TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas
Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara
Disusun Oleh :
ALFRENDI C B HST
08 0404 020
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Jl. Eka Rasmi, Jl. Eka Warni dan Jl. Karya Wisata merupakan daerah yang masih digenangi banjir hal ini diketahui berdasarkan peta genangan banjir dan letak titik-titik genangan banjir Kota Medan yang diperoleh dari Dinas Bina Marga Kota Medan. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa kemampuan saluran drainase yang sudah ada dalam menampung dan mengalirkan debit limpasan permukaan, melihat kondisi, bentuk, konstruksi dan melihat arah aliran pada saluran di daerah terjadinya genangan banjir. Batasan masalah yang ditinjau dari penulisan tugas akhir ini adalah menganalisa curah hujan rencana, intensitas curah hujan dan waktu konsentrasi, analisa debit rencana dan analisa kapasitas drainase.
Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Pengumpulan data primer dan data sekunder, merupakan langkah awal dalam penelitian ini. Kemudian dianalisa dengan metode Analisa Frekuensi. Metode ini menganalisa empat jenis distribusi yaitu distribusi Normal, distribusi Log Normal, distribusi Log Person III dan distribusi Gumbel.
Nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III periode ulang 5 tahun. Untuk intensitas curah hujan digunakan rumus Mononobe, sedangkan untuk evaluasi penampang akan dihitung apakah debit saluran lebih besar daripada debit rencana.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa banjir yang terjadi disebabkan sistem drainase yang tidak berfungsi lagi. Akibat pendangkalan saluran dan kebersihan saluran yang sangat buruk dan juga tidak terpadunya semua pihak yang terlibat dalam menjaga dan merawat kebersihan drainase. Ada juga sebagian dimensi saluran yang tidak memadai untuk menampung debit banjir sehingga perlu dilakukan pelebaran, dan perencanaan ulang sistem jaringan drainase Kecamatan Medan Johor sehingga menghasilkan sistem drainase yang berkelanjutan.
Assalamu’alaikum.Wr.Wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.
Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:
“Evaluasi Kapasitas Sistem Drainase di Kecamatan Medan Johor”
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
6. Ibunda Dra. Suryati Siregar tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat.
7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin).
ini dapat diselesaikan dengan baik.
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, April 2014 Penulis,
Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 4
1.3 Pembatasan Masalah ... 5
1.4 Tujuan ... 5
1.5 Manfaat ... 6
1.6 Sistematika Penulisan ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1 Umum ... 8
2.2 Karakteristik Wilayah Studi ... 11
2.2.1 Letak Geografis ... 11
2.2.2 Topografi ... 11
2.2.3 Klimatologi ... 11
2.2.4 Tata Guna Lahan ... 12
2.3 Analisa Hidrologi ... 14
2.3.1 Data Curah Hujan ... 14
2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 18
2.3.2.1 Distribusi Normal ... 19
2.3.4 Intensitas Curah Hujan ... 30
2.3.5 Koefisien Limpasan ... 31
2.3.6 Debit Rencana ... 33
2.3.7 Waktu Konsentrasi ... 34
2.4 Analisis Hidrolika ... 36
2.4.1 Saluran Terbuka ... 36
2.4.2 Saluran Tertutup ... 40
2.4.3 Dimensi Saluran ... 41
2.4.4 Tinggi Jagaan ... 42
2.5 Konsep Ekodrainase ... 43
BAB III METODE PENELITIAN ... 45
3.1 Tempat dan Waktu ... 45
3.2 Rancangan Penelitian ... 45
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 47
3.4 Identifikasi Masalah ... 47
3.5 Variabel yang Diamati ... 49
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 55
4.1 Umum ... 55
4.2 Analisa Hidrologi ... 55
4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum ... 55
4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal ... 57
4.2.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal ... 58
4.2.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III ... 60
4.2.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel ... 62
4.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 64
4.4 Pemilihan Jenis Distribusi ... 66
4.5 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran ... 67
4.6 Analisa Cacthment Area dan Koefisien Run Off ... 70
4.10 Rencana Perbaikan Drainase ... 86
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 91
5.1 Kesimpulan ... 91
5.2 Saran ... 92
DAFTAR PUSTAKA ... 93
Halaman
Tabel 2.1 Parameter Statistik yang Penting ... 19
Tabel 2.2 Nilai Variabel Reduksi Gauss ... 21
Tabel 2.3 Nilai K untuk Distribusi Log-Person III ... 24
Tabel 2.4 Reduksi Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel ... 25
Tabel 2.5 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel ... 26
Tabel 2.6 Reduksi Variat (YTr) sebagai Fungsi Periode Ulang ... 26
Tabel 2.7 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi-Kuadrat (Uji Satu Sisi) ... 29
Tabel 2.8 Nilai Kritis Do untuk Uji Smirnov-Kolmogorov... 30
Tabel 2.9 Koefisien Limpasan untuk Metode Rasional ... 32
Tabel 2.10 Koefisien Kekasaran Manning ... 42
Tabel 2.11 Nilai Kemiringan Dinding Saluran Sesuai Bahan ... 42
Tabel 3.1 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Sampali, Kecamatan Medan Johor 10 Tahun Terakhir ... 52
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Stasiun Sampali Medan ... 56
Tabel 4.2 Urutan Peringkat Curah Hujan Harian Maksimum... 56
Tabel 4.3 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal ... 57
Tabel 4.4 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal... 57
Tabel 4.5 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal ... 58
Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel ... 62
Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel ... 63
Tabel 4.11 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum ... 63
Tabel 4.12 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 65
Tabel 4.13 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan ... 66
Tabel 4.14 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat ... 68
Tabel 4.15 Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov ... 69
Tabel 4.16 Nilai Koefisien Run Off (C)... 70
Tabel 4.17 Perhitungan Catchment Area dan Koefisien Run Off ... 71
Tabel 4.18 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan ... 74
Tabel 4.19 Perhitungan Waktu Konsentrasi dan Intensitas Hujan Rencana ... 77
Tabel 4.20 Kriteria Desain Hidrologis Sistem Drainase Perkotaan ... 79
Tabel 4.21 Perhitungan Analisa Debit Rencana ... 80
Tabel 4.22 Perhitungan Kapasitas Drainase... 83
Tabel 4.23 Perbandingan Kapasitas Eksisting dan Debit Rencana ... 85
Tabel 4.24 Rencana Perbaikan Drainase ... 90
Halaman
Gambar 1.1 Peta Administrasi Kota Medan ... 2
Gambar 1.2 Peta Kawasan Medan Johor ... 4
Gambar 2.1 Peta Aliran Sungai Kota Medan ... 13
Gambar 2.2 Siklus Hidrologi ... 14
Gambar 2.3 Polygon Thiessen ... 16
Gambar 2.4 Metode Isohyet ... 17
Gambar 2.5 Lintasan Aliran Waktu Inlet Time (To) dan Conduit Time (Td) ... 35
Gambar 2.6 Penampang Saluran Persegi ... 38
Gambar 2.7 Penampang Saluran Trapesium ... 39
Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir ... 46
Gambar 3.2 Genangan Banjir di Jl. Eka Rasmi ... 48
Gambar 3.3 Peta Bakosurtanal Kota Medan ... 50
Gambar 3.4 Peta Prakiraan Daerah Potensi Banjir ... 51
Gambar 3.5 Peta Jaringan Drainase dan Letak Titik Genangan ... 53
Gambar 4.1 Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang ... 64
P(X) = Fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal) μ = Rata–rata nilai
Xσ = Simpangan baku dari nilai X
XT = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dalam periode ulang T tahunan KT = Faktor frekuensi (nilai variabel reduksi Gauss)
X = Nilai varian pengamatan μY = Nilai rata-rata populasi Y σY = Deviasi standar nilai variat Y
YT = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan Y = Nilai rata-rata hitung variat
S = Deviasi standar nilai variat X = Harga rata-rata sampel
Yn = Reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data ke-n
Sn = Reduced standard deviation, yang tergantung pada jumlah sample/data ke-n YTr = Reduced variated
I = Intensitas Hujan (mm/jam) L = Panjang saluran (m)
R24 = Curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm) T = Lamanya hujan (jam)
Qp = Debit rencana (m3/detik) C = Koefisien aliran Permukaan A = Luas daerah Pengaliran (Km2). tc = Waktu Konsentrasi (jam)
to = Inlet time ke saluran terdekat (menit)
V = Kecepatan aliran didalam saluran (m/detik) R = Jari-jari hidrolis (m)
I = Kemiringan atau gradient dari dasar saluran C = Koefisien Chezy
R = Jari-jari hidraulis (m) S = Kemiringan Dasar Saluran n = Koefisien kekasaran Manning
m = Koefisien kekasaran, harganya tergantung jenis bahan saluran As = Luas penampang saluran (m2)
Jl. Eka Rasmi, Jl. Eka Warni dan Jl. Karya Wisata merupakan daerah yang masih digenangi banjir hal ini diketahui berdasarkan peta genangan banjir dan letak titik-titik genangan banjir Kota Medan yang diperoleh dari Dinas Bina Marga Kota Medan. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa kemampuan saluran drainase yang sudah ada dalam menampung dan mengalirkan debit limpasan permukaan, melihat kondisi, bentuk, konstruksi dan melihat arah aliran pada saluran di daerah terjadinya genangan banjir. Batasan masalah yang ditinjau dari penulisan tugas akhir ini adalah menganalisa curah hujan rencana, intensitas curah hujan dan waktu konsentrasi, analisa debit rencana dan analisa kapasitas drainase.
Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Pengumpulan data primer dan data sekunder, merupakan langkah awal dalam penelitian ini. Kemudian dianalisa dengan metode Analisa Frekuensi. Metode ini menganalisa empat jenis distribusi yaitu distribusi Normal, distribusi Log Normal, distribusi Log Person III dan distribusi Gumbel.
Nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III periode ulang 5 tahun. Untuk intensitas curah hujan digunakan rumus Mononobe, sedangkan untuk evaluasi penampang akan dihitung apakah debit saluran lebih besar daripada debit rencana.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa banjir yang terjadi disebabkan sistem drainase yang tidak berfungsi lagi. Akibat pendangkalan saluran dan kebersihan saluran yang sangat buruk dan juga tidak terpadunya semua pihak yang terlibat dalam menjaga dan merawat kebersihan drainase. Ada juga sebagian dimensi saluran yang tidak memadai untuk menampung debit banjir sehingga perlu dilakukan pelebaran, dan perencanaan ulang sistem jaringan drainase Kecamatan Medan Johor sehingga menghasilkan sistem drainase yang berkelanjutan.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Banjir merupakan kata yang sangat popular di Indonesia, khususnya dalam musim hujan, mengingat hampir semua kota di Indonesia mengalami banjir. Permasalahan banjir diperkotaan diakibatkan pemanfaatan lahan yang tidak tertib inilah menyebabkan persoalan drainase menjadi sangat kompleks. Dalam pembahasan drainase perkotaan yang lebih lanjut akan dititik beratkan pada penanggulangan banjir suatu kota yang selalu menjadi pertanyaan dari semua orang, oleh karena itu mengetahui karakteristik suatu kota tersebut sangat diperlukan.
Secara geografis Kecamatan Medan Johor terletak pada 33207,76 LU -
(Sumber : google.com)
Pada kondisi dimana setiap tahunnya, pada musim penghujan air meluap dari saluran drainase, sehingga sering terjadi genangan yang mengganggu aktivitas masyarakat. Berdasarkan identifikasi, genangan-genangan yang terjadi di Kecamatan Medan Johor disebabkan oleh karena banyak warga yang menutup saluran parit sehingga air di dalam tidak mengalir dan kapasitas saluran drainase yang tidak mampu menampung akumulasi air hujan, kebiasaan masyarakat membuang sampah ke saluran drainase menyebabkan saluran drainase tersumbat. Selain itu, disebabkan juga oleh intensitas hujan yang tinggi serta karena berkurangnya kapasitas saluran drainase akibat endapan sedimen pada dasar drainase sehingga tidak berfungsi lagi sesuai kapasitas rencana awal drainase tersebut.
(Sumber : maps.google.com)
Gambar 1.2 Peta Kawasan Medan Johor
1.2 Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini, perumusan yang diidentifikasi adalah masalah bahwa Kecamatan Medan Johor sebagian dari saluran yang telah ada tidak berfungsi lagi sesuai dengan fungsinya, baik disebabkan oleh daya tampung yang lebih kecil dari debit yang ada, kurangnya perawatan maupun sistem pengaliran dan pembuangan yang tidak sesuai lagi dengan lingkungan, sehingga diperkirakan kemungkinan terjadinya banjir yang diakibatkan oleh curah hujan yang tinggi. Oleh sebab itu dalam kajian ini penulis akan mengevaluasi kapasitas dan kondisi saluran drainase di Kecamatan Medan Johor, apakah masih mencukupi untuk mengalirkan serta membuang air yang berasal dari daerah tangkapan air pada kondisi banjir (curah
Medan Johor
Sei Babura
Sei Deli
Jl. Eka Warni Jl. Eka Warni
1.3 Pembatasan Masalah
Permasalahan yang akan penulis identifikasi ataupun di bahas adalah:
a. Perhitungan debit banjir rencana yang didasarkan pada analisa hidrologi dari data curah hujan yang ada di kota Medan khususnya di Kecamatan Medan Johor.
b. Perhitungan kapasitas saluran drainase eksisting Kecamatan Medan Johor dan membandingkannya dengan debit banjir hasil analisa.
c. Lokasi yang akan ditinjau pada penulisan ini adalah khusus bagian Kecamatan Medan Johor, Kelurahan Pangkalan Masyhur dan Kelurahan Gedung Johor.
d. Penulis tidak membahas permasalahan-permasalahan umum lainnya yang sering terjadi pada pengendalian banjir dan perencanaan desain drainasenya dikarenakan keterbatasan waktu serta sarana dan prasarana.
1.4 Tujuan
1.5 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Untuk menghindari dampak kota khususnya Kecamatan Medan Johor dari dampak genangan air hujan yang merugikan.
b. Sebagai bahan referensi bagi siapa saja yang membacanya khususnya bagi mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama.
c. Untuk pihak-pihak lain yang membutuhkannya.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini akan dibahas secara sistematis, rancangan sistematika penulisan secara keseluruhan pada penelitian ini terdiri dari 5 bab, yang mana uraian masing-masing bab adalah sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang pekerjaan, tujuan, data umum dan lingkup pekerjaan yang dilaksanakan serta sistematika penulisan laporan penelitian.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini mencakup segala hal yang dapat dijadikan sebagai dasar pengambilan tema penelitian, penentuan langkah pelaksanaan dan metode penganalisaan yang diambil dari beberapa pustaka yang ada, yang memiliki tema sesuai dengan tema penelitian ini.
Bab III Metodologi
Bab IV Analisa Data dan Pembahasan
Bab ini merupakan analisa tentang permasalahan, evaluasi, dan perhitungan terhadap masalah yang ada dilokasi penelitian.
Bab V Kesimpulan dan Saran
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Drainase perkotaan adalah sistem drainase dalam wilayah administrasi kota dan daerah perkotaan (urban) yang berfungsi untuk mengendalikan atau
mengeringkan kelebihan air permukaan didaerah permukiman yang berasal dari
hujan lokal, sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat
bagi kehidupan manusia.
Dari sudut pandang yang lain, drainase adalah salah satu unsur dari prasarana
umum yang dibutuhkan masyarakat kota dalam rangka menuju kehidupan kota yang
aman, nyaman, bersih, dan sehat. Prasarana drainase disini berfungsi untuk
mengalirkan air permukaan ke badan air (sumber air permukaan dan bawah
permukaan tanah) dan atau bangunan resapan.
Secara umum, sistem drainase dapat didefenisikan sebagai serangkaian
bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi atau membuang kelebihan air dari
suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat berfungsi secara optimal. Sistem
drainase juga diartikan sebagai usaha untuk mengontrol kualitas air tanah dalam
kaitannya dengan salinitas. Saat ini sistem drainase sudah menjadi salah satu
infrastruktur perkotaan yang sangat penting. Kualitas manajemen suatu kota dapat
dilihat dari kualitas sistem drainase yang ada. Sistem drainase yang baik dapat
Jenis drainase ditinjau berdasarkan dari cara terbentuknya, dapat
dikelompokkan menjadi:
a. Drainase alamiah (natural drainage)
Drainase yang terbentuk secara alami dan tidak terdapat bangunan-bangunan
penunjang seperti bangunan pelimpah, pasangan batu/beton, gorong-gorong
dan lain-lain. Saluran ini terbentuk oleh gerusan air yang bergerak karena
gravitasi yang lambat laun membentuk jalan air yang permanen seperti
sungai.
b. Drainase buatan (artificial drainage)
Drainase yang dibuat dengan maksud dan tujuan tertentu sehingga
memerlukan bangunan-bangunan khusus seperti selokan pasangan
batu/beton, gorong-gorong, pipa-pipa dan sebagainya.
Jenis drainase ditinjau berdasarkan dari cara konstruksinya, dapat
dikelompokkan menjadi:
a. 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.
b. Saluran Tertutup, yaitu saluran yang pada umumnya sering dipakai untuk aliran air kotor (air yang mengganggu kesehatan/lingkungan) atau untuk
Fungsi dari saluran drainase itu sendiri dapat dikelompokkan menjadi
beberapa bagian yaitu:
a. Untuk mengurangi kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehigga lahan
dapat difungsikan secara optimal
b. Sebagai pengendali air kepermukaan dengan tindakan untuk memperbaiki
daerah becek, genangan air/banjir
c. Menurunkan permukaan air tanah pada tingkat yang ideal
d. Mengendalikan erosi tanah, kerusakan jalan dan bangunan yang ada
e. Mengendalikan air hujan yang berlebihan sehinga tidak terjadi bencana banjir
Beberapa penyebab terjadinya banjir dan genangan yang terjadi di suatu
lokasi diakibatkan antara lain oleh sebab-sebab berikut ini:
a. Perubahan tata guna lahan (land-use) b. Pembuangan sampah
c. Perencanaan sistem pengendalian banjir yang tidak tepat
d. Curah hujan yang tinggi
e. Kapasitas sungai dan drainase yang tidak memadai
Bencana banjir hampir setiap musim penghujan selalu melanda, berdasarkan
nilai kerugian dan frekuensi kejadian bencana banjir terlihat adanya peningkatan
yang cukup berarti. Kejadian bencana banjir tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor
alam berupa curah hujan yang berada diatas normal dan adanya pasang naik air laut.
Dalam menentukan dimensi sistem drainase, intensitas hujan dengan periode ulang
tertentu di suatu jaringan drainase dipakai sebagai dasar analisis perhitungan
2.2 Karakteristik Wilayah Studi 2.2.1 Letak Geografis
Pemerintahan pada kecamatan Medan Johor mempunyai luas wilayah seluas
16,96 km2 yang terdiri dari 6 kelurahan yaitu Kelurahan Titi Kuning, Kwala Bekala,
Kedai Durian, Pangkalan Masyhur, Gedung Johor, Sukamaju. Batas wilayah secara
administrasi adalah sebagai berikut:
Sebelah Utara berbatasan dengan Kecamatan Medan Polonia
Sebelah Barat berbatasan dengan Kecamatan Medan Selayang
Sebelah Timur berbatasan dengan Kecamatan Medan Amplas
Sebelah Selatan berbatasan dengan Kabupaten Deli Serdang
2.2.2 Topografi
Secara umum topografi Kota Medan cenderung miring ke Utara dan berada
pada ketinggian 2,5 – 37,5 meter diatas permukaan laut. Kondisi topografi suatu
daerah merupakan faktor penting dalam perencanaan sistem drainase sehingga dapat
diketahui tinggi rendahnya suatu daerah perencanaan (kontur) yang dapat
mempermudah dalam merencanakan arah aliran air hujan yang jatuh ke tanah.
2.2.3 Klimatologi
Kota Medan mempunyai iklim tropis dengan suhu minimum menurut Stasiun
Polonia berkisar antara 23,2ºC - 24,3ºC dan suhu maksimum berkisar antara 30,8ºC -
33,2ºC serta menurut Stasiun Sampali suhu minimumnya berkisar antara 23,3ºC -
Kelembaban udara di wilayah Kota Medan rata-rata berkisar antara 84 - 85%.
kecepatan angin rata-rata sebesar 0,48 m/sec, sedangkan rata-rata total laju
penguapan tiap bulannya 104,3 mm. Hari hujan di Kota Medan rata-rata per bulan 19
hari dengan rata-rata curah hujan per bulannya 299,5 mm pada Stasiun Polonia dan
226,0 mm pada Stasiun Sampali.
2.2.4 Tata Guna Lahan
Penggunaan lahan suatu daerah merupakan gambaran dari aktivitas penduduk
sesuai dengan tingkat pendidikan, jenis teknologi, jenis usaha, kondisi fisik dan
jumlah penduduk yang ada di wilayah tersebut. Semakin berkembang suatu kota,
maka semakin beragam pula kegiatan yang dilakukan oleh masyarakatnya, sehingga
berarti semakin beragam pula penggunaan lahan.
Kecamatan Medan Johor merupakan salah satu kecamatan dari 21
kecamatan yang ada di Kota Medan. Kecamatan Medan Johor terletak di selatan
Kota Medan dengan luas lahan 16,96 km2 serta jumlah penduduk 123.851 jiwa.
Kecamatan Medan Johor merupakan daerah resapan (daerah konservasi) yang
berbatasan langsung dengan kecamatan yang ada di Kabupaten Deli Serdang yaitu
Kecamatan Namo Rambe dan Deli Tua. Gambar 2.1 menunjukkan “Peta Aliran
(Sumber : google.com)
Gambar 2.1 Peta Aliran Sungai Kota Medan
2.3 Analisis Hidrologi
Proses analisis hidrologi pada dasarnya merupakan proses pengolahan data
curah hujan, data luas dan bentuk daerah pengaliran (catchment area), data kemiringan lahan/beda tinggi, dan data tata guna lahan yang kesemuanya mempunyai
arahan untuk mengetahui besarnya curah hujan rerata, koefisien pengaliran, waktu
konsentrasi, intensitas curah hujan, dan debit banjir rencana. Sehingga melalui
analisis ini dapat dilakukan juga proses evaluasi terhadap saluran drainase yang ada
(eksisting).
Gambar 2.2 Siklus hidrologi
Dalam menentukan dimensi penampang dari berbagai bangunan pengairan
misalnya saluran drainase diperlukan suatu penentuan besar debit rencana. Untuk itu
perlu diketahui faktor-faktor yang digunakan untuk menganalisa debit rencana:
2.3.1 Data Curah Hujan
Hujan merupakan komponen yang penting dalam analisa hidrologi
rencana dilakukan dengan analisa frekuensi terhadap data curah hujan harian
maksimum tahunan, dengan lama pengamatan sekurang-kurangnya 10 tahun.
Dalam penentuan curah hujan data dari pencatat atau penakar hanya
didapatkan curah hujan di suatu titik tertentu (point rainfall). Untuk mendapatkan harga curah hujan areal dapat dihitung dengan beberapa metode:
Metode Rata-Rata Aljabar
Curah hujan didapatkan dengan mengambil rata-rata hitung (aritmatic mean) dari penakaran pada penakar hujan areal tersebut. Cara ini digunakan apabila:
1. Daerah tersebut berada pada daerah yang datar.
2. Penempatan alat ukur tersebar merata.
3. Variasi curah hujan sedikit dari harga tengahnya.
Rumus yang digunakan:
1 2 n
1
R = (R + R + ... + R )
n ... (2.1)
dimana:
R = curah hujan maksimum rata-rata (mm) n = jumlah stasiun pengamatan
1
R = curah hujan pada stasiun pengamatan satu (mm)
2
R = curah hujan pada stasiun pengamatan dua (mm)
n
R = curah hujan pada stasiun pengamatan n (mm)
Metode Polygon Thiessen
Cara ini didasarkan atas cara rata-rata timbang, dimana masing-masing stasiun
mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan garis-garis sumbu tegak
lurus terhadap garis penghubung antara dua stasiun, dengan planimeter makan
dapat dihitung luas daerah tiap stasiun. Sebagai kontrol maka jumlah luas total
luas lalu diambil prosentasenya dengan jumlah total 100%. Kemudian harga ini
dikalikan dengan curah hujan daerah di stasiun yang bersangkutan dan setelah
dijumlah hasilnya merupakan curah hujan dicari.
Hal yang perlu diperhatikan dalam metode ini adalah:
1. Jumlah stasiun pengamatan minimal tiga buah stasiun.
2. Penambahan stasiun akan mengubah seluruh jaringan.
3. Topografi daerah tidak diperhitungkan.
4. Stasiun hujan tidak tersebar merata.
Perhitungan menggunakan rumus sebagai berikut:
1 1 2 2 n n
1 2 n
A R + A R + ... + A R R =
A + A + ... + A ... (2.2)
dimana:
R = curah hujan maksimum rata-rata (mm)
1 2 n
R , R ,..., R = curah hujan pada stasiun 1,2……..,n (mm)
1 2 n
A , A ,..., A = luas daerah pada polygon 1,2,……..n (km2)
[image:30.595.137.481.378.689.2]
Gambar 2.3 Polygon Thiessen
STA 4 STA 5
STA 6
STA 2
STA 3
STA 1
A4
A3
A1 A5
A6
dimana:
1
A = luas daerah pengaruh stasiun pertama
2
A = luas daerah pengaruh stasiun ke-2
3
A = luas daerah pengaruh stasiun ke-3
4
A = luas daerah pengaruh stasiun ke-4
5
A = luas daerah pengaruh stasiun ke-5
Metode Isohyet
Metode ini digunakan apabila penyebaran stasiun hujan di daerah tangkapan
hujan tidak merata. Dengan cara ini kita harus menggambar kontur berdasarkan
tinggi hujan yang sama, sama seperti Gambar 2.4. Metode ini digunakan dengan
ketentuan:
1. Dapat digunakan pada daerah datar maupun pegunungan
2. Jumlah stasiun pengamatan harus banyak
3. Yang bermanfaat untuk hujan yang sangat singkat
Gambar 2.4 Metode Isohyet Perhitungan menggunakan rumus sebagai berikut:
1 2 2 4 n n-1
1 2 n
1 2 n
R + R R + R R + R
A + A + ... + A
2 2 2
R =
A + A + ... + A ... (2.3)
10 mm 20 mm
30 mm 40 mm
50 mm 60 mm 70 mm
A1
A2
A3
A4
A5
A6 Kontur tinggi hujan
dimana:
R = curah hujan rata-rata (mm)
1 2 n
R , R ,..., R = curah hujan pada stasiun 1,2……..,n (mm)
1 2 n
A , A ,..., A = luas area antara 2 (dua) isohyet (km2)
Pada umumnya, data curah hujan yang tercatat terdapat beberapa yang hilang
atau dianggap kurang panjang jangka waktu pencatatannya. Untuk mengisi data
yang hilang digunakan Metode Reciprocal, dimana metode ini menggunakan data curah hujan referensi dengan mempertimbangkan jarak stasiun yang akan
dilengkapi datanya dengan stasiun referensi tersebut.
Persamaan matematis yang digunakan:
1 2 n
2 2 2
1 2 n
2 2 2
1 2 n
H H H
+ + ... +
L L L
Hh =
1 + 1 + ... + 1
L L L
... (2.4)
dimana:
Hh = hujan di stasiun yang akan dilengkapi
1 n
H ,..., H = hujan di stasiun referensi
1 n
L ,..., L = jarak stasiun referensi dengan stasiun yang dilengkapi (m)
2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan
Untuk menghitung debit banjir dengan periode ulang tertentu, diperlukan
juga hujan maksimum dengan periode ulang tertentu pula. Hujan maksimum ini
sering disebut dengan hujan rencana.
Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat
Distribusi Normal
Distribusi Log Normal
Distribusi Log Person III
Distribusi Gumbel
Dalam statistik dikenal beberapa parameter yang berkaitan dengan analisis
data yang meliputi rata-rata, simpangan baku, koefisien variasi, dan koefisien
[image:33.595.141.497.304.553.2]skewness (kecondongan atau kemencengan).
Tabel 2.1 Parameter statistik yang penting
Parameter Sampel Populasi
Rata-rata
n
i i=1
1
x = x
n
μ = E(X) = x f(x) dx-
Simpangan baku
1
n 2 2
i i=1
1
s = x - x
n -1
1 2 2σ = E x -μ
Koefisien variasi CV = s x
σ CV =
μ
Koefisien skewness
3 n i i=1 3n x - x G =
n -1 n - 2 s
22
E x -μ γ =
σ
(Suripin, 2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 34)
2.3.2.1Distribusi Normal
Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss. Fungsi
densitas peluang normal (PDF = probability density function) yang paling dikenal adalah bentuk bell dan dikenal sebagai distribusi normal. PDF distribusi normal
2 2x -μ 1
P(X) = exp - x
2σ σ 2π
... (2.5)
dimana:
P(X) = fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal) X = variabel acak kontinu
μ = rata-rata nilai X
σ = simpangan baku dari nilai X
Dalam pemakaian praktis, umumnya rumus tersebut tidak digunakan secara
langsung karena telah dibuat tabel untuk keperluan perhitungan, dan juga dapat
didekati dengan:
T T
X - X K =
S ... (2.6)
dimana:
T
X = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahun
X = nilai rata-rata hitung variat S = deviasi standar nilai variat
T
K = faktor frekuensi (nilai variabel reduksi Gauss)
Nilai faktor frekuensi KT umumnya sudah tersedia dalam tabel untuk
mempermudah perhitungan, seperti ditunjukkan dalam tabel berikut, biasa disebut
Tabel 2.2 Nilai variabel reduksi Gauss No. Periode ulang, T (tahun) Peluang KT
1 1,001 0,999 -3,05
2 1,005 0,995 -2,58
3 1,010 0,990 -2,33
4 1,050 0,950 -1,64
5 1,110 0,900 -1,28
6 1,250 0,800 -0,84
7 1,330 0,750 -0,67
8 1,430 0,700 -0,52
9 1,670 0,600 -0,25
10 2,000 0,500 0
11 2,500 0,400 0,25
12 3,300 0,300 0,52
13 4,000 0,250 0,67
14 5,000 0,200 0,84
15 10,000 0,100 1,28
16 20,000 0,050 1,64
17 50,000 0,020 2,05
18 100,000 0,010 2,33
19 200,000 0,005 2,58
20 500,000 0,002 2,88
21 1000,000 0,001 3,09
(Suripin, 2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 37)
2.3.2.2Distribusi Log Normal
Jika variabel Y = Log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan
mengikuti distribusi Log Normal. PDF (probability density function) untuk distribusi Log Normal dapat dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai
berikut:
2
2 Y
Y
Y -μ 1
P(X) = exp - X > 0 2σ
Xσ 2π
... (2.7)
dimana:
P(X) = peluang log normal
X = nilai variat pengamatan
Y
σ = deviasi standar nilai variat Y
Y
μ = nilai rata-rata populasi Y
Dengan persamaan yang dapat didekati:
T T
Y = Y + K S ... (2.8)
T T
Y - Y K =
S ... (2.9)
dimana:
T
Y = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan
Y = nilai rata-rata hitung variat S = deviasi standar nilai variat
T
K = faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang
2.3.2.3Distribusi Log Person III
Pada situasi tertentu, walaupun data yang diperkirakan mengikuti distribusi
sudah konversi kedalam bentuk logaritmis, ternyata kedekatan antara data dan teori
tidak cukup kuat untuk menjustifikasi pemakaian distribusi log normal.
Salah satu distribusi dari serangkaian distribusi yang dikembangkan person
yang menjadi perhatian ahli sumber daya air adalah Log-Person Type III (LP III).
Tiga parameter penting dalam LP III yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan
koefesien kemencengan. Yang menarik adalah jika koefesien kemencengan sama
Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log-Person Type III:
Ubah data kedalam bentuk logaritmis, X = Log X
Hitung harga rata-rata:
n
i i=1
log X LogX =
n
... (2.10)
Hitung harga simpangan baku:
0,5n 2
i i=1
logX - logX s =
n -1
... (2.11)
Hitung koefesien kemencengan:
3 n
i i=1
3
n logX - logX G =
n -1 n - 2 s
... (2.12)
Hitung logaritma hujan atau banjir dengan periode ulang T dengan rumus:
T
LogX = LogX + K.s ... (2.13)
K adalah variabel standar (standardized variable) untuk X yang besarnya
Tabel 2.3 Nilai K untuk distribusi Log-Person III Interval kejadian (Recurrence interval), tahun (periode ulang)
Koef. G 1,0101 1,2500 2 5 10 25 50 100 Persentase peluang terlampaui (Percent chance of being exceeded)
99 80 50 20 10 4 2 1
3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 -0,667 -0,714 -0,769 -0,832 -0,905 -0,636 -0,666 -0,696 -0,725 -0,752 -0,396 -0,384 -0,368 -0,351 -0,330 0,420 0,460 0,499 0,537 0,574 1,180 1,120 1,238 1,262 1,284 2,278 2,275 2,267 2,256 2,240 3,152 3,144 3,071 3,023 2,970 4,051 3,973 2,889 3,800 3,705 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 -0,990 -1,087 -1,197 -1,318 -1,449 -0,777 -0,799 -0,817 -0,832 -0,844 -0,307 -0,282 -0,254 -0,225 -0,195 0,609 0,643 0,675 0,705 0,732 1,302 1,318 1,329 1,337 1,340 2,219 2,193 2,163 2,218 2,087 2,192 2,848 2,780 2,076 2,626 3,605 3,449 3,388 3,271 3,149 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 -1,558 -1,733 -1,880 -2,029 -2,178 -0,852 -0,856 -0,857 -0,855 -0,850 -0,164 -0,132 -0,099 -0,066 -0,033 0,758 0,780 0,800 0,516 0,830 1,340 1,336 1,328 1,317 1,301 2,043 1,993 1,939 1,880 1,818 2,542 2,453 2,359 2,261 2,159 3,022 2,891 2,755 2,615 2,472 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -2,326 -2,472 -2,615 -2,755 -2,891 -0,842 -0,830 -0,816 -0,800 -0,780 0,000 0,033 0,066 0,099 0,132 0,842 0,850 0,855 0,857 0,856 1,282 1,258 1,231 1,200 1,166 1,715 1,680 1,606 1,528 1,448 2,051 1,945 1,834 1,720 1,606 2,236 2,178 2,028 1,880 1,733 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 -3,022 -2,149 -2,271 -2,238 -3,499 -0,758 -0,732 -0,705 -0,675 -0,643 0,164 0,195 0,225 0,254 0,282 0,852 0,844 0,832 0,817 0,799 1,128 1,086 1,041 0,994 0,945 1,366 1,282 1,198 1,116 1,035 1,492 1,379 1,270 1,166 1,069 1,588 1,449 1,318 1,197 1,087 -2,0 -2,2 -2,4 -2,6 -2,8 -3,0 -3,605 -3,705 -3,800 -3,889 -3,973 -7,051 -0,609 -0,574 -0,532 -0,490 -0,469 -0,420 0,307 0,330 0,351 0,368 0,384 0,396 0,777 0,752 0,725 0,696 0,666 0,636 0,895 0,844 0,795 0,747 0,702 0,660 0,959 0,888 0,823 0,764 0,712 0,666 0,980 0,900 0,823 0,768 0,714 0,666 0,990 0,905 0,832 0,796 0,714 0,667 (Suripin, 2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 37)
2.3.2.4Distribusi Gumbel
Gumbel menggunakan harga ekstrim untuk menunjukkan bahwa untuk setiap
X = X + SK ... (2.14)
dimana:
X = peluang log normal S = nilai variat pengamatan
Faktor probabilitas K untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat dinyatakan
dalam persamaan:
T n
T
n
Y - Y K =
S ... (2.15)
dimana:
n
Y = reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data ke-n
n
S = reduced standar deviation yang tergantung pada jumlah sampel/data ke-n r
T
Y = reduced variate, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:
r
r T
r
T -1 Y = -ln
T
... (2.16)
Tabel 2.4 : Standard Deviasi (Yn), Tabel 2.5 : Reduksii Standard Deviasi (Sn),
dan Tabel 2.6 : Reduksi Variat (Ytr) berikut mencantumkan nilai-nilai Variabel
Reduksi menurut Gauss untuk menyelesaikan persamaan 2.15.
Tabel 2.4 Reduksi Standar deviasi (Yn) untuk distribusi Gumbel
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,5520 20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,5353 30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5403 0,5410 0,5418 0,5424 0,5436 40 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481 50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518 60 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545 70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567 80 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585 90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599 100 0,5600 0,5602 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,5610 0,5611
Tabel 2.5 Reduksi standar deviasi (Sn) untuk untuk distribusi Gumbel
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,9496 0,9676 0,9883 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565 20 1,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080 30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388 40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1547 1,1590 50 1,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734 60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844 70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930 80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001 90 1,2007 1,2013 1,2020 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,2060 100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,2090 1,2093 1,2096
(Suripin, 2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 52)
Tabel 2.6 Reduksi variat (YTr) sebagai fungsi periode ulang Periode ulang,
Tr (tahun)
Reduced variate, YTr
Periode ulang, Tr (tahun)
Reduced variate, YTr
2 0,3668 100 4,6012
5 1,5004 200 5,2969
10 2,2510 250 5,5206
20 2,9709 500 6,2149
25 3,1993 1000 6,9087
50 3,9028 5000 8,5188
75 4,3117 10000 9,2121
(Suripin, 2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 52)
2.3.3 Uji Kecocokan Distribusi
Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of fittest test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi tersebut.
Pengujian parameter yang sering dipakai adalah (a) Chi-Kuadrat dan (b)
a. Uji Chi-Kuadrat
Uji chi-kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi
yang telah dipilih dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang dianalisis.
Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter χ2
, yang dapat dihitung
dengan rumus berikut:
2 G
2 i i
h
i 1 i
(O E ) E
... (2.17)dimana:
2 h
= parameter chi-kuadrat terhitung G = jumlah sub kelompok
i
O = jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok i
i
E = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok i
Parameter 2 h
merupakan variabel acak. Peluang untuk mencapai nilai 2 h
sama atau lebih besar dari nilai chi-kuadrat sebenarnya (χ2) dapat dilihat pada
Tabel 2.7.
Interpretasi hasil uji adalah sebagai berikut:
Apabila peluang lebih dari 5%, maka persamaan distribusi yang digunakan
dapat diterima,
Apabila peluang kurang dari 1%, maka persamaan distribusi yang digunakan tidak dapat diterima,
Apabila peluang berada di antara 1 – 5%, maka tidak mungkin mengambil
keputusan, misal perlu data tambahan.
b. Uji Smirnov-Kolmogorov
Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov sering juga disebut uji kecocokan non
distribusi tertentu. Prosedur untuk uji Smirnov-Kolmogorov ini dilakukan dengan
cara sebagai berikut:
Urutkan data dari besar ke kecil dan tentukan peluang dari masing-masing
data tersebut dengan rumus:
m
P 100%
n 1
... (2.18)
dimana:
P = peluang (%) m = nomor urut data n = jumlah data
Tentukan peluang teoritis untuk masing-masing data tersebut berdasarkan
persamaan distribusinya:
1 P
T
... (2.19)
Dari kedua nilai peluang tersebut, tentukan selisih terbesar antara peluang
pengamatan dengan peluang teoritis:
maks
maks
Dmaksimum P Q P ' Q ... (2.20)
Apabila D lebih kecil dari Do maka distribusi yang digunakan untuk
menentukan debit rencana dapat diterima, sebaliknya jika harga D lebih besar
dari Do, maka distribusi yang digunakan untuk menentukan debit rencana
tidak diterima.
Tabel 2.7 Nilai kritis untuk distribusi Chi-Kuadrat (uji satu sisi)
dk α derajat kepercayaan
0,995 0,99 0,975 0,95 0,05 0,025 0,01 0,005
1 0,0000393 0,000157 0,000982 0,00393 3,841 5,024 6,635 7,879
2 0,0100 0,0201 0,0506 0,103 5,991 6,783 9,210 10,597
3 0,0717 0,115 0,216 0,352 7,815 9,348 11,345 12,838
4 0,207 0,297 0,484 0,711 9,488 11,143 13,277 14,860
5 0,412 0,554 0,831 1,145 11,070 12,832 15,086 16,750
6 0,676 0,872 1,237 1,635 12,592 14,449 16,812 18,548
7 0,989 1,239 1,690 2,167 14,067 16,013 18,475 20,278
8 1,344 1,646 2,180 2,733 15,507 17,535 20,090 24,955
Tabel 2.8 Nilai kritis Do untuk uji Smirnov-Kolmogorov
N Derajad kepercayaan, α
0,20 0,10 0,05 0,01
5 0,45 0,51 0,56 0,67
10 0,32 0,37 0,41 0,49
15 0,27 0,30 0,34 0,40
20 0,23 0,26 0,29 0,36
25 0,21 0,24 0,27 0,32
30 0,19 0,22 0,24 0,29
35 0,18 0,20 0,23 0,27
40 0,17 0,19 0,21 0,25
45 0,16 0,18 0,20 0,24
50 0,15 0,17 0,19 0,23
N>50 1,07/N0,5 1,22/N0,5 1,36/N0,5 1,63/N0,5 (Sumber : Bonnier, 1980)
2.3.4 Intensitas Curah Hujan
Intensitas curah hujan adalah besar curah hujan selama satu satuan waktu
tertentu. Besarnya intensitas hujan berbeda-beda tergantung dari lamanya curah
hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas hujan diperoleh dengan cara melakukan
analisa data hujan baik secara statistik maupun secara empiris.
Metode yang dipakai dalam perhitungan intensitas curah hujan adalah
Metode Mononobe yaitu apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia yang ada
hanya data hujan harian. Persamaan umum yang dipergunakan untuk menghitung
hubungan antara intensitas hujan T jam dengan curah hujan maksimum harian adalah
sebagai berikut:
2 3 24
R 24 I =
24 t
dimana:
I = intensitas curah hujan (mm/jam)
24
R = curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) t = lamanya curah hujan (menit) atau (jam)
Dengan menggunakan persamaan diatas intensitas curah hujan untuk
berbagai nilai waktu konsentrasi dapat ditentukan dari besar data curah hujan harian
(24 jam).
2.3.5 Koefisien Limpasan
Limpasan merupakan gabungan antara aliran permukaan, aliran-aliran yang
tertunda pada cekungan-cekungan dan aliran permukaan (surface flow). Dalam perencanaan drainase bagian air hujan yang menjadi perhatian adalah aliran
permukaan (surface runoff), sedangkan untuk pengendalian banjir tidak hanya aliran permukaan tetapi limpasan (runoff).
Sebagaimana telah diuraikan dalam siklus hidrologi, air hujan yang turun dari
atmosfir jika tidak ditangkap oleh vegetasi atau oleh permukaan-permukaan buatan
seperti atap bangunan atau lapisan air lainnya, maka hujan akan jatuh ke permukaan
bumi dan sebagian menguap, berinfiltrasi atau tersimpan dalam cekungan-cekungan.
Bila kehilangan seperti cara-cara tersebut telah terpenuhi, maka sisa air hujan akan
mengalir langsung kepermukaan tanah menuju alur aliran yang terdekat.
Faktor-faktor yang berpengaruh limpasan aliran pada saluran atau sungai
tergantung dari berbagai macam faktor secara bersamaan. Faktor yang berpengaruh
Faktor meteorologi yaitu karakteristik hujan seperti intensitas hujan, durasi
hujan dan distribusi hujan.
Karakteristik DAS meliputi luas dan bentuk DAS, topografi dan tata guna lahan.
Ketetapan dalam menentukan besarnya debit air sangatlah penting dalam
penentuan dimensi saluran. Disamping penentuan luas daerah pelayanan drainase
dan curah hujan rencana, juga dibutuhkan besar harga koefisien pengaliran (C).
Pengambilan harga C harus disesuaikan dengan rencana perubahan tata guna lahan
yang terjadi pada waktu yang akan datang. Berikut ini koefisien C untuk metode
[image:46.595.107.531.380.747.2]rasional oleh McGueen, 1989 disajikan di dalam tabel 2.9.
Tabel 2.9 Koefiesien limpasan untuk metode Rasional
Deskripsi lahan/karakter permukaan Koefisien aliran, C Business perkotaan pinggiran Perumahan rumah tunggal multiunit, terpisah multiunit, tergabung perkampungan apartemen Industri ringan berat Perkerasan
aspal dan beton batu bata, paving Atap
Halaman, tanah berpasir datar 2%
rata-rata 2-7% curam, 7% Halaman tanah berat
datar 2% rata-rata 2-7% curam, 7%
0,70 – 0,90 0,50 – 0,70
0,30 – 0,50 0,40 – 0,60 0,60 – 0,75 0,25 – 0,40 0,50 – 0,70
0,50 – 0,80 0,60 – 0,90
0,70 – 0,95 0,50 – 0,70 0,75 – 0,95
0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20
Taman tempat bermain Taman, pekuburan Hutan
datar, 0-5%
bergelombang, 5-10% berbukit, 10-30%
0,20 – 0,35 0,10 – 0,25
0,10 – 0,40 0,25 – 0,50 0,30 – 0,60 (Sumber : McGuen, 1989)
2.3.6 Debit Rencana
Perhitungan debit rencana untuk saluran drainase di daerah perkotaan dapat
dilakukan dengan menggunakan rumus Rasional. Debit rencana hendaknya
ditetapkan tidak terlalu kecil untuk menjaga agar jangan terlalu sering terjadi
ancaman perusakan bangunan atau daerah sekitarnya oleh banjir. Pemilihan atas
metode yang digunakan untuk menghitung besarnya debit aliran permukaan dalam
satuan internasional adalah Metode Rasional sebagai berikut:
p s
Q = 0, 278×C×C × I× A ... (2.22)
dimana:
p
Q = debit rencana (m3/detik)
C = koefisien aliran permukaan
s
C = koefisien tampungan I = intensitas hujan (mm/jam) A = luas daerah pengaliran (km2)
Luas daerah pengeringan pada umumnya diwilayah perkotaan terdiri dari
beberapa daerah yang mempunyai karakteristik permukaan tanah yang berbeda (sub
area) sehingga koefisien pengaliran untuk masing-masing sub area nilainya berbeda
untuk menentukan koefisien pengaliran pada wilayah tersebut dilakukan
dipilih dari pengetahuan akan daerah yang ditinjau terhadap pengalaman, dan harus
dipilih dengan jenis pembangunan yang akan ditetapkan oleh rencana kota.
Daerah yang memiliki cekungan untuk menampung air hujan relatif
mengalirkan lebih sedikit air hujan dibandingkan dengan daerah yang tidak memiliki
cekungan sama sekali. Efek tampungan oleh cekungan ini terhadap debit rencana
diperkirakan dengan koefisien tampungan yang diperoleh dengan rumus berikut ini:
c s
c d
2T C =
2T + T ... (2.23)
2.3.7 Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi suatu DAS adalah waktu yang diperlukan oleh air hujan
yang jatuh, untuk mengalir dari titik terjauh sampai ketempat keluaran DAS (titik
kontrol), setelah tanah menjadi jenuh dan depresi-depresi kecil terpenuhi. Dalam hal
ini diasumsikan bahwa bila durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi, maka
setiap bagian DAS secara serentak telah menyumbangkan aliran terhadap titik
kontrol. Salah satu metode untuk memperkirakan waktu konsentrasi adalah dengan
rumus yang dikembangkan oleh Kirpich (1940) yang ditulis sebagai berikut:
0,385 2
c
0,87× L t =
1000×S
... (2.24)
dimana:
c
t = waktu konsentrasi (jam) L = panjang saluran (km)
Waktu konsentrasi dapat juga dihitung dengan membedakannya menjadi dua
komponen yaitu waktu yang diperlukan air untuk mengalir dipermukaan lahan
sampai saluran terdekat (to) dan waktu perjalanan dari pertama masuk saluran sampai
titik keluaran td sehingga Tc = to + td.
o
2 n
t = ×3, 28× L×
3 S
... (2.25)
s d
L t =
60V ... (2.26)
dimana:
o
t = inlet time ke saluran terdekat (menit)
d
t = konduit time sampai ke tempat pengukuran (menit) n = angka kekasaran manning
S = kemiringan lahan (m)
L = panjang lintasan aliran diatas permukaan lahan (m)
s
L = panjang lintasan aliran didalam saluran/sungai (m) V = kecepatan aliran didalam saluran (m/detik)
Titik terjauh to menuju saluran drainase
Titik
pengamatan
[image:49.595.175.517.468.670.2]Titik terjauh td menuju saluran drainase
2.4 Analisis Hidrolika
Analisis hidrolika bertujuan untuk menentukan acuan yang digunakan dalam
menentukan dimensi hidrolis dari saluran drainase maupun bangunan pelengkap
lainnya dimana aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka
maupun saluran tertutup.
2.4.1 Saluran Terbuka
Pada saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas, permukaan bebas
ini dapat dipengaruhi oleh tekanan udara luar secara langsung. Kekentalan dan
gravitasi mempengaruhi sifat aliran pada saluran terbuka.
Saluran terbuka umumnya digunakan pada daerah yang:
Lahan yang masih memungkinkan (luas)
Lalu lintas pejalan kakinya relatif jarang
Beban di kiri dan kanan saluran relatif ringan
Beberapa rumusan yang digunakan dalam menentukan dimensi saluran:
Kecepatan dalam saluran Chezy
V = C RI ... (2.27)
dimana:
V = kecepatan rata-rata (m/detik) C = koefesien Chezy
R = jari-jari hidrolis (m)
I = kemiringan atau gradien dari dasar saluran
Koefesien C dapat diperoleh dengan menggunakan salah satu dari pernyataan
Kutter:
0, 00155 1 23 +
I n
C =
23 + 0, 00155 n
1+
I R
………. (2.28)
Manning:
1/6
R C =
n ………..…. (2.29)
Bazin: C = 1+ 87 m R
………. (2.30)
dimana:
V = kecepatan (m/detik)
C = koefesien Chezy (m1/2/detik) R = jari-jari hidraulis (m)
S = kemiringan dasar saluran (m/m)
n = koefesien kekasaran Manning (detik/m1/3)
m = koefesien kekasaran, harganya tergantung jenis bahan saluran
Debit aliran bila menggunakan rumus Manning
2 1
3 2
1
Q = A× V = × R × I × A
n (m
3
/detik) ... (2.31)
Kondisi debit aliran berfluktuasi sehingga perlu memperhatikan kecepatan
aliran. Diupayakan agar pada saat debit pembuangan kecil masih dapat
mengangkut sedimen, dan pada keadaan debit besar terhindar dari bahaya erosi.
Penampang saluran
Penampang saluran yang paling ekonomis adalah saluran yang dapat
melewatkan debit maksimum untuk luas penampang basah, kekasaran dan
kemiringan dasar tertent. Berdasarkan persamaan kontinuitas, tampak jelas
bahwa untuk luas penampang melintang tetap, debit maksimum dicapai jika
kecepatan aliran maksimum. Dari rumus Manning maupun Chezy dapat dilihat
bahwa untuk kemiringan dasar dan kekasaran tetap, kecepatan maksimum
Selanjutnya untuk penampang tetap, jari-jari hidraulik maksimum keliling basah,
P minimum. Kondisi seperti itu yang telah kita pahami tersebut memberi jalan
untuk menentukan dimensi penampang melintang saluran yang ekonomis untuk
berbagai macam bentuk seperti tampang persegi dan tampang trapesium.
1. Penampang persegi paling ekonomis
Pada penampang melintang saluran berbentuk persegi dengan lebar dasar B
dan kedalaman air h, luas penampang basah A = B x h dan keliling basah P.
Maka bentuk penampang persegi paling ekonomis adalah jika kedalaman
setengah dari lebar dasar saluran atau jari-jari hidrauliknya setengah dari
[image:52.595.262.431.376.495.2]kedalaman air.
Gambar 2.6 Penampang saluran persegi Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis:
A = B× h ... (2.32)
P = B + 2h ... (2.33)
B = 2h atau h = B
2 ... (2.34) B
Jari-jari hidraulik R:
A B× h R = =
P B + 2h ... (2.35) 2. Penampang saluran trapesium paling ekonomis
Luas penampang melintang A dan keliling basah P, saluran dengan
penampang melintang bentuk trapesium dengan lebar dasar b, kedalaman h
dan kemiringan dinding 1: m (gambar 2.7) dapat dirumuskan sebagai berikut:
Gambar 2.7 Penampang saluran trapesium
A = B + mh h ... (2.36)
2
P = B + 2h m +1 ... (2.37)
2
B = P - 2h m +1 ... (2.38)
Penampang trapesium paling ekonomis adalah jika kemiringan dindingnya
m = 1 3 atau θ = 60o
. Dapat dirumuskan sebagai berikut:
2 B = h 3
3 ... (2.39)
2
A = h 3 ... (2.40) B
h 1
m
mh mh
Kemiringan dinding saluran m (berdasarkan kriteria)
Luas penampang
A = b + mh h (m
2) Keliling basah
P =b + 2h 1+ m2 (m) Jari-jari hidrolis R = A P (m)
Kecepatan aliran
2 1
3 2
1
V = × R × I
n (m/detik)
2.4.2 Saluran Tertutup
Aliran dalam saluran terbuka digerakkan oleh gaya penggerak yang dilakukan
oleh jumlah berat aliran yang mengalir menuruni lereng, sedang pada saluran
tertutup gaya penggerak tersebut dilakukan oleh gradien tekanan.
Ketentuan-ketentuan mengenai aliran bagi saluran tertutup yang penuh adalah tidak berlaku
pada saluran terbuka.
Pendekatan yang digunakan di Indonesia dalam merancang drainase
perkotaan masih menggunakan cara konvensional, yaitu dengan menggunakan
saluran terbuka. Bila digunakan saluran yang ditanam dalam tanah biasanya
berbentuk bulat atau persegi, maka diasumsikan saluran tersebut tidak terisi penuh
(dalam arti tidak tertekan), sehingga masih dapat dipergunakan persamaan saluran
terbuka.
Saluran tertutup umumnya digunakan pada:
Daerah yang lahannya terbatas (pasar, pertokoan).
Daerah yang lalu lintas pejalan kakinya padat.
2.4.3 Dimensi Saluran
Dimensi saluran harus mampu mengalirkan debit rencana atau dengan kata
lain debit yang dialirkan oleh saluran (QS) sama atau lebih besar dari debit rencana
(QT). Hubungan ini ditunjukkan sebagai berikut:
S T
Q Q ... (2.41)
Debit suatu penampang saluran (QS) dapat diperoleh dengan menggunakan
rumus seperti dibawah ini:
S S
Q = A × V ... (2.42)
dimana:
S
A = luas penampang saluran (m2)
V = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/detik)
Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran dapat dihitung dengan
menggunakan rumus Manning sebagai berikut:
2 1
3 2
1
V = × R ×S
n ... (2.43)
S
A R =
P ... (2.44)
dimana:
V = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/detik) n = koefesien kekasaran Manning
R = jari-jari hidrolis (m) S = kemiringan dasar saluran
S
Nilai koefisien kekasaran Manning n, untuk gorong-gorong dan saluran
pasangan dapat dilihat pada Tabel 2.10.
Tabel 2.10 Koefisien kekasaran Manning Tipe Saluran Koefisien Manning (n) Baja
Baja permukaan gelombang
Semen
Beton
Pasangan batu
Kayu
Bata
Aspal
0,011 – 0,014
0,021 – 0,030
0,010 – 0,013
0,011 – 0,015
0,017 – 0,030
0,010 – 0,014
0,011 – 0,015
0,013
(Wesli, 2008, Drainase Perkotaan : 97)
Nilai kemiringan dinding saluran diperoleh berdasarkan bahan saluran yang
digunakan. Nilai kemiringan dinding saluran dapat dilihat pada Tabel 2.11.
Tabel 2.11 Nilai kemiringan dinding saluran sesuai bahan Bahan saluran Kemiringan dinding (m)
Batuan/cadas 0
Tanah lumpur 0,25
Lempung keras/tanah 0,5 – 1 Tanah dengan pasangan batuan 1
Lempung 1,5
Tanah berpasir lepas 2
Lumpur berpasir 3
(Sumber : ISBN: 979-8382-49-8)
2.4.4 Tinggi Jagaan
harus direncanakan sedemikian rupa, sehingga dapat mencegah peluapan air akibat
gelombang serta fluktuasi air. Jagaan tersebut direncanakan antara 5% sampai 25%
dari dalam saluran.
2.5 Konsep Ekodrainase
Banjir di kawasan perkotaan umumnya terjadi akibat sebagian besar
bangunan di wilayah itu terbuat dari bahan-bahan yang menghalangi peresapan air ke
dalam tanah. Akibatnya sebagian besar air hujan tidak bisa meresap ke dalam tanah,
namun mengalir di permukaan sebagai air larian. Jika saluran drainasenya tidak
mampu menampung air, maka pasti air hujan akan menggenangi wilayah kota
tersebut. Namun, ada juga wilayah kota yang dilanda banjir meski hujan turun dalam
waktu singkat serta tidak lebat. Hal ini terjadi karena sungai-sungai yang melewati
kota itu meluap yang diakibatkan limpahan air hujan dari daerah di atasnya.
Drainase konvensional untuk permukiman atau perkotaan dibuat dengan cara
membuat saluran-saluran lurus terpendek menuju sungai guna mengatuskan kawasan
tersebut secepatnya. Dalam konsep drainase konvensional, seluruh air hujan yang
jatuh ke di suatu wilayah harus secepatnya dibuang ke sungai untuk kemudian
dialirkan ke laut. Jika hal ini dilakukan pada semua kawasan, akan memunculkan
berbagai masalah, baik di daerah hulu, tengah, maupun hilir.
Kesalahan konsep drainase konvensional yang paling pokok adalah filosofi
membuang air genangan secepat-cepatnya ke sungai. Dengan demikian,
sungai-sungai akan menerima beban yang melampaui kapasitasnya, sehingga meluap atau
kita lihat sekarang ini, yaitu kekeringan yang terjadi di mana-mana, juga banjir,
longsor, dan pelumpuran. Dengan demikian, cadangan air tanah akan berkurang,
kekeringan di musim kemarau akan terjadi. Dalam konteks inilah pemahaman bahwa
banjir dan kekeringan merupakan dua fenomena yang saling memperparah dapat
dengan mudah dimengerti. Dampak selanjutnya adalah kerusakan ekosistem,
perubahan iklim mikro dan makro disertai tanah longsor di berbagai tempat yang
disebabkan oleh fluktuasi kandungan air tanah musim kering dan musim basah yang
sangat tinggi.
Drainase ramah lingkungan didefinisikan sebagai upaya mengelola air
kelebihan dengan cara sebesar-besarnya diresapkan ke dalam tanah secara alamiah
atau mengalirkan ke sungai dengan tanpa melampaui kapasitas sungai sebelumnya.
Dalam drainase ramah lingkungan, justru air kelebihan pada musim hujan harus
dikelola sedemikian sehingga tidak mengalir secepatnya ke sungai. Namun
diusahakan meresap ke dalam tanah, guna meningkatkan kandungan air tanah untuk
cadangan pada musim kemarau. Konsep ini sifatnya mutlak di daerah beriklim tropis
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian untuk penulisan skripsi ini berlangsung pada semester A Tahun
ajaran 2013-2014 sampai dengan selesai yang dilakukan di Kecamatan Medan Johor,
Provinsi Sumatera Utara. Secara geografis Kecamatan Medan Johor terletak pada
33207,76 LU - 983956,01 BT.
3.2 Rancangan Penelitian
Dalam tugas akhir ini metode penelitian yang digunakan yaitu metode
pengumpulan dan analisa data. Data yang digunakan adalah data primer dan data
sekunder, kemudian data tersebut dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan
analisis hidrolika kemudian di evaluasi berdasarkan nilai debit saluran eksisting
dengan nilai debit saluran rencana.
Kegunaan data curah hujan pada analisa hidrologi meliputi perhitungan curah
hujan maksimum suatu wilayah. Perhitungan nilai intensitas hujan daerah aliran
sungai serta perhitungan debit banjir rencana pada suatu penampang drainase
dipengaruhi oleh iklim yang berupa kelembaban udara, besarnya nilai evaporasi
akibat lamanya penyinaran matahari, kondisi permukaan tanah dan jenis vegetasi
yang terdapat didalamnya. Keseluruhan faktor diatas dapat memberikan gambaran
Adapun rancangan penelitian Tugas Akhir ini seperti terlihat pada gambar 3.1
berikut ini:
Uji Sebaran
Kesimpulan dan Saran
Selesai Metode Distribusi
Normal
Metode Distribusi Log Normal
Metode Log
Person III Metode Gumbel Data Primer :
1. Data drainase hasil survei 2. Skema jaringan drainase 3. Letak titik-titik genangan/
banjir
Data Sekunder :
1. Data curah hujan BMKG 2. Peta prakiraan potensi banjir 3. Data tata guna lahan
Pengambilan Data
Pengolahan Data Mulai
Identifikasi Masalah
Studi Pustaka
Perhitungan curah hujan rencana
Perhitungan Debit Banjir
[image:60.595.106.538.135.761.2]3.3 Pelakasanaan Penelitian
Pertama-tama menganalisa data sekunder, yaitu menghitung curah hujan
rata-rata dan menganalisa curah hujan rencana dengan menggunakan analisa frekuensi
Metode Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log-Pearson III dan
Distribusi Gumbel. Selanjutnya intensitas curah hujan rencana dihitung
menggunakan persamaan Mononobe. Data dimensi dan bentuk drainase ditinjau
langsung kelapangan yaitu pada daerah Kecamatan Medan Johor, meliputi : geometri
saluran, kemiringan saluran, dimensi saluran, dan kontruksi saluran. Debit
maksimum dari saluran drainase dihitung dengan persamaan Manning.
Setelah data sekunder dianalisis, maka langkah berikutnya yaitu
mengevaluasi masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data sekunder.
Saluran drainase dikatakan banjir apabila nilai debit banjir rencana hasil analisis
lebih besar dari pada nilai debit maksimum saluran drainase yang dihitung dengan
slope area method (persamaan Manning).
3.4 Identifikasi Masalah
Permasalahan yang terjadi di kawasan Kecamatan Medan Johor ini adalah
adanya salu
