EVALUASI SALURAN DRAINASE DENGAN MODEL
EPA SWMM 5.1 DI PERUMAHAN GRIYA TELAGA PERMAI,
DEPOK, JAWA BARAT
EMIR ADITYA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Evaluasi Saluran Drainase dengan Model EPA SWMM 5.1 di Perumahan Griya Telaga Permai, Depok, Jawa Barat adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, April 2015
Emir Aditya
ABSTRAK
EMIR ADITYA. Evaluasi Saluran Drainase dengan Model EPA SWMM 5.1 di Perumahan Griya Telaga Permai, Depok, Jawa Barat. Dibimbing oleh NORA H. PANDJAITAN.
Sistem drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan seperti: kawasan permukiman, kawasan industri dan kawasan perdagangan. Penelitian ini bertujuan mensimulasikan model drainase, menganalisis besar limpasan dan debit aliran, serta menganalisis kesesuaian debit aliran dengan sistem drainase yang ada di Perumahan Griya Telaga Permai, Depok dengan menggunakan model EPA SWMM 5.1. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan November 2014 sampai bulan Maret 2015. Setelah model drainase berhasil disimulasikan, dari hasil evaluasi kesesuaian saluran didapatkan limpasan rata-rata yang terjadi sebesar 199.80 mm. Limpasan paling besar terjadi di sub-DTA S14 yaitu sebesar 211.95 mm. Debit aliran paling besar terjadi pada saluran C73 yaitu sebesar 444.20 ltr/det. Dari hasil simulasi beberapa saluran akan meluap pada saat terjadi hujan lebat. Saluran yang diperkirakan akan meluap adalah saluran C22, C24, C27, C28, C29, C37, C38, C43, C51, C70 dan C71. Saluran tersebut meluap karena kapasitasnya lebih kecil dari debit limpasan yang masuk ke dalamnya. Untuk mengatasinya diperlukan perbaikan dimensi saluran yaitu dengan menambah kedalaman saluran, lebar saluran, atau kombinasi keduanya.
Kata kunci: EPA SWMM, kapasitas saluran, limpasan, sistem saluran drainase, sub-DTA
ABSTRACT
EMIR ADITYA. Evaluation of Drainage System with EPA SWMM 5.1 Model at Griya Telaga Permai Residence, Depok, West Java Province. Supervised by NORA H. PANDJAITAN.
Urban drainage system is a facility to drain and to convey water from urban areas such as: municipal area, industrial area and business area. The objectives of this study were to simulate drainage model, to analyze runoff and discharge, and to evaluate the existing drainage system at Griya Telaga Permai Residence, Depok, West Java using EPA SWMM 5.1. This study was conducted since November 2014 until March 2015. The result showed that the average runoff was 199.80 mm and the biggest runoff was produced at subcatchment S14 about 211.95 mm. The highest discharge of 444.20 ltr/det was happened in C73. Several conduits will overflow during heavy rain. Those conduits were C22, C24, C27, C28, C29, C37, C38, C43, C51, C70, and C71. Those conduits were overflowed because their capacities were smaller than runoff discharge. To solve this problem, it was suggested to change the dimension of those conduits by increasing channel depth, channel width, or both, to increase their capacity.
EVALUASI SALURAN DRAINASE DENGAN MODEL
EPA SWMM 5.1 DI PERUMAHAN GRIYA TELAGA PERMAI,
DEPOK, JAWA BARAT
EMIR ADITYA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2014 sampai Maret 2015 ini ialah drainase, dengan judul Evaluasi Saluran Drainase dengan Model EPA SWMM 5.1 di Perumahan Griya Telaga Permai, Depok, Jawa Barat.
Terima kasih disampaikan kepada Dr Ir Nora H. Pandjaitan, DEA selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Prof Dr Ir Asep Sapei, MS dan Bapak Sutoyo, STP MSi selaku dosen penguji. Terima kasih yang tak terhingga juga disampaikan kepada Rizki Adhi Nugroho, ST atas bantuannya dalam pengumpulan data, dan kedua orang tua penulis, seluruh keluarga, serta teman-teman di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB yang selalu memberikan dorongan dan semangat dalam penyelesaian skripsi ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN vii
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 2
Drainase Perkotaan 2
Analisis Hidrologi 3
EPA SWMM 4
METODOLOGI 5
Waktu dan Lokasi Penelitian 5
Alat dan Bahan 6
Prosedur Penelitian 6
HASIL DAN PEMBAHASAN 8
Kondisi Perumahan Griya Telaga Permai 8
Analisis Hujan Rencana 9
Model Jaringan Drainase 11
Simulasi dan Analisis Kapasitas Saluran 12
SIMPULAN DAN SARAN 20
Simpulan 20
Saran 20
DAFTAR PUSTAKA 20
LAMPIRAN 22
DAFTAR TABEL
1 Data curah hujan harian maksimum tahun 2004-2013 9
2 Hasil uji distribusi statistik 10
3 Periode ulang curah hujan maksimum 11
4 Distribusi hujan rencana di daerah Jabodetabek 11
5 Nilai masukan karakteristik sub-DTA pada SWMM 12
6 Saluran yang meluap 14
7 Perubahan dimensi saluran 19
DAFTAR GAMBAR
1 Lokasi penelitian di Perumahan Griya Telaga Permai 52 Diagram alir penelitian 7
3 Pembagian sub-DTA di lokasi penelitian 12
4 Permodelan saluran drainase dengan SWMM 5.1 13
5 Hasil simulasi model jaringan dengan SWMM 5.1 15
6 Profil aliran saluran C22 (node J05-J35) 15
7 Profil aliran saluran C24, C27, C28, dan C29 (node J20-J34) 16
8 Profil aliran saluran C37 (node J39-J42) 16
9 Profil aliran saluran C43 dan C38 (node J39-J40) 17
10 Profil aliran saluran C51 (node J41-J52) 17
11 Profil aliran saluran C70 (node J62-J63) 18
12 Profil aliran saluran C71 (node J62-J63) 18
13 Hasil simulasi model jaringan setelah perubahan dimensi 19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Masterplan Perumahan Griya Telaga Permai 222 Data input sub-DTA 23
3 Data input sambungan (node) 24
4 Data input saluran 25
5 Total infiltrasi dan limpasan pada masing-masing sub-DTA 27
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Hujan merupakan salah satu rangkaian peristiwa yang selalu terjadi dalam siklus hidrologi. Terkadang hujan yang turun pada periode tertentu menyebabkan kelebihan air pada suatu wilayah. Selain hujan, kegiatan manusia yang semakin beragam, khususnya yang berkaitan dengan pemanfaatan air, juga mengakibatkan terjadinya air limbah. Akibatnya, muncul genangan-genangan air kotor pada lingkungan tempat manusia tinggal yang dapat menurunkan kualitas lingkungan dan kualitas hidup manusia di wilayah tersebut.
Pemanfaatan lahan yang semakin besar juga berdampak terhadap timbulnya kelebihan air. Penutupan lahan dengan berbagai bangunan konstruksi dalam tujuannya untuk menambah kenyamanan dalam hidup manusia akan menyebabkan berkurangnya luasan tanah yang dapat menyerap air hujan dan air buangan tersebut, sehingga kelebihan air akan tergenang dalam waktu yang lama.
Drainase adalah salah satu komponen infrastruktur yang penting untuk menyalurkan kelebihan air. Meningkatnya limpasan karena pengurangan daerah resapan air akibat adanya pembangunan dapat diatasi dengan pembangunan drainase yang memadai, sehingga dapat mengalirkan kelebihan air. Saat ini keberadaan sistem drainase merupakan salah satu penilaian infrastruktur perkotaaan yang sangat penting. Kualitas manajemen suatu kota dapat dilihat dari kualitas sistem drainase yang ada.
Masalah yang sering dihadapi adalah bahwa drainase masih sering dianggap sebagai pekerjaan yang kurang penting. Hal ini menyebabkan drainase yang sudah dibuat tidak dapat menampung air buangan sesuai kebutuhan sehingga walaupun wilayah tersebut sudah memiliki jaringan drainase namun masih saja terdapat banyak genangan air atau bahkan terjadi banjir. Pembangunan yang terlampau cepat pada suatu kota yang berkembang yang tidak diimbangi dengan pembangunan infrastruktur juga menyebabkan persoalan drainase yang sangat kompleks.
2
Tujuan Penelitian
Tujuan diadakannya penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Mensimulasikan jaringan drainase di Perumahan Griya Telaga Permai dengan menggunakan model EPA SWMM 5.1
b. Menghitung besarnya limpasan yang terjadi dan debit aliran yang terjadi pada saluran drainase utama di Perumahan Griya Telaga Permai
c. Menganalisis kesesuaian jaringan drainase yang ada dengan besarnya limpasan
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang bisa didapat dari penelitian ini adalah:
a. Memberikan informasi bagi pengembang Perumahan Griya Telaga Permai mengenai kondisi jaringan drainase yang ada pada saat penelitian
b. Sebagai informasi untuk pengelola perumahan dalam merencanakan dan memelihara jaringan drainase yang baik
TINJAUAN PUSTAKA
Drainase Perkotaan
Presipitasi yang jatuh ke bumi berupa air hujan atau salju akan mengalami beberapa hal. Infiltrasi akan tertahan pada tanaman sebagai intersepsi, tertahan pada atap atau lantai bangunan, menguap ke atmosfer sebagai evaporasi, terserap ke dalam tanah sebagai infiltrasi, atau membasahi permukaan jalan, atau tertahan pada cekungan-cekungan di permukaan tanah sebagai depression storage. Jika masih ada kelebihan air, maka air yang tidak tertampung tersebut akan mengalir sebagai limpasan akibat gaya gravitasi ke tempat yang lebih rendah melalui saluran drainase berupa sungai dan saluran lainnya.
Menurut Suripin (2004), drainase yang berasal dari bahasa inggris drainage
mempunyai arti mengalirkan, menguras, membuang, atau mengalihkan air. Dalam bidang sipil drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan, maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan tidak terganggu.
3 tertentu sehingga memerlukan bangunan-bangunan khusus seperti selokan pasangan batu/beton, gorong-gorong, dan pipa-pipa.
Berdasarkan letak bangunannya, drainase dibagi menjadi: (1) Drainase permukaan tanah (surface drainage), yaitu saluran drainase yang berada di atas permukaan tanah yang berfungi mengalirkan air limpasan permukaan. Analisa alirannya merupakan analisa open channel flow (aliran di saluran terbuka); dan (2) Drainase bawah permukaan tanah (subsurface drainage), yaitu saluran drainase yang bertujuan mengalirkan air limpasan permukaan melalui media di bawah permukaan tanah (pipa-pipa). Drainase di bawah permukaan tanah dibuat karena beberapa alasan, antara lain: tuntutan artistik, dan tuntutan fungsi permukaan tanah yang tidak membolehkan adanya saluran di permukaan tanah seperti lapangan sepak bola, lapangan terbang, serta taman.
Menurut fungsinya, saluran drainase dibagi menjadi: (1) Single Purpose, yaitu saluran yang berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan, misalnya air hujan saja atau jenis air buangan yang lain seperti limbah domestik, dan air limbah industri; dan (2) Multi Purpose, yaitu saluran yang berfungsi mengalirkan beberapa jenis air buangan baik secara bercampur maupun bergantian.
Menurut konstruksinya, saluran drainase dibagi menjadi: (1) Saluran Terbuka, yaitu saluran yang lebih cocok untuk drainase air hujan yang terletak di daerah yang mempunyai luasan yang cukup, ataupun untuk drainase air non-hujan yang tidak membahayakan kesehatan/mengganggu lingkungan; dan (2) Saluran Tertutup, yaitu saluran yang pada umumnya sering dipakai untuk aliran air limbah (air yang mengganggu kesehatan/lingkungan) atau untuk saluran yang terletak di tengah kota (Hardihardaja, 1997).
Drainase perkotaan menurut Hardihardaja (1997) adalah ilmu drainase yang mengkhususkan pengkajian pada kawasan perkotaan yang erat kaitannya dengan kondisi lingkungan fisik dan lingkungan sosial budaya yang ada di kawasan kota tersebut. Drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan yang meliputi: permukiman, kawasan industri dan perdagangan, sekolah, rumah sakit, dan fasilitas umum lainnya, lapangan olahraga, lapangan parkir, instalasi militer, instalasi listrik dan telekomunikasi, pelabuhan udara, pelabuhan laut/sungai serta tempat lainnya yang merupakan bagian dari sarana kota.
Analisis Hidrologi
Menurut Suripin (2004) analisis dan desain hidrologi tidak hanya memerlukan volume atau ketinggian hujan, tetapi juga distribusi hujan terhadap tempat dan waktu. Distribusi hujan terhadap waktu disebut juga hyetograph.
4
ini dengan menggunakan teori probability distribution, antara lain Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log-Person III, dan Distribusi Gumbel.
Distribusi Normal atau kurva normal menurut Reksoatmodjo (2009) disebut pula Distribusi Gauss untuk menghormati penemunya. Distribusi Normal merupakan distribusi yang paling banyak dipakai dalam penelitian. Distribusi ini menyerupai bentuk lonceng (bell shape) dengan nilai rerata sebagai sumbu simetrinya. Bentuk lonceng didapat akibat dari sebaran distribusinya yang simetris terhadap harga rerata.
Distribusi Log Normal digunakan untuk menggambarkan distribusi yang tidak simetris terhadap harga reratanya. Contoh penggunaan distribusi Log Normal adalah penggambaran fenomena umur atau ketahanan suatu komponen atau sistem.
Distribusi Log-Person III digunakan untuk mendapatkan kedekatan yang lebih kuat antara data dan teori daripada yang ditunjukkan oleh distribusi Normal dan Distribusi Log Normal. Berbeda dengan dua distribusi sebelumnya, distribusi Log-Pearson hampir tidak berbasis teori. Namun distribusi ini masih tetap dipakai karena fleksibilitasnya.
Distribusi Gumbel menggunakan harga ekstrem untuk menunjukkan bahwa dalam sebuah deret harga-harga ekstrem mempunyai fungsi distribusi eksponensial ganda.
EPA SWMM
SWMM (Storm Water Management Model) merupakan sebuah program yang dikembangkan oleh U.S. Environmental Protection Agency (disingkat EPA atau USEPA) sejak tahun 1971. SWMM menurut Rossman (2004) adalah model simulasi dinamis hubungan antara curah hujan dan limpasan (rainfall-runoff). Model ini digunakan untuk mensimulasikan kejadian tunggal atau yang berkelanjutan dalam waktu lama, baik berupa volume limpasan maupun kualitas air, terutama pada suatu daerah perkotaan. Analisis limpasan dalam SWMM merupakan kumpulan sub daerah tangkapan air (sub-DTA) yang menerima curah hujan kemudian memprosesnya menjadi limpasan dan beban polutan. Analisis limpasan dapat dilakukan pada berbagai macam media penyaluran seperti sistem perpipaan, jaringan saluran terbuka, tampungan atau instalasi pengolahan, pompa, atau pengatur. SWMM menghasilkan volume dan kualitas limpasan yang diteruskan dari masing-masing sub-DTA, dengan kecepatan alirannya, kedalaman aliran, dan kualitas air pada masing-masing pipa dan saluran selama proses simulasi yang terdiri dari berbagai tahapan waktu.
SWMM menghitung berbagai proses hidrologis yang memperhatikan limpasan dari daerah perkotaan, seperti curah hujan dengan variasi waktu, evaporasi permukaan air, curah hujan di daerah tampungan, dan infiltrasi dari curah hujan yang masuk ke lapisan tanah tidak jenuh air. Selain itu juga dianalisis infiltrasi dan perkolasi ke dalam lapisan tanah yang lebih dalam serta aliran bawah antara air tanah dan sistem drainase.
Aplikasi model SWMM ini dapat digunakan untuk beberapa hal antara lain perencanaan dimensi jaringan pembuang untuk pengendalian banjir seperti
5 alamiah, perencanaan strategi pengaturan untuk meminimalkan pengaliran dari evaluasi pengaruh inflow dan infiltrasi pada debit aliran dari sistem pembuangan, dan mengidentifikasi sumber sebaran angkutan polutan.
Beberapa penelitian yang menggunakan model EPA SWMM ini di antaranya adalah Ningsih (2013) yang mengevaluasi saluran drainase di Perumahan Cinta Kasih, Cengkareng, Tangerang. Ningsih menemukan bahwa limpasan pada sub-DTA yang terjadi rata-rata sebesar 70 liter/detik dengan limpasan maksimum sebesar 272.4 liter/detik dan limpasan minimum sebesar 23.14 liter/detik. Dari total hujan sebesar 171 mm dengan lama hujan efektif tiga jam, terdapat enam saluran yang meluap dan untuk memperbaikinya perlu dilakukan pelebaran saluran antara 10-50 cm.
Selain Ningsih, Mara (2012) juga pernah melakukan analisis banjir di areal Rumah Sakit Medika Dramaga Bogor. Hasil yang didapat adalah pada limpasan maksimum sebesar 0.5 liter/detik seluruh aliran air yang mengalir pada saluran drainase dapat mengalir menuju outlet dengan normal dan tidak terjadi luapan. Dengan demikian sistem drainase RS. Medika Dramaga Bogor tergolong baik dan normal.
METODOLOGI
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan November 2014 – Maret 2015. Pengamatan dan pengukuran dilakukan di Perumahan Griya Telaga Permai, Depok, Jawa Barat. Adapun lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
6
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data primer dan sekunder. Data primer berupa data dimensi dan karakteristik saluran drainase yang ada di Perumahan Griya Telaga Permai. Data sekunder yang digunakan berupa data curah hujan harian maksimum selama 10 tahun di daerah Depok, peta tutupan lahan, peta masterplan perumahan, dan peta topografi. Alat yang digunakan yaitu software EPA SWMM 5.1.
Prosedur Penelitian
Tahapan penelitian yang dilakukan disajikan pada Gambar 2 dan mencakup: A. Studi Pustaka
Metode studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan dalam menganalisis permasalahan yang diteliti. Studi pustaka ini dapat diperoleh dalam bentuk publikasi ilmiah atau jurnal, laporan penelitian yang berkaitan dengan permasalahan, dan buku-buku yang menerangkan tentang aspek yang digunakan dalam menganalisis permasalahan.
B. Pengumpulan Data
Data yang dibutuhkan berupa data primer dan data sekunder. Data primer mencakup kondisi jaringan drainase pada saat penelitian yang meliputi jenis saluran, panjang saluran, lebar saluran, kedalaman saluran, elevasi saluran, dan batas daerah tangkapan air untuk setiap sub-DTA. Data primer didapat dengan cara pengamatan dan pengukuran langsung di lapangan. Selain itu dibutuhkan juga data sekunder berupa curah hujan harian, peta topografi, peta tutupan lahan, dan peta lokasi studi. Data sekunder didapat dari instansi terkait, studi pustaka, dan data-data hasil penelitian sebelumnya yang terkait dengan penelitian ini. C. Analisis Data
1. Penentuan Nilai Curah Hujan Rencana
Nilai curah hujan rencana diperlukan sebagai masukan untuk menghitung besarnya debit limpasan yang akan terjadi pada daerah yang diteliti. Untuk menghitung nilai curah hujan rencana, sebelumnya dipilih metode distribusi frekuensi yang tepat dengan data yang dimiliki. Setelah ditemukan metode yang cocok, dilakukan uji kecocokan dengan menggunakan Uji Chi Kuadrat.
2. Penentuan Daerah Pervious dan Impervious
Penentuan ini dilakukan dengan mengamati daerah tangkapan air hujan pada wilayah penelitian. Setelah diketahui daerah mana saja yang dapat dilalui air hujan (pervious) dan tidak dapat dilalui air hujan (impervious), maka dihitung persentase masing-masing area pervious dan impervious sebagai masukan data sub-DTA.
3. Model SWMM
a. Pembagian sub-DTA
7
Gambar 2 Diagram alir penelitian
Selesai Ya Kapasitas saluran
drainase sesuai dengan limpasan
yang terjadi
Tidak
SWMM Perubahan dimensi saluran
drainase Model jaringan
Nilai curah hujan rencana Daerah impervious dan pervious Data Primer:
1. Karakteristik saluran 2. Kondisi saluran 3. Arah aliran
4. Daerah Tangkapan Air Data Sekunder:
1. Data curah hujan 2. Peta masterplan 3. Peta tutupan lahan 4. Peta topografi
8
metode curve number. Metode ini mengasumsikan total kapasitas infiltrasi pada tanah dapat ditemukan dari tabel Curve Number. Input untuk metode ini adalah nilai curve number dan waktu yang diperlukan untuk tanah jenuh menjadi kering sepenuhnya.
b. Pembuatan model jaringan
Pembuatan model jaringan dilakukan berdasarkan sistem drainase yang ada di lapangan sehingga didapat model jaringan yang dapat mewakili keadaan yang sebenarnya. Model jaringan ini dibuat dari kumpulan objek-objek visual dan non-visual seperti rain gage, sub-DTA, junction, outfall, conduit, map label, dan time series.
c. Simulasi Model
Simulasi dilakukan setelah model jaringan selesai dibuat dan seluruh parameter selesai dimasukkan. Simulasi dikatakan berhasil ketika continuity error
< 10%.
d. Output SWMM
SWMM akan mengeluarkan hasil simulasi dalam bentuk tabel, seperti besar limpasan pada masing sub-DTA, kedalaman air pada masing-masing node, besar aliran pada masing-masing-masing-masing node dan saluran, node yang banjir, dan saluran yang melimpah.
4. Kesesuaian Kapasitas Saluran Drainase
Dari hasil analisis dengan menggunakan model SWMM dapat dilihat kesesuaian kapasitas saluran drainase dengan besar limpasan yang terjadi. Apabila masih terdapat saluran yang melimpah atau node yang banjir, maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas saluran belum sesuai dengan besar limpasan. Untuk itu diperlukan pengubahan dimensi saluran drainase sampai ditemukan dimensi yang sesuai sehingga tidak lagi terdapat saluran yang melimpah maupun node yang banjir.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Perumahan Griya Telaga Permai
Secara administratif Perumahan Griya Telaga Permai (GTP) termasuk ke dalam wilayah Kelurahan Cilangkap, Kecamatan Tapos, Depok, Jawa Barat. Secara geografis Perumahan GTP terletak pada koordinat 6̊ 26’ 48.19” - 6̊ 27’ 10.84” LS dan 106̊ 51’ 21.78” - 106̊ 51’ 41.4” BT. Perumahan yang terletak di Jalan Raya Bogor ini berbatasan langsung dengan Sungai Cibanon di sebelah Barat. Perumahan GTP dilewati oleh sebuah saluran irigasi yang membagi perumahan ini menjadi dua bagian, yaitu bagian Barat dan bagian Timur saluran.
9 seperti sekolah, lapangan voli dan bulutangkis, aula, taman bermain, dan masjid. Pembangunan sistem saluran drainase untuk kawasan ini sudah cukup baik.
Beberapa permasalahan yang kerap terjadi dalam area perumahan GTP adalah beberapa saluran drainase dipenuhi sampah, rumput-rumput liar dan endapan lumpur serta kurangnya perawatan terutama pada saluran drainase yang mendekati outlet. Hal ini menyebabkan genangan air pada beberapa ruas jalan ketika terjadi hujan dengan intensitas lebat. Kapasitas saluran yang kurang memadai, terhambatnya aliran menuju outlet, hingga curah hujan yang terlalu deras mengakibatkan air meluap dari saluran drainase dan menimbulkan masalah lingkungan.
Analisis Hujan Rencana
Analisis hidrologi dilakukan untuk mendapatkan besar nilai curah hujan rencana yang akan dijadikan sebagai data hujan rencana pada program SWMM 5.1. Pada analisis hidrologi ini diperlukan data berupa curah hujan harian maksimum. Data curah hujan maksimum yang digunakan hanya dari satu stasiun hujan yaitu Stasiun Pancoran Mas, Depok. Data yang digunakan adalah data selama 10 tahun yaitu dari tahun 2004 sampai tahun 2013. Data curah hujan harian maksimum setiap tahun ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Data curah hujan harian maksimum Tahun 2004-2013 Tahun
Di dalam analisa dan perhitungan curah hujan, agar diperoleh distribusi frekuensi terbaik maka data curah hujan dianalisis dengan 4 (empat) metode distribusi frekuensi (Soewarno 1995) yaitu:
Metode Distribusi Normal
10
Perhitungan distribusi hujan pada Tabel 2 untuk mengetahui metode distribusi frekuensi apa yang tepat dari keempat macam metode distribusi frekuensi. Dari nilai Cs dan Ck yang didapat dapat ditentukan bahwa metode distribusi yang digunakan adalah metode distribusi Log-Pearson Tipe III.
Tabel 2 Hasil uji distribusi statistik
Jenis Distribusi Syarat Hasil Perhitungan Kesimpulan Normal Cs ≈ 0
Setelah didapat metode distribusi yang digunakan, selanjutnya dilakukan uji kesesuaian distribusi. Pemeriksaan uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk memberi kepastian kebenaran dari suatu hipotesis dengan memperhatikan populasi dari masing-masing sampel yang akan digunakan dalam analisa frekuensi. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan uji Chi Kuadrat. Setelah diuji ditemukan bahwa untuk derajat kebebasan sama dengan 1, dan signifikasi 5%, maka harga Chi-Kuadrat Xh2 = 3.841. Karena nilai Xh2 analisis < Xh2 tabel (0.4 <
3.841) maka uji Chi-Kuadrat dinyatakan berhasil dan untuk menghitung curah hujan rencana dapat menggunakan distribusi Log-Pearson Tipe III.
Setelah ditentukan jenis metode distribusi yang tepat, kemudian dilakukan perhitungan nilai curah hujan maksimum rata-rata dan standar deviasi untuk menghitung curah hujan rencana. Nilai curah hujan maksimum rata-rata didapat sebesar 164.2 mm dengan standar deviasi sebesar 59.12. Rumus yang digunakan untuk menghitung curah hujan rencana adalah sebagai berikut (Suripin 2004),
XT = Xrt + KT.SX Di mana:
XT = curah hujan rencana Xrt = curah hujan rata-rata KT = faktor reduksi SX = standar deviasi
Persamaan distribusi Log-Person Tipe III digunakan untuk menghitung curah hujan rencana dengan beberapa periode ulang yaitu 2, 5, 10, 25, dan 50 tahun. Hasil perhitungan curah hujan rencana ditunjukkan oleh Tabel 3.
11 pengamatan menetapkan durasi 4 jam dengan persentase secara urut pada jam pertama dan selanjutnya adalah 22%, 39%, 26%, dan 13%. Bila curah hujan rencana yang digunakan adalah 214.1 mm, maka distribusi hujannya ditunjukkan pada Tabel 4 dan data ini akan dijadikan data rain gage.
Tabel 3 Periode ulang curah hujan maksimum Periode Ulang
(tahun) KT XT (mm)
2 0.0495 157.0
5 0.8525 214.1
10 1.2445 249.2
25 1.6430 290.7
50 1.8895 319.8
Tabel 4 Distribusi hujan rencana di daerah Jabodetabek
Waktu (jam ke-) 1 2 3 4 % Distribusi hujan 22 39 26 13 Distribusi hujan rencana (mm) 47.1 83.5 55.7 27.8
Model Jaringan Drainase
Setelah dilakukan pengukuran data curah hujan rencana, selanjutnya dibuat jaringan drainase dengan menggunakan SWMM 5.1. Data-data yang diperlukan sebagai masukan program SWMM 5.1 didapat dengan melakukan pengukuran pada lokasi penelitian. Daerah penelitian dibagi menjadi 37 sub-DTA yang didasarkan pada batas-batas saluran drainase. Kompilasi karakteristik sub-DTA yang diinput ke dalam program SWMM ditunjukkan pada Lampiran 2. Selain itu terdapat pula karakteristik sub-DTA yang sama pada tiap-tiap sub-DTA. Karakteristik tersebut adalah persen kemiringan (% slope), nilai konstanta Manning untuk daerah impervious dan pervious (N-Imperv dan N-Perv),
kedalaman depression storage pada daerah impervious dan pervious (Dstore-Imperv dan Dstore-Perv), persen daerah impervious yang tidak memiliki
depression storage (% zero imperv), serta nilai curve number, dan lamanya hari pengeringan tanah (drying time). Besarnya nilai dari karakteristik sub-DTA tersebut ditunjukkan pada Tabel 5, sedangkan model pembagian sub-DTA pada lokasi penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.
12
Tabel 5 Nilai masukan karakteristik sub-DTA pada SWMM Karakteristik sub-DTA Nilai % Slope
N-Imperv N-Perv
Dstore-Imperv Dstore-Perv % Zero Imperv
Curve Number Drying Time (hari)
0.8 0.012 0.15 1.8 3.81 25 85 4
Simulasi dan Analisis Kapasitas Saluran
Dari simulasi yang dilakukan didapat hasil kualitas simulasi pada Perumahan Griya Telaga Permai yang cukup baik di mana continuity error untuk limpasan permukaan dan Penelusuran aliran masing-masing sebesar -0.39% dan 0.00%. Menurut Rossman (2004) jika kualitas simulasi mencapai angka 10%, maka kualitasnya diragukan.
14
Sebanyak 13.83 mm rata-rata air hujan dari total curah hujan hilang diserap oleh tanah sebagai infiltrasi sedangkan sisanya sebanyak 199.80 mm mengalir sebagai limpasan. Jumlah curah hujan yang terinfiltrasi dan mengalir sebagai limpasan untuk tiap-tiap sub-DTA berbeda-beda tergantung dari luas wilayah
impervious dan pervious-nya. Ditunjukkan oleh Lampiran 5 bahwa sub-DTA yang paling banyak menghasilkan limpasan adalah sub-DTA S14. Sebanyak 211.95 mm air hujan mengalir sebagai limpasan. Sub-DTA yang paling kecil menghasilkan limpasan adalah sub-DTA S35.
Debit limpasan yang mengalir pada tiap-tiap saluran juga berbeda-beda tergantung pada letak saluran, elevasi saluran, kekasaran saluran, dan dimensi saluran. Dari 73 saluran yang terdapat pada permodelan ini, debit aliran maksimum terbesar berada pada saluran C73 sebesar 444.20 ltr/det. Saluran C73 merupakan saluran terakhir yang berhubungan langsung dengan titik muara saluran. Oleh sebab itu wajar jika saluran ini memiliki debit aliran maksimum terbesar di antara saluran-saluran yang ada dikarenakan saluran C73 merupakan tempat berkumpulnya limpasan dari seluruh permukaan di perumahan GTP. Sedangkan saluran dengan debit aliran paling kecil adalah saluran C53 dengan aliran maksimum sebesar 6.39 ltr/det. Data debit aliran maksimum untuk seluruh saluran ditampilkan pada Lampiran 6.
Tabel 6 Saluran yang meluap
Dari hasil simulasi juga dapat dilihat bahwa terdapat 11 saluran yang tidak dapat menampung limpasan sehingga meluap. Saluran-saluran yang meluap tersebut adalah: C22, C24, C27, C28, C29, C37, C38, C43, C51, C70, C71. Dalam Gambar 5 saluran yang meluap ditunjukkan oleh garis berwarna merah. Warna merah menunjukkan bahwa aliran pada saluran tersebut melebihi kapasitasnya. Saluran pertama yang meluap adalah saluran C22 yang terletak di antara Node J05 dan J35. Saluran C22 memiliki kedalaman 0.2 m dan lebar 0.2 m. Dari lampiran 6 diketahui bahwa selama 3.83 jam (3 jam 50 menit) saluran mengalami banjir di kedua ujungnya. Hal ini disebabkan oleh dimensi saluran yang tidak dapat menampung aliran limpasan dari sub-DTA S13. Profil aliran saluran C22 ditunjukkan pada Gambar 6.
15
Gambar 5 Hasil simulasi model jaringan dengan SWMM 5.1
Gambar 6 Profil aliran saluran C22 (node J05-J35)
Saluran C24, C27, C28 dan C29 dapat dimasukkan dalam kelompok selanjutnya karena saluran-saluran ini berada di dalam satu wilayah dan saling berhubungan. Saluran C24 memiliki kedalaman sebesar 0.2 m dan lebar sebesar 0.4 m. Saluran C24 mengalami banjir selama 3.20 jam (3 jam 12 menit). Saluran C27 memiliki kedalaman 0.2 m dan lebar 0.3 m. Saluran C27 mengalami banjir selama 3.94 jam (3 jam 56 menit). Saluran C28 memiliki kedalaman 0.2 m dan lebar 0.2 m. Saluran C28 mengalami banjir selama 0.94 jam (56 menit). Saluran C29 memiliki kedalaman 0.2 m dan lebar 0.3 m. Saluran C29 mengalami banjir selama 0.94 jam (56 menit). Hal ini disebabkan oleh besarnya daerah impervious
pada daerah di sekitar saluran ini sehingga dihasilkan limpasan yang besar dan tidak dapat ditampung oleh saluran yang ada. Profil aliran saluran C24, C27, C28 dan C29 ditunjukkan pada Gambar 7.
16
Gambar 7 Profil aliran saluran C24, C27, C28, dan C29 (node J20-J34)
Saluran berikutnya yang mengalami peluapan adalah saluran C37. Saluran C37 memiliki kedalaman 0.2 m dan lebar 0.3 m. Saluran C37 mengalami banjir selama 2.04 jam (2 jam 2 menit). Hal ini dikarenakan besarnya aliran yang masuk ke dalam saluran ini sehingga pada saat curah hujan maksimal kapasitas saluran yang ada tidak mampu menampung debit limpasan. Profil aliran saluran C37 ditampilkan pada Gambar 8.
Hal yang sama terjadi pada saluran C43 dan C38. Saluran C43 memiliki kedalaman 0.2 m dan lebar 0.2 m. Saluran C43 mengalami banjir selama 2.04 jam (2 jam 2 menit). Saluran C38 memiliki kedalaman 0.5 m dan lebar 0.4 m. Saluran C38 mengalami banjir selama 1.37 jam (1 jam 22 menit). Saluran-saluran ini mengalami peluapan karena kapasitasnya tidak mampu menampung debit aliran yang masuk. Profil aliran saluran C43 dan C38 ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 8 Profil aliran saluran C37 (node J39-J42)
C24
C27
C28
C29
17
Gambar 9 Profil aliran saluran C43 dan C38 (node J39-J40)
Saluran C51 memiliki kedalaman 0.5 m dan lebar 0.4 m. Saluran C51 juga mengalami peluapan selama 2.88 jam (2 jam 53 menit). Saluran C51 merupakan saluran pengumpul yang menerima limpasan dari sub-DTA di atasnya. Profil aliran Saluran C51 ditujukkan oleh Gambar 10.
Saluran C70 memiliki kedalaman sebesar 0.15 m dengan lebar sebesar 0.2 m. Saluran C71 memiliki kedalaman sebesar 0.15 m dengan lebar sebesar 0.15 m. Saluran C70 dan C71 meluap selama 2.37 menit (2 jam 22 menit). Saluran C70 dan C71 merupakan dua saluran yang mengalirkan limpasan dari sub-DTA S36. Luas penampang kedua saluran ini tidak mampu menampung limpasan yang mengalir sehingga mengakibatkan kedua saluran ini meluap. Profil saluran C70 ditunjukkan oleh gambar Gambar 11 dan profil aliran saluran C71 ditunjukkan Gambar 12.
Gambar 10 Profil aliran saluran C51 (node J41-J52)
C43
C38
18
Gambar 11 Profil aliran saluran C70 (node J62-J63)
Gambar 12 Profil aliran saluran C71 (node J62-J63)
Berdasarkan hasil yang ditunjukkan sebelumnya, diketahui bahwa terjadi luapan pada beberapa saluran yaitu saluran C22, C24, C27, C28, C29, C37, C38, C43, C51, C70, C71. Melihat hasil tersebut maka perlu dilakukan perbaikan saluran drainase untuk mengatasi banjir yang terjadi dengan cara mengubah dimensi saluran agar volumenya dapat menampung jumlah debit maksimum yang terjadi. Pengubahan dimensi saluran ini dapat berupa penambahan lebar saluran, penambahan kedalaman saluran, atau kombinasi keduanya.
Pemilihan upaya peningkatan kapasitas saluran harus mempertimbangkan keadaan lapangan dan disesuaikan dengan kebutuhan. Pelebaran saluran, misalnya berakibat pada terambilnya sebagian lahan di sekitar saluran. Hal tersebut dapat berarti terambilnya sebagian halaman rumah warga atau mempersempit lebar badan jalan. Penambahan kedalaman saluran juga harus memperhatikan volume galian yang harus dilakukan juga yang paling penting kemiringan saluran. Menurut Suripin (2004), dimensi saluran segi-empat yang ekonomis adalah saluran yang lebar salurannya dua kali kedalaman maksimumnya. Untuk itu
C70
19 pengubahan dimensi saluran ini lebih menitikberatkan pada teori saluran ekonomis. Setelah dilakukan perbaikan dimensi pada saluran-saluran yang meluap dan dilakukan simulasi ulang, maka dimensi yang tepat agar saluran tidak kembali meluap ditunjukkan pada Tabel 7.
Dilihat dari renovasi saluran yang disarankan, campuran antara pelebaran saluran dan penambahan kedalaman saluran lebih dipilih dengan lebih banyak pekerjaan yang dilakukan pada penambahan kedalaman saluran. Namun pelebaran saluran lebih banyak dilakukan daripada penambahan kedalaman untuk mencari dimensi yang mendekati atau sama dengan teori saluran ekonomis.
Selain pilihan di atas, pemanfaatan curah hujan merupakan opsi yang paling baik. Perluasan daerah penyerapan air dan pembuatan bangunan penahan air dapat memperkecil debit limpasan yang masuk ke dalam saluran sekaligus dapat menambah manfaat bagi lingkungan.
Tabel 7 Perubahan dimensi saluran Kode saluran Lebar awal
(m)
20
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Simulasi jaringan drainase dengan menggunakan EPA SWMM 5.1 telah berhasil dilakukan dan digambarkan. Berdasarkan hasil simulasi model sistem drainase, dari total 214.1 mm curah hujan rencana, sebanyak rata-rata 199.8 mm menjadi limpasan. Limpasan paling besar terjadi pada sub-DTA S14 dengan besar limpasan 211.95 mm. Debit aliran maksimum terjadi pada saluran C73 sebesar 444.20 ltr/det. Debit aliran pada beberapa saluran melebihi kapasitas saluran sehingga menyebabkan banjir. Saluran tersebut adalah saluran C22, C24, C27, C28, C29, C37, C38, C43, C51, C70, dan C71. Dalam upaya perbaikan saluran, dilakukan perubahan dimensi saluran dengan cara penambahan lebar saluran sebesar 0.2-0.4 m dan penambahan kedalaman saluran sebesar 0 – 0.05 m.
Saran
a. Perlu diperhatikan perawatan dan kebersihan tiap-tiap saluran agar saluran dapat menampung limpasan sesuai dengan yang direncanakan.
b. Perlu diperhatikan pula kebersihan lubang drainase pada jalan sehingga tidak ada jalan yang tergenang akibat tertutupnya lubang pembuangan air oleh sampah dan endapan.
DAFTAR PUSTAKA
Hardihardaja J. 1997. Drainase Perkotaan. Depok (ID): Penerbit Gunadarma.
Hayanto N, Subijantono H. 2008. Simulasi Sistem Drainase Kota Ungaran Bagian Timur dengan EPA SWMM 5.0 [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Katolik Soegijapranata.
Karoesta D, Hapsari FD. 2008. Simulasi Ketersediaan Air di Waduk Kedung Ombo dengan Menggunakan Alat Bantu EPA-SWMM [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Katolik Soegipranata.
Mara TE. 2012. Analisis Banjir menggunakan Model EPA SWMM 5.0 untuk Areal Rumah Sakit Medika Dramaga Bogor [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Ningsih SS. 2013. Evaluasi Saluran Drainase di Perumahan Cinta Kasih Cengkareng dengan Menggunakan Model EPA SWMM 5.0 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
21
Priambodo S. 2004. Karakteristika Hujan di Beberapa Stasiun Hujan di Wilayah DKI Jakarta [tesis]. Yogyakarta (ID) : Universitas Gadjah Mada.
Reksoatmodjo TN. 2009. Statistika Eksperimen Rekayasa. Bandung (ID): PT Refika Aditama
Rossman L. 2004. Storm Water Management Model User’s Manual Version 5.0. Cincinnati (US): EPA United States Environmental Agency.
Santya SR, Haikhal TN. 2007. Pengembangan Saluran Drainase Kawasan Bandar Udara Achmad Yani [tesis]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro.
Soewarno. 1995. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Jilid 1. Bandung (ID): Nova Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Yogyakarta (ID): ANDI. Suwarta N, Suripin, Yanidar R, Krispratmadi D, Ilmiyati N et al. 2013. Bahan Ajar
22
Lampiran 1 Masterplan Perumahan Griya Telaga Permai
24
Lampiran 3 Data input sambungan (node)
26 Ket: P: panjang; S: kemiringan; n: koefisien kekasaran; D: kedalaman; A: luas
27 Lampiran 5 Total infiltrasi dan limpasan pada masing-masing sub-DTA
28
Lampiran 6 Hasil perhitungan debit aliran maksimum
Kode Saluran Debit Maks
29
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 24 April 1991 dari pasangan Bapak Yusmawardi Bachtiar dan Ibu Masni Eri. Penulis adalah anak ketiga dari empat bersaudara. Pada tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 14 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Penulis diterima di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Teknik Pengelolaan Kualitas Udara pada tahun 2011. Pada bulan Juli-Agustus 2011 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di PD Pasar Pakuan Jaya Bogor dan menyusun laporan Praktik Lapangan yang berjudul Identifikasi dan Karakterisasi Limbah Padat PD Pasar Pakuan Jaya, Bogor di bawah bimbingan Dr Ir Arief Sabdo Yuwono MSc.
