
4.13 Perhitungan Debit Banjir Rancangan ... 58
4.14 Perhitungan Kapasitas Saluran Eksisting ... 60
4.15 Evaluasi Kapasitas Saluran yang Ada ... 60
ix
DAFTAR GAMBAR
2.1 Segitiga polygon Thiessen ... 9
2.2 Rata-Rata Isohyet... 10
2.3 Saluran dengan Pola Siku ... 33
2.4 Saluran dengan Pola Paralel ... 34
2.5 Saluran dengan Pola Grid Iron... 34
2.6 Saluran dengan Pola Radial ... 34
2.7 Saluran dengan Pola Jaring-Jaring... 35
3.1 Peta Lokasi Studi ... 38
64
DAFTAR PUSTAKA
Suripin, Dr. Ir. M.Eng. 2004.Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan.Yogyakarta: Andi Offset.
Chow, Ven Tje. 1997.Hidrolika Saluran Terbuka(Open Channel Hydraulics).Jakarta : Erlangga.
Soemarto, CD. 1987.Hidrologi Teknik,Surabaya :Usaha Nasional.
Soewarno. 1991.Hidrologi pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai (Hidronetri). Bandung: Penerbit NOVA .
Suhardjono, Ir. Dipl. HE. 1984.Drainasi Kota. Malang : FT UB.
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Drainase merupakan salah satu fasilitas dasar yang dirancang sebagai sistem guna memenuhi kebutuhan masyarakat dan merupakan komponen penting dalam perencanaan kota (perencanaan infrastruktur khususnya). Sistem Drainase Perkotaan merupakan salah satu komponen prasarana perkotaan yang sangat erat kaitannya dengan penataan ruang. Bencana banjir yang sering melanda sebagian besar wilayah dan kota di Indonesia disebabkan oleh kesemrawutan penataan ruang (Suripin, 2004).
Keterpaduan pada komponen pengelolaan SDA Terpadu di wilayah perkotaan mencakup antara lain yaitu kuantitas air dengan kualitas air, air hujan dengan air permukaan dan air bawah tanah, penggunaan lahan (land use) dengan pendayagunaan air (water use). Dalam implementasinya seiring dengan perkembangan pembangunan di wilayah perkotaan, pada umumnya cenderung akan mengurangi tingkat keterpaduan tersebut dimana kuantitas air sangat fluktuatif antara musim kemarau dan musim hujan, kualitas air semakin menurun, air hujan yang sebagian besar berubah menjadi air permukaan/limpasan dan sedikit sekali yang terinfiltrasi ke dalam tanah, perubahan tataguna lahan yang tidak terkontrol yang kesemuanya akan menyebabkan turunnya kualitas lingkungan di daerah perkotaan.
2
pemukiman terlalu kecil, dengan kata lain saluran drainase yang didesain pada kawasan pemukiman tidak efektif.
Demikian halnya dengan kondisi yang terjadi di Kecamatan Lowokwaru dalam beberapa tahun terakhir yang mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan dinamika masyarakatnya. Penyebab banjir di Kecamatan Lowokwaru terutama pada kawasan jalan Soekarno-Hatta adalah berubahnya tutupan lahan dari daerah persawahan menjadi daerah permukiman,sarana dan prasarana lain seperti jalan raya. Sehingga debit aliran permukaan (surface run off) terjadi akibat penyerapan (infiltrasi) yang semakin kecil. Aliran permukaan yang mempunyai debit yang tidak bisa ditampung oleh saluran drainase alam maupun buatan maka akan terjadi luapan dari saluran dan terjadi banjir. Semua hal yang menyangkut kelebihan air yang berada di kawasan kota sudah pasti dapat menimbulkan masalah banjir.
Adapun kondisi-kondisi yang menimbulkan permasalahan lingkungan baik pada lingkungan permukiman maupun ruas jalan Soekarno-Hatta adalah :
1. Berubahnya tata guna lahan akibat perkembangan pembangunan. 2. Berkurangnya daerah resapan air.
3. Kondisi drainase lama kurang memadai baik di tinjau dari segi kuantitas dan segi kualitas.
4. Terjadinya penyumbatan pada lubang tempat masuknya air ke inlet saluran drainase.
3
Berdasarkan latar belakang diatas, penulis akan mengevaluasi kemampuan saluran drainase pada kawasan jalan Soekarno-Hatta untuk menampung debit rencana kala ulang 5 tahun. Dari hasil evaluasi dapat direncanakan beberapa segmen penampang saluran yang perlu direncanakan ulang dimensi salurannya agar dapat mengendalikan banjir sesuai kala ulang yang telah direncanakan.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Dalam studi evaluasi dan perencanaan ulang sistem jaringan drainase pada kawasan jalan Soekarno–Hatta,masalah-masalah yang dapat dirumuskan adalah:
1. Berapakah debit banjir rancangan terbesar dengan kala ulang 5 tahun? 2. Apakah dimensi saluran yang sudah ada di daerah studi mampu
menampung debit banjir rancangan dengan kala ulang 5 tahun? 3. Berapa besar perubahan dimensi yang terjadi akibat tutupan lahan?
1.3 BATASAN MASALAH
Agar pembahasan masalah tidak meluas, dan menyebabkan ketidaksesuaian dengan tujuan penelitian, maka diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut :
1. Daerah kajian studi yaitu pada kawasan jalan utama Soekarno-Hatta bagian barat dengan luas area 76,017 ha.
2. Saluran yang di evaluasi adalah saluran pengumpul (collector drain) di jalan Soekarno-Hatta.
4
4. Data curah hujan yang digunakan dari stasiun Blimbing ialah 10 tahun dari tahun 2004-2013.
5. Pengamatan data dilapangan dianggap data terbaik. 6. Perhitungan hidrolika dan dimensi saluran.
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah:
1. Untuk mengetahui debit hujan rancangan terbesar dengan kala ulang 5 tahun.
2. Untuk mengetahui debit banjir rancangan terbesar dengan kala ulang 5 tahun.
3. Mengetahui kapasitas sistem jaringan drainase yang dapat menampung aliran debit banjir.
4. Untuk mengevaluasi dan merencanakan ulang sistem jaringan drainase yang ada saat ini.
5. Tersedianya panduan terkait dengan sistem drainase.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
1. Dapat mengetahui cara meminimalisasi banjir beserta dampaknya dan cara merencanakan sistem jaringan drainase yang memadai.
