TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doqtum/Ujian Sarjana Teknik Sipil
SUTAN SYAHPUTRA RAMBE
080404010
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
menanggulangi genangan air hujan di kawasan pasar Gelugur kota Rantauprapat ini adalah untuk mengetahui besarnya debit air hujan yang mengakibatkan terjadinya genangan serta mengidentifikasi masalah lain yang menjadi penyebab terjadinya genangan pada kawasan pasar dan mencari solusi agar genangan tersebut dapat berkurang sehingga kawasan pasar dapat berfungsi secara optimal.
Perhitungan intensitas curah hujan yang digunakan untuk kajian ini adalah dengan menggunakan rumus mononobe dengan parameter perhitungan nilai curah hujan Distribusi Log Pearson III periode ulang 5 tahun. Waktu konsentrasi ditentukan dengan persamaan Kirpich. Sedangkan untuk evaluasi penampang saluran drainase akan dihitung debit eksisting saluran pada pasar dan dibandingkan dengan debit rencana.
Dari hasil penelitian ternyata saluran A yang ada di pasar Gelugur tidak mampu mengalirkan genangan air hujan, yang menyebabkan genangan pada kawasan pasar, dan saluran B yang merupakan saluran tertutup pada pasar, tidak berfungsi karena tersumbat oleh sedimentasi sehingga saluran A tidak mampu menampung dan mengalirkan debit air hujan yang intensitasnya cukup tinggi. Untuk mengatasi banjir perlu dilakukan perbaikan saluran B yaitu pengerukan tanah/sedimentasi yang menyumbat saluran dan penambahan dimensi saluran untuk saluran A serta dilakukan pengawasan dan pemeliharan saluran drainase pada kawasan pasar agar dapat berfungsi secara efisien. Seluruh saluran yang ditinjau memiliki luas wilayah sub drainase 2,7062 Ha.
dan hidayah-Nya kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam keha r i ba a n Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang Teknik Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “KAJIAN SISTEM JARINGAN DRAINASE GUNA MENANGGULANGI GENANGAN AIR HUJAN DI
KAWASAN PASAR GELUGUR KOTA RANTAUPRAPAT”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Teristimewa kedua orang tua saya, Ayahanda H. Partahian Rambe, S.Pd dan Ibunda Hj.Umi Kalsum Br. Sitorus Pane serta adik saya Yulina Fitriani S. Rambe dan Reza Ananda W.S. Rambe yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat. Terima kasih atas segala dukungan, pengorbanan dan doa yang tiada batas.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc. selaku Koordinator Sub Jurusan Pengembangan Sumber Daya Air yang telah memberikan arahan, kritik dan saran kepada penulis demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini.
6. Bapak Ir. Alferido Malik dan Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng, selaku Dosen Pembanding, yang telah memberikan arahan, kritik dan saran yang membangun dalam menyelesaikan tugas akir ini.
7. My beloved “Uhibbuki fillah”, Irma Lusiana Khajjani Ritonga S.H yang selalu memberikan dukungan yang luar biasa, cinta dan kasih sayang yang tulus, doa, pengertian, perhatian serta inspirasi dalam mengerjakan tugas akhir ini.
8. Bapak/Ibu staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. Kawan-kawan Sipil 2008, Robi, Rahmad, Andry, Danny, Ardi, Mustapa, Putra, Saur, Dhoni, Coy, Johan, Ivan, Yusry, Rivai, Bram, Panji, Ican, Lindung, Frengki, Jatendra, SamNeng, Obama, Deni, Ibnu, Ozi, Ucup, Topan, Aris, Al, Tito dan kawan-kawan Sipil 2008 yang lain yang tidak mungkin penulis sebutkan satu-persatu.
arahan serta masukan kepada penulis.
12. 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, Bang Amin, dan Mas Bandi).
13. Serta segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir 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, Maret 2014 Penulis
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR NOTASI ... vii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Pembatasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan ... 3.
1.5 Manfaat ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA………...… 5
2.1. Umum………...……….……. 5
2.1.1. Sistem Drainase……...……….…….………. 5
2.1.2. Pola Jaringan Drainase..……… 10
2.2. Analisis Hidrologi……….….. 13
2.2.1. Siklus Hidrologi………..……….……. 14
2.2.2. Curah Hujan Kawasan……….….…. 15
2.2.3. Distribusi Frekuensi Curah Hujan……….…... 20
2.2.4. Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi………... 26
2.2.5. Distribusi Hujan Jam-Jaman………. 28
2.2.6. Intensitas Curah Hujan Rencana………..….….... 30
2.2.7. Koefisien Limpasan (run off)………... 30
2.2.8. Analisa Debit Banjir Rancangan…….……….... 31
2.2.8.1.Debit Air Hujan………...………… 32
2.2.8.2.Debit Air Kotor………...…………. 32
2.3. Analisis Sistem Drainase………...…………... 33
2.3.2. Tinggi Jagaan (freeboard) ……….. 38
BAB III METODE PENELITIAN ... 39
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 39
3.2 Rancangan Penelitian ... 40
3.2.1 Sistematika Penulisan ... 43
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 44
3.4 Variabel yang Diamati ... 45
3.4 Jadwal Penelitian ... 45
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 46
4.1 Analisa Hidrologi... 46
4.1.1Curah Hujan Harian Maksimum... 47
4.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi normal ... 47
4.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi log normal... 48
4.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III ... 49
4.1.4 Analisa curah dengan Distribusi Gumbel... 51
4.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 52
4.3.1 Parameter Statistik Sebaran Normal... 53
4.3.2 Parameter Statistik Sebaran Logaritmi... 54
4.3 Pemilihan Jenis Distribusi ... 56
4.4 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran... 57
4.5 Analisis Sistem Drainase... ... 61
4.5.1 Identifikasi Masalah ... 63
4.5.2 Penampang Saluran Drainase yang Ada ... 65
4.5.2.1 Saluran A ... 65
4.5.2.2 Saluran B ... 66
4.5.2.2 Saluran Pembuang Akhir... 67
4.5.2.2 Saluran jalan gelugur ... 68
4.5.3 Perhitungan Debit eksisting Saluran... 69
4.6 Analisa Debit Banjir Rencana ... 72
4.8 Waktu Konsentrasi... 73
4.9 Perhitungan Intensitas Curah Hujan ... 73
4.10 Analisis Hidraulika... 75
4.8 Solusi dan Rencana Perbaikan saluran... 78
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 82
5.1 Kesimpulan ... 82
5.2 Saran ... 83
DAFTAR PUSTAKA ... 84
DAFTAR NOTASI
A = Luas daerah pengaliran (Ha),
= Luas tampang basah saluran (m2),
B = Lebar tampang atas saluran (m),
b = Lebar dasar saluran (m),
C = Koefisien pengaliran,
Cv = Koefisien variasi dari Log Normal v Parameter,
Cs = Koefisien tampungan,
= Koefisien skewness,
f = Tinggi jagaan (m),
h = Ketinggian air (m),
ht = Kedalaman saluran (m),
I = Intensitas hujan (mm/jam),
k = Faktor frekwnsi,
KT = Faktor sifat distribusi Pearson Type III, yang merupakan fungsi dari
besarnya Cs
L = Panjang sluran yang ditinjau dari in-let (pemasukan) sampai ke tampang
yang ditinjau (m),
log x = Curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga logaritmik,
= Kemiringan sisi saluran,
N = Banyaknya harga “t” (lama curah hujan),
n = Koefisien kekasaran daerah saluran,
= Jumlah data,
n = Reduced standard deviasi yang merupakan fungsi dari jumlah data,
P = Probabilitas (kemungkinan) dari peristiwa yang terjadi di samai atau
dilampaui,
= Keliling basah (m)
Pr = Probabilitas (kemungkinan) dari peristiwa yang terjadi di samai atau
Kurang dari,
Q = Debit aliran (m3/det),
Qr = Debit rencana (m3/det),
R = curah hujan daerah,
= jari-jari hidrolis (m),
Rt = Curah hujan untuk periode ulang t tahun (mm),
S = deviasi standar nilai variat,
= Slop (kemiringan dasar saluran),
Slog x = Standard deviasi dari rangkaian data dalam harga logaritmiknya,
T = Return period (periode ulang),
t = Lama curah hujan (menit, jam),
toe = Waktu pemasukan yang dibutuhkan oleh air dari mulai masuk ke
saluran
sampai titik yang ditinjau (menit),
V = Kecepatan aliran (m/det),
dan adalah parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-rata dan standar
deviasi dari variat,
X = nilai rata-rata hitung variat
XT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan
XTR = Besarnya curah hujan dengan periode ulang t,
xi = Data ke-i,
yang ditunjukan pada tabel,
Sn, Yn = Faktor pengurangan deviasi standar rata-rata sebagai fungsi dari jumlah
data,
Y = nilai rata-rata hitung variat,
YT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahun,
menanggulangi genangan air hujan di kawasan pasar Gelugur kota Rantauprapat ini adalah untuk mengetahui besarnya debit air hujan yang mengakibatkan terjadinya genangan serta mengidentifikasi masalah lain yang menjadi penyebab terjadinya genangan pada kawasan pasar dan mencari solusi agar genangan tersebut dapat berkurang sehingga kawasan pasar dapat berfungsi secara optimal.
Perhitungan intensitas curah hujan yang digunakan untuk kajian ini adalah dengan menggunakan rumus mononobe dengan parameter perhitungan nilai curah hujan Distribusi Log Pearson III periode ulang 5 tahun. Waktu konsentrasi ditentukan dengan persamaan Kirpich. Sedangkan untuk evaluasi penampang saluran drainase akan dihitung debit eksisting saluran pada pasar dan dibandingkan dengan debit rencana.
Dari hasil penelitian ternyata saluran A yang ada di pasar Gelugur tidak mampu mengalirkan genangan air hujan, yang menyebabkan genangan pada kawasan pasar, dan saluran B yang merupakan saluran tertutup pada pasar, tidak berfungsi karena tersumbat oleh sedimentasi sehingga saluran A tidak mampu menampung dan mengalirkan debit air hujan yang intensitasnya cukup tinggi. Untuk mengatasi banjir perlu dilakukan perbaikan saluran B yaitu pengerukan tanah/sedimentasi yang menyumbat saluran dan penambahan dimensi saluran untuk saluran A serta dilakukan pengawasan dan pemeliharan saluran drainase pada kawasan pasar agar dapat berfungsi secara efisien. Seluruh saluran yang ditinjau memiliki luas wilayah sub drainase 2,7062 Ha.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Banjir atau terjadinya genangan di suatu kawasan pemukiman atau perkotaan masih banyak terjadi di berbagai kota di Indonesia. Genangan tidak hanya dialami oleh kawasan perkotaan yang terletak di dataran rendah saja, bahkan dialami kawasan yang terletak di dataran tinggi. Banjir atau genangan di suatu kawasan terjadi apabila sistem yang berfungsi untuk menampung genangan itu tidak mampu menampung debit yang mengalir, hal ini akibat dari tiga kemungkinan yang terjadi yaitu : kapasitas sistem yang menurun, debit aliran air yang meningkat, atau kombinasi dari kedua-duanya. Pengertian sistem disini adalah sistem jaringan drainase di suatu kawasan. Sedangkan sistem drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan /atau membuang kelebihan air (banjir) dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal, jadi sistem drainase adalah rekayasa infrastruktur disuatu kawasan untuk menanggulangi adanya genangan banjir (Suripin, 2004).
mengganggu aktivitas jual beli atau perdagangan yang berlangsung setiap hari. Dari hasil pantauan dan indentifikasi, terlihat bahwa genangan yang terjadi disebabkan oleh kapasitas saluran drainase yang ada tidak mampu menampung dan mengalirkan genangan yang diakibatkan oleh air hujan, disamping itu banyaknya sampah yang terlihat menumpuk pada saluran drainase, serta ada saluran tertutup pada pasar yang sama sekali tidak berfungsi.
Melihat kondisi tersebut diatas, maka perlu dilakukan kajian sistem jaringan di Kawasan Pasar Gelugur guna menanggulangi genangan yang diakibatkan air hujan serta mencari solusi dari permasalahan tersebut sehingga kedepannya tidak terjadi genangan lagi
I.2. Perumusan Masalah
Secara umum perumusan masalah pada tugas akhir ini dapat dinyatakan sebagai berikut:
1. Terjadinya genangan atau banjir pada saat terjadinya hujan dikawasan Pasar Gelugur sehingga mengganggu aktivitas yang berlangsung di pasar.
2. Kapasitas saluran yang ada tidak mampu mengalirkan genangan atau banjir yang terjadi.
I.4 Pembatasan Masalah
Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Sesuai dengan tujuan dari penulisan tugas akhir ini maka batasan masalah dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Pembahasan masalah sistem jaringan drainase dikhususkan pada kawasan Pasar Glugur Kota Rantauprapat dan tidak diperhitungkan pengaruh perkembangan pasar terhadap besarnya genangan yang terjadi..
2. Menganalisa kondisi dan kapasitas saluran drainase yang terdapat di Pasar Gelugur terhadap genangan atau banjir yang diakibatkan oleh curah hujan
3. Pembahasan sistem jaringan drainase difokuskan guna menanggulangi genangan air hujan pada Pasar Gelugur.
I.4. Tujuan Penelitian
I.5. Manfaat Penelitian
Dengan kajian yang dilakukan di Kawasan Pasar Gelugur ini didapatkan manfaat yaitu hasil penelitian ini diharapkan menjadi perbaikan pada daerah kajian, sehingga kapasitas yang ada bisa bertambah dan mampu mengalirkan debit yang melewati saluran. Serta hasil Penelitian ini dapat digunakan sebagai acuan bagi pemerintah Kabupaten Labuhan Batu khususnya instansi terkait dalam mengatasi permasalahan drainase khususnya dikawasan pasar.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Drainase berasal dari bahasa inggris yaitu drainage yang artinya mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air. Dalam bidang Teknik 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, sehingga fungsi kawasan/lahan tidak terganggu (Suripin, 2004).
Kelebihan air pada suatu kawasan perkotaan akibat air hujan dan air limbah rumah dialirkan melalui suatu bangunan drainase perkotaan ke badan air. Untuk dapat menjalankan fungsinya drainase terdiri dari beberapa elemen bangunan yang direncanakan secara sistimatis sesuai dengan fungsi masing-masing sehingga membentuk suatu sistem drainase, sehingga sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal (Suripin, 2004) yang dapat memberikan manfaat bagi kehidupan masyarakat.
2.1.1 Sistem Drainase
penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain), dan badan air penerima (receivingwaters). Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti gorong-gorong, jembatan-jembatan, talang dan saluran miring/got miring (Suripin, 2004).
Sesuai dengan cara kerjanya, jenis saluran drainase buatan dapat dibedakan menjadi:
a. Saluran Interceptor (Saluran Penerima)
Berfungsi sebagai pencegah terjadinya pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain di bawahnya. Saluran ini biasanya dibangun dan diletakkan pada bagian yang relatif sejajar dengan garis kontur. Outlet dari saluran ini biasanya terdapat di saluran collector atau
conveyor atau langsung di natural drainage/sungai alam. b. Saluran Collector (Saluran Pengumpul)
Berfungsi sebagai pengumpul debit yang diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuang ke saluran conveyor
(pembawa).
c. Saluran Conveyor (Saluran Pembawa)
Berfungsi sebagai pembawa air buangan dari suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus membahayakan daerah yang dilalui.
Menurut keberadaannya, sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. Natural Drainage (Drainase Alamiah)
bertahun-tahun mengikuti hukum alam yang berlaku. Dalam kenyataannya sistem ini berupa sungai beserta anak-anak sungainya yang membentuk suatu jaringan alur aliran.
b. Artifical Drainage (Drainase Buatan)
Dibuat oleh manusia, dimaksudkan sebagai upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan-kekurangan sistem drainase alamiah dalam fungsinya membuang kelebihan air yang mengganggu. Jika ditinjau dari sistem jaringan drainase, kedua sistem tersebut harus merupakan kesatuan tinjauan yang berfungsi secara bersama.
Menurut konstruksinya, saluran drainase dapat dibedakan menjadi: a. Drainase saluran terbuka
Saluran drainase primer biasanya berupa saluran terbuka, baik berupa saluran dari tanah, pasangan batu kali atau beton.
b. Drainase saluran tertutup
Pada kawasan perkotaan yang padat, saluran drainase biasanya berupa saluran tertutup. Saluran dapat berupa buis beton yang dilengkapi dengan bak pengontrol, atau saluran pasangan batu kali/beton yang diberi plat tutup dari beton bertulang. Karena tertutup, maka perubahan penampang saluran akibat sedimentasi, sampah dan lain-lain tidak dapat terlihat dengan mudah (Suripin, 2004).
Menurut fungsinya, saluran drainase dapat dibedakan menjadi:
a. Single purpose, yaitu saluran hanya berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan saja.
buangan, baik secara tercampur maupun secara bergantian.
Menurut konsepnya, sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. Drainase konvensional
Drainase konvensional adalah upaya membuang atau mengalirkan air kelebihan secepatnya ke sungai terdekat. Dalam konsep drainase konvensional, seluruh air hujan yang jatuh di suatu wilayah harus secepatnya dibuang ke sungai dan seterusnya mengalir ke laut. Jika hal ini dilakukan pada semua kawasan, akan memunculkan berbagai masalah, baik di daerah hulu, tengah, maupun hilir.
Dampak dari pemakaian konsep drainase konvensional tersebut dapat kita lihat sekarang ini, yaitu kekeringan yang terjadi di mana-mana, juga banjir, longsor, dan pelumpuran. Kesalahan konsep drainase konvensional yang paling pokok adalah filosofi membuang air genangan secepatnya ke sungai. Demikian juga mengalirkan air secepatnya berarti menurunkan kesempatan bagi air untuk meresap ke dalam tanah. Dengan demikian, cadangan air tanah akan berkurang kekeringan di musim kemarau akan terjadi. Sehingga banjir dan kekeringan merupakan dua fenomena yang saling memperparah dan terjadi susul-menyusul.
b. Drainase Ramah Lingkungan
kelebihan pada musim hujan harus dikelola sedemikian rupa sehingga tidak mengalir secepatnya ke sungai. Namun diusahakan meresap ke dalam tanah, guna meningkatkan kandungan air tanah untuk cadangan pada musim kemarau.
Beberapa metode drainase ramah lingkungan yang dapat dipakai diantaranya adalah metode kolam konservasi, metode sumur resapan, metode river side polder, dan metode pengembangan areal perlindungan air tanah.
2.1.2 Pola Jaringan Drainase
Pola jaringan drainase adalah perpaduan antara satu saluran dengan saluran lainnya baik yang fungsinya sama maupun berbeda dalam suatu kawasan tertentu. Beberapa contoh model pola jaringan yang dapat diterapkan dalam perencanaan jaringan drainase meliputi:
1. Pola Siku
Dibuat pada daerah yang mempunyai sedikit lebih tinggi dari pada sungai. Sungai sebagai saluran saluran pembuang akhir berada di tengah kota.
2. Pola Paralel
Saluran utama terletak sejajar dengan saluran cabang. Dengan saluran cabang (sekunder) yang cukup banyak dan pendek-pendek, apabila terjadi perkembangan kota, saluran saluran akan dapat menyesuaikan diri.
Gambar 2.1 Pola jaringan paralel
3. Pola Grid Iron
Untuk daerah dimana sungainya terletak di pinggir kota, sehingga saluran cabang dapat dikumpulkan dulu pada saluran pengumpul
4. Pola Alamiah
Sama seperti pola siku hanya beban sungai pada pola alamiah lebih besar.
Gambar2.4 pola jaringan alamiah
5. Pola Radial
Pada daerah berbukit, sehingga pola saluran memencar ke segala arah.
Gambar2.5 Pola jaringan Radial
6. Pola Jaring-Jaring
Gambar2.6 Pola jaringan Jaring jaring
2.2 Analisis Hidrologi
Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk air, kejadian dan distribusinya, sifat alami dan sifat kimianya, serta reaksinya terhadap kebutuhan manusia.
2.2.1 Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi merupakan serangkaian proses gerakan/perpindahan air di alam yang berlangsung secara terus menerus. Gerakan air ke udara, air kemudian jatuh kepermukaan laut/tanah, air mengalir di permukaan/dalam tanah kembali ke laut atau langsung menguap ke udara merupakan proses sederhana dari siklus. Rangkaian proses dalam siklus hidrologi tersebut merupakan hal penting yang harus dimengerti oleh para ahli teknik keairan.
Ada empat macam proses penting dari siklus hidrologi yang harus dipahami yang berkaitan dengan perencanaan bangunan air yaitu:
a. Presipitasi adalah uap air di atmosfir terkondensasi dan jatuh ke permukaan bumi dalam berbagi bentuk (hujan, salju, kabut, embun);
b. Evaporasi adalah penguapan air dari permukaan badan air (sungai, danau, waduk)
c. Infiltrasi adalah air yang jatuh ke permukaan menyerap kedalam tanah; d. Limpasan permukaan (surface run off) dan limpasan air tanah (subsurface
runoff).
Konsep sederhana dari siklus yang menunjukkan masing-masing proses digambarkan secara skematik seperti pada Gambar 2.7
Proses penting yang berkaitan dengan drainase adalah presipitasi dan limpasan permukaan. Proses yang dapat dikelola oleh para ahli teknik adalah limpasan permukaan.
Karakteristik presipitasi (hujan) yang perlu dipelajari dalam analisis dan perencanaan prasarana yang berhubungan dengan hujan seperti drainase adalah:
a. Intensitas hujan (I) adalah laju hujan atau tinggi genangan air hujan persatuan waktu (mm/menit, mm/jam, atau mm/hr);
b. Lama waktu hujan (durasi, t) adalah rentang waktu kejadian hujan (menit atau jam);
c. Tinggi hujan d, adalah kedalaman/ketebalan air hujan diatas permukaan datar selama durasi hujan (mm);
d. Frekuensi terjadinya hujan (T) adalah frekwensi kejadian hujan dengan intensitas tertentu yang biasanya dinyatakan dengan kala ulang (return period) T (tahun);
e. Luas hujan adalah luas geografis daerah sebaran hujan.
2.2.2 Curah Hujan Kawasan
dipergunakan pada suatu DAS dapat ditentukan dengan mempertimbangkan tiga faktor seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tabel Pemilihan metode analisis sesuai dengan kondisi DAS
No. Kondisi DAS Metode
1. Jaring-Jaring Pos Penakar Hujan
Jumlah pos penakar hujan cukup
Jumlah pos penakar hujan terbatas Jumlah pos penakar hujan tunggal
Metode isohyet, Thiessen, atau Rata-Rata Aljabar
Thiessen, atau Rata-Rata Aljabar Metode Hujan Titik
2.
Luas DAS
DAS besar (>5000 km2)
DAS sedang (500 s/d 5000 km2) DAS kecil ( < 500 km2
Metode Isohyet Metode Thiessen
Metode Rata-Rata Aljabar
3. Tofografi DAS
Pegunungan Dataran
Berbukit dan tidak beraturan
Metode Rata-Rata Aljabar
Metode Thiessen , Metode Rata-Rata Aljabar
Metode Isohyet
Sumber : Suripin, 2004
a. Cara Tinggi Rata-Rata (Arithmatic Mean)
sederhana. Biasanya cara ini dipakai pada daerah yang datar dan banyak stasiun curah hujannya, dengan anggapan bahwa di daerah tersebut sifat curah hujannya adalah sama rata (uniform distribution). Tinggi rata-rata curah hujan didapatkan dengan mengambil nilai rata-rata pengukuran hujan di pos penakar hujan di dalam areal tersebut. Cara perhitungannya adalah sebagai berikut:
d = tinggi curah hujan rata-rata (mm)
d1, d2, d3,...dn = tinggi curah hujan di stasiun 1,2,3,...,n (mm)
n = banyaknya stasiun penakar hujan
Gambar 2.8 DAS dengan Tinggi rata-rata
b. Metode Poligon Thiessen
Cara ini diperoleh dengan membuat poligon yang memotong tegak lurus pada tengah-tengah garis penghubung dua stasiun hujan. Dengan demikian tiap stasiun penakar Rn akan terletak pada suatu poligon tertentu An.
Dengan menghitung perbandingan luas untuk setiap stasiun yang besarnya
= A
An , dimana A adalah luas daerah penampungan atau jumlah luas seluruh
areal yang dicari tinggi curah hujannya. Curah hujan rata-rata diperoleh dengan cara menjumlahkan pada masing-masing penakar yang mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua pos penakar. Cara perhitungannya adalah sebagai berikut:
A
c. Metode Isohyet
Metode ini memperhitungkan secara aktual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan. Metode ini cocok untuk daerah berbukit dan tidak teratur dengan luas lebih dari 5000 km2. Hujan rerata daerah dihitung dengan persamaan berikut (Suripin, 2004). Dalam metode ini harus digambarkan dahulu kontur dengan tinggi hujan yang sama (isohyet). Kemudian luas bagian di antara isohyet-isohyet yang berdekatan diukur, dan harga rata-ratanya dihitung sebagai harga rata-rata timbang dari nilai kontur, dengan persamaan sebagai berikut :
Gambar 2.10 Hitungan dengan Metode Isohyet
Ini adalah cara yang paling teliti untuk mendapatkan hujan areal rata-rata, tetapi memerlukan jaringan stasiun penakar yang relatif lebih padat yang memungkinkan untuk membuat garis-garis Isohyet. Pada waktu menggambar garis-garis Isohyet sebaiknya juga memperhatikan pengaruh bukit atau gunung terhadap distribusi hujan.
2.2.3 Distribusi Frekuensi Curah Hujan
Curah hujan maksimum adalah curah hujan terbesar tahunan dengan suatu kemungkinan terjadi yang tertentu, atau hujan dengan suatu kemungkinan periode ulang tertentu. Metode analisis hujan rancangan tersebut pemilihannya sangat bergantung dari kesesuaian parameter statistik dari data yang bersangkutan, atau dipilih berdasarkan pertimbangan-pertim bangan teknis lainnya. Beberapa metode perhitungan menggunakan persamaan berikut :
a. Distribusi Gumbel
Menurut Gumbel (1941) dalam buku Suripin (2004), persoalan tertua adalah berhubungan dengan nilai-nilai ekstrem datang dari persoalan banjir. Tujuan teori statistik nilai-nilai ekstrem adalah untuk menganalisis hasil pengamatan nilai-nilai ekstrem tersebut untuk memperkirakan nilai-nilai ekstrem berikutnya.
Gumbel menggunakan teori nilai ekstrem untuk menunjukkan bahwa dalam deret nilai-nilai ekstrem X1, X2, X3, ..., Xn, dengan sampel-sampel yang
probabilitas kumulatifnya P, pada sebarang nilai di antara n buah nilai Xn akan
lebih kecil dari nilai X tertentu (dengan waktu balik Tr), mendekati
)
Dengan ; e = bilangan alam = 2.7182818
Y = reduced variate
Jika diambil nilai logaritmanya dua kali berurutan dengan bilangan dasar e terhadap rumus (6) didapat
Waktu balik merupakan nilai rat-rat banyaknya tahun (karena Xn
merupakan data debit maksimum dalam tahun), dengan suatu variate disamai atau dilampaui oleh suatu nilai, sebanyak satu kali. Jika interval antara 2 buah pengamatan konstan, maka waktu baliknya dapat dinyatakan sebagai berikut :
)
Ahli-ahli teknik sangat berkepentingan dengan persoalan-persoalan pengendalian banjir sehingga lebih mementingkan waktu balik Tr(X) dari pada
Chow menyarankan agar variate X yang menggambarkan deret hidrologi acak dapat dinyatakan dengan rumus berikut ini
K
X . ... (11)
Dengan = Nilai tengah (mean) populasi
= Standard deviasi populasi K = Factor frekwensi
Rumus (11) dapat diketahui dengan sK
X
X ... (12)
Dengan X = nilai tengah sampel s = Standard deviasi sampel
Faktor frekwensi K untuk nilai-nilai ekstrim Gumbel ditulis dengan rumus berikut ini :
Yn= Reduced mean yang tergantung dari besarnya sampel n
Sn = Reduced Standard deviation yang tergantung dari besarnya sampel
Tr = periode ulang (return period).
Periode ulang untuk debit rencana saluran berdasarkan besar kota dapat ditentukan berdasarkan Tabel 2.2
Tabel 2.2 Rencana periode ulang sistem drainase
No. Uraian
Berdasarkan Jumlah Penduduk (P)
Periode Ulang Desain (Tr)
1. Sistem Drainase Primer
(Catchment Area > 500 ha)
Metropolitan (P >2.000.000) Besar (500.000<P<2.000.000) Sedang (200.000 <P<500.000) Kecil (P<200.000)
10 -25 5 – 15 5 – 10 2-5
2. Sistem Drainase Sekunder
(Catchment Area 100 - 500 ha)
Metropolitan (P >2.000.000) Besar (500.000 <P<2.000.000) Sedang (200.000 <P<500.000) Kecil (P<200.000)
5 - 10 2-5 2-5 1-2
3. Sistem Drainase Tertier (Catchment Area 10 - 100 ha)
Metropolitan (P >2.000.000) Besar (500.000 <P<2.000.000) Sedang (200.000 <P<500.000) Kecil (P<200.000)
2-5 2-5 2-5 1-2
4. Sistem Drainase
(Catchment Area <10 ha)
Jika dimasukkan a
b. Distribusi Log Pearson Type III
Parameter-parameter statistic yang diperlukan oleh distribusi Pearson Type III adalah:
Nilai tengah
Standard deviasi
Koefisien skewness
Untuk menghitung banjir perencanaan dalam praktek, the Hydrology Committee of the Water Resources Council, USA, menganjurkan, pertama kali mentransformasikan data ke nilai-nilai logaritma kemudian menghitung parameter-parameter statistiknya. Karena transformasi tersebut, maka cara ini disebut log Pearson type III.
Dalam pemakaian Log Pearson Type III, kita harus mengkonversi rangkaian datanya menjadi logaritma.
Rumus untuk metode Log Pearson :
Sx =
Nilai XT bagi setiap probabilitas dihitung dari persamaan yang telah
dimodifikasikan :
Log XT = log Xr + K. log Sx ... (18)
dengan :
XT = besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang pada T tahun
K = faktor freluensi yang merupakan fungsi dari periode ulang dan tipe distribusi frekuensi.
c. Distribusi Normal
Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Normal, dengan persamaan sebagai berikut :
. ... (19)
Dengan :
XT = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun.
= Harga rata – rata dari data = ∑ Sx = Standard Deviasi
K = Variabel reduksi Gauss
d. Distribusi Log-Normal
Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Log Normal, dengan persamaan sebagai berikut :
µ =½ln ( µ
µ ) ... (21)
= ln ( µ
µ ) ... (22)
Besarnya asimetri adalah
γ = ... (23)
dengan
µ
0,5
... (24)
kurtosis
k = ... (25)
Dengan persamaan (25), dapat didekati dengan nilai asimetri 3 dan selalu bertanda positif. Atau nilai ‘skewness’ Cs kira-kira sama dengan tiga kali
nilai koefisien variasi Cv.
2.2.4 Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi
……….(26) Dengan :
X2 = Chi-Square.
Ef = frekuensi (banyaknya pengamatan) yang diharapkan Of = frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama.
Nilai X2 yang terhitung ini harus lebih kecil dari harga X2cr (yang didapat
dari tabel Chi-Square).
Derajat kebebasan ini secara umum dapat dihitung dengan :
DK = K – (P + 1)………(27) Dengan :
DK = derajat kebebasan. K = banyaknya kelas.
P = banyaknya keterikatan atau sama dengan banyaknya parameter, yang untuk sebaran Chi-Square adalah sama dengan 2 (dua).
Tabel 2.3 Nilai X2cr untuk uji Chi-Square
Dk a 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 0.01 0.0201 0.0506 0.103 5.991 7.378 9.21 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 14.86 5 0.412 0.554 0.831 1.145 11.07 12.832 15.086 16.75 6 0.676 0.872 1.237 1.635 12.592 14.449 16.812 18.548 7 0.898 1.239 1.69 2.167 14.067 16.013 18.472 20.278 8 1.344 1.646 2.18 2.733 15.507 17.535 20.09 21.955 9 1.735 2.088 2.7 3.325 16.919 19.023 21.666 23.589 10 2.156 2.558 3.247 3.94 18.307 20.483 23.209 25.188 11 2.603 3.053 3.816 4.575 19.675 21.92 24.725 26.757 12 3.074 3.571 4.404 5.226 21.026 23.337 26.712 28.3 13 3.565 4.107 5.009 5.892 22.362 24.736 27.688 29.819 14 4.075 4.66 5.629 6.571 23.685 26.119 29.141 31.319 15 4.601 5.229 6.262 7.261 24.996 27.488 30.578 32.801 16 5.142 5.812 6.908 7.962 26.296 28.845 32 34.267 17 5.697 6.408 7.564 8.672 27.587 30.191 33.409 35.718 18 6.265 7.015 8.231 9.39 28.869 31.526 34.805 37.156 19 6.844 7.633 8.907 10.117 30.144 32.852 36.191 38.582 20 7.434 8.26 9.591 10.851 31.41 34.17 37.566 39.997 Sumber: Suripin (2004)
Distribusi hujan jam-jaman dihitung untuk mendapatkan hidrograf banjir rancangan dengan cara unit hidrograf, untuk mendapatkan curah hujan jam-jaman dihitung Rational Method dianggap hujan terpusat selama 5 jam setiap hari dengan rumus sebagai berikut:
a. Rerata hujan sampai jam ke T maka:
Dengan masukkan harga t = 1 sampai t = 5, maka pola pembagian hujan. t = 1.
dimana: f : koefisien pengaliran; Rt : kemungkinan hujan harian maksimum (mm). Sedangkan rumus untuk menentukan hujan efektif adalah sebagai berikut:
Re (hujan efektif) = f. Rt ... (31) dimasukkan harga curah hujan rancangan, hujan efektif akan didapatkan.
2.2.6 Intensitas Curah Hujan Rencana
Intensitas hujan didefinisikan sebagai tinggi curah hujan persatuan waktu. Untuk mentransformasikan tinggi hujan rencana menjadi debit banjir rancangan diperlukan curah hujan jam-jaman. Pada umumnya data hujan yang tersedia pada stasiun meteorologi adalah data hujan harian, artinya data yang tercatat secara kumulatif selama 24 jam.
Jika data hujan jaman tidak ter-sedia, maka pola distribusi hujan jam-jaman dapat dilakukan dengan menggu-nakan pendekatan sebaran dan nisbah hujan jam-jaman dengan menggunakan Rumus Mononobe sebagai berikut :
I = (
2.2.7 Koefisien Limpasan (run off)
Koefisien limpasan adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut. Adapun kondisi dan karakteristik yang dimaksud adalah :
1.Keadaan hujan
2.Luas dan bentuk daerah aliran
3.Kemiringan daerah aliran dan kemi-ringan dasar sungai 4.Daya infiltrasi dan perkolasi tanah
5.Kelembaban tanah
6.Suhu udara dan angin serta evaporasi 7.Tata guna tanah
Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan adalah:
a. Faktor meteorologi yang meliputi intensitas curah hujan, durasi curah hujan dan distribusi curah hujan;
b. Karakteristik daerah aliran yang meliputi luas dan bentuk daerah aliran, tofografi dan tata guna lahan.
Salah satu metoda untuk memperkirakan koefisien aliran permukaan (C) adalah metoda rasional USSCS (1973). Berdasarkan metoda ini, faktor utama yang mempengaruhi nilai C adalah laju infiltrasi tanah atau persentase lahan kedap air, kemiringan lahan, vegetasi, sifat dan kondisi tanah dan intensitas hujan.
2.2.8 Analisa Debit Banjir Rancangan
saluran drainase utama di dalam daerah studi. Debit banjir rancangan (Qr) adalah
debit air hujan (Qah) ditambah dengan debit air kotor (Qak). Bentuk perumusan
dari debit banjir rancangan tersebut sebagai berikut :
Qr = Qah + Qak ... (34)
dengan :
Qr = debit banjir rancangan (m3/detik)
Qah = debit air hujan (m3/detik)
Qak = debit air kotor (m3/detik)
2.2.8.1 Debit Air Hujan
Metode yang digunakan untuk menghitung debit air hujan pada saluran-saluran drainase dalam studi ini adalah metode rasional USSCS (1973). Rumus ini banyak digunakan untuk sungai-sungai biasa dengan daerah pengaliran yang luas dan juga untuk perencanaan drainase daerah pengaliran yang sempit.Pada 1889, Kuichling (USA) memperkenalkan bentuk umum persamaan metrik sebagai berikut (Subarkah, 1980) :
Qah = I(
jam
mm ).A(km2
)
= (
s m 3600 103
)(1000000m2)
= 0,2778 m3/det
Qah = 0,2778 C I A ... (35)
Dimana: Q = debit banjir rencana (m3/det), C = koefisien run off,
I = intensitas hujan untuk waktu konstan (mm/jam) A = luas catchment area (km2).
2.2.8.2 Debit Air Kotor
jumlah penduduk dan kebutuhan air rata-rata penduduk. Adapun besarnya kebutuhan air penduduk rata-rata adalah 250 liter/orang/hari. Sedangkan debit kotor yang harus dibuang di dalam saluran adalah 70% dari kebutuhan air bersih sehingga besarnya air buangan adalah (Wesli:2003) :
250 x 70% = 175 liter/orang/hari = 2,025 x 10-6m3/det/orang
Untuk menghitung debit air kotor diperlukan data luas daerah pengaliran, kepadatan penduduknya, peningkatan penduduk setiap tahunnya dan rata-rata buangan air limbah penduduk perhari.
1. Menghitung jumlah penduduk dalam daerah pengaliran:
Po= Sp x A ... (36)
Dimana : Sp = Kepadatan Penduduk
A = Luas Daerah Pengaliran
... (37)
2. Menghitung jumlah penduduk periode 5 (lima) tahun dalam daerah
pengaliran:
... (38)
Dimana: Po = jumlah penduduk tahun 2011 Pn = jumlah penduduk periode n tahun n = periode pertambahan penduduk (tahun) m = laju pertumbuhan penduduk
Dengan demikian jumlah air kotor yang dibuang pada suatu daerah setiap km2 adalah
... (39)
2.3 Analisis Sistem Drainase
Analisis sistem drainase dilakukan untuk mengetahui apakah secara teknis sistem drainase direncanakan sesuai dengan persyaratan teknis. Analisis sistem drainase diantaranya adalah perhitungan kapasitas saluran, penentuan tinggi jagaan, penentuan daerah sempadan, perhitungan kepadatan drainase, dan bagunan-bangunan yang dibutuhkan dalam sistem drainase.
Dalam kaitannya dengan pekerjaan pengendalian banjir, analisis sistem drainase digunakan untuk mengetahui profil muka air, baik kondisi yang ada (eksisting) maupun kondisi perencanaan. Untuk mendukung analisa hitungan guna memperoleh parameterisasi desain yang handal, dibutuhkan validasi data dan metode hitungan yang representatif. Analisis untuk drainase dapat dijelaskan sebagai berikut:
2.3.1 Kapasitas Saluran
Kapasitas rencana dari setiap komponen sistem drainase dihitung berdasarkan rumus Manning:
Q sal= Vsal x Asal ... (40)
Vsal =
n 1 R2/3
S1/2 ... (41)
Qsal =
n 1 .R2/3
S1/2.Asal ... (42)
Dimana: Vsal = kecepatan aliran rata-rata dalam saluran (m/det),
Qsal = debit aliran dalam saluran (m3/det),
n = koefisien kekasaran Manning, R = jari jari hidraulik (m), R =
P
A dimana Asal = luas penampang saluran (m2)
B 2h atau h =
2
B ... (50)
Jari-jari hidroulik R :R = P
A ... (51)
Tabel 2.4 Nilai Koefisien Kekasaran Manning (n)
Sumber :Chow, 1959
2.3.2 Tinggi Jagaan (freeboard)
Saluran, dilapis atau dipoles 1. Logam
a. Baja dengan permukaan licin Tidak dicat
Dicat
b. Baja dengan permukaan bergelombang 2. Bukan logam
a. Semen Acian Adukan b. Kayu
Diserut, tidak diawetkan Diserut , diawetkan dengan creosoted
Tidak diserut Papan
Dilapis dengan kertas kedap air c. Beton
Dipoles dengan sendok kayu Dipoles sedikit
Dipoles Tidak dipoles
Adukan semprot, penampang rata Adukan semprot, penampang bergelombang
Pada galian batu yang teratur Pada galian batu yang tak teratur d. Dasar beton dipoles sedikit dengan
tebing dari
Batu teratur dalam adukan Batu tak teratur dalam adukan Adukan batu, semen, diplester Adukan batu dan semen e. Batu kosong atau rip-rap f. Dasar kerikil dengan tebing dari
Beton acuan
Batu tak teratur dalam adukan Batu kosong atau rip-rap g. Bata
Diglasir
Dalam adukan semen h. Pasangan batu
Batu pecah disemen Batu kosong i. Batu potong, diatur j. Aspal
Halus Kasar
k. Lapisan dari tanaman
Yang dimaksud dengan Freeboard dari suatu saluran drainase adalah jarak vertikal dari puncak tanggul sampai permukaan air pada kondisi perencanaan. Suatu Freeboard direncanakan untuk dapat mencegah peluapan air akibat gelombang serta fluktuasi permukaan air, akibat gerakan angin serta pasang surut. Jagaan tersebut direncanakan antara 5 % sampai dengan 30 % dari dalamnya aliran.
Tinggi jagaan untuk saluran terbuka dengan permukaan diperkeras (lining) ditentukan berdasarkan pertimbangan-pertimbangan antara lain:
a. Ukuran saluran;
b. Kecepatan pengaliran; c. Arah dan belokan saluran;
d. Debit banjir;
e. Gelombang permukaan akibat tekanan aliran sungai.
Tabel 2.5 Tinggi Freeboard Q
(m3/ dt)
Tinggi Jagaan (m) < 0,5
0,5 – 1,5
1,5 – 5,0
5,0 – 10,0
10,0 – 15,0 > 15,0
0,40
0,50
0,60
0,75 0,85
1,00
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dimulai pada Semester A tahun ajaran 2013-2014 dan Penelitian dilaksanakan di Kawasan Pasar Glugur Kelurahan Sirandorung Kecamatan Rantau Utara, Rantauprapat, Kabupaten Labuhan Batu. Pasar Glugur dibangun di atas lahan seluas 27.062 M2.
3.2 Rancangan Penelitian Judul Tugas Akhir:
Kajian Sistem Jaringan Drainase Guna Menanggulangi Genangan Air Hujan Di Kawasan Pasar Glugur Kota Rantauprapat
Pengumpulan Data
Data sekunder
Curah hujan
Skema Jaringan Drainase
Kondisi umum wilayah studi
Data Primer
Kondisi Existing saluran
Dimensi saluran
Dokumentasi
Pengolahan Data
1. Intensitas curah hujan 2. Kapasitas eksisting saluran 3. Debit Banjir
Analisis Dan Pembahasan Mulai
Analisis Hidrologi Sistem Drainase Permasalahan dan solusi
Studi penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini:
1. Studi literatur
Rumusan-rumusan serta konsep-konsep teoritis dari berbagai literatur dipelajari dan dipahami agar landasan teoritis terpenuhi dalam mengembangkan konsep penelitian mengenai sistem jaringan drainase dan masalah-masalah penyebab terjadinya genangan/banjir di lokasi penelitian.
2. Pengumpulan data
Pengumpulan data dalam penelitian ini meliputi:
1. Data Primer
Data Primer adalah data yang diperoleh dengan pengamatan langsung di lapangan. Secara umum pengertian data primer adalah data yang diperoleh dari sumber pertama/sumber data atau data yang dikumpulkan peneliti secara langsung melalui obyek penelitian dan data ini biasanya belum diolah seperti tinjauan langsung ke lokasi pasar. Disini peneliti melihat keadaan kondisi existing saluran drainase.
2. Data sekunder
pengertian data sekunder adalah data yang diperoleh dari pihak kedua, data ini biasanya sudah dalam keadaan diolah.
3. Pengolahan data
Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari hasil survei lapangan, hasil analisa data, dan data-data yang telah diolah oleh suatu pusat penelitian akan dihitung mengggunakan suatu metode. 4. Analisis data
Dari hasil pengolahan akan dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh kesimpulan akhir yang berarti. Beberapa analisa data tersebut berupa :
1. Analisis Hidrologi
Analisis data ini berguna untuk mengetahui debit aliran terbesar pada drainase sehingga dapat dibandingkan dengan pengaruh debit banjir.
2. Analisis sistem drainase
Data ini berguna untuk menghitung debit air maksimum yang dapat dialirkan saluran drainase pada daerah lokasi penelitian.
3. Analisis permasalahan dan solusi
5. Kesimpulan dan rekomendasi
Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan data diperoleh, ditambah dengan uraian dan informasi yang diperoleh di lapangan.
3.2.1. Sistematika penulisan
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas latar belakang masalah, maksud dan tujuan penelitian, perumusan dan pembatasan masalah, tujuaa penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan tugas akhir ini.
2. Tinjauan pustaka
Pada bab ini akan diuraikan berbagai literatur yang berkaitan dengan penelitian/pembahasan. Didalamnya termasuk paparan sistem jaringan drainase, jenis-jenis saluran drainase serta rumus-rumus yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini.
3. Metodologi penelitian
4. Analisa Data Dan Pembahasan
Bab ini akan memaparkan hasil penelitian dan analisa tentang permasalahan dan solusi kajian sistem jaringan drainase di lokasi penelitian.
5. Kesimpulan dan saran
Bab ini menjelaskan mengenai hasil dan kesimpulan yang dapat ditarik setelah dilakukan penelitian sehubungan dengan masalah yang telah ditentukan pada bab sebelumnya. Selain itu juga akan diberikan beberapa saran untuk penelitian selanjutnya atau untuk pengembangan lokasi penelitian di masa mendatang.
3.3 Pelaksanaan Penelitian
Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Penentuan lokasi penelitian
Lokasi penelitian dilakukan langsung di Kawasan Pasar Glugur kota Rantauprapat Kabupaten Labuhan Batu, dilakukan juga pencarian informasi tentang masalah genangan air atau banjir yang terjadi di lokasi penelitian kepada pedagang dan pembeli dan kemudian mengambil data-data yang diperlukan.
2. Metode penelitian
Kawasan Pasar Glugur kota Rantauprapat. Pendugaan kemungkinan terjadinya banjir atau genangan di Kawasan Pasar diakibatkan curah hujan yang tinggi pada daerah tangkapan air (catchment area) yang kecil.
3.4 Variabel Yang Diamati
Beberapa variabel dalam penelitian ini adalah intensitas curah hujan, debit banjir, luas lahan pasar Gelugur, debit banjir rancangan, kapasitas saluran.
3.5 Jadwal Penelitian
Waktu studi dilaksanakan selama 6 ( enam ) bulan, yaitu mulai bulan Juli 2013 sampai dengan bulan Desember 2013, yang meliputi pengumpulan data primer dan sekunder, pengolahan dan analisis data serta penulisan tugas akhir.
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Hidrologi
4.1.1 Curah Hujan Harian Maksimum
Pada penelitian ini digunakan data hujan selama sepuluh tahun yang tercatat mulai tahun 2003 sampai dengan 2012 pada pos pengamatan st. iklim Rantauprapat.
Dari hasil data yang diperoleh (sesuai dengan pos hujan) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang terpilih setiap tahun merupakan hujan maksimum harian DAS untuk tahun yang bersangkutan. Berdasarkan data curah hujan tersebut, maka diperoleh :
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Stasiun Iklim Rantauprapat
(Sumber : data curah hujan stasiun iklim rantauprapat)
Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agst Sept Okt Nov Des
2012 31,3 43,5 61,2 48,2 39 38,3 78,3 62,5 68,3 82,5 51 68
2011 34,7 46,5 60,1 36,7 47,6 46 38,6 52 62,7 43,7 56,5 28,5
2010 34 20 26,5 27 25,3 40,2 37,2 37,2 33 60,7 37 48,8
2009 50,2 76,9 65,3 76,5 47,5 49,2 35 41 41,7 35,4 31,8 27,3
2008 34,2 26,2 34,8 50,4 64,5 43,2 68,4 50,2 123 110 0 36,5
2007 83,2 15 38,5 38,1 67,1 56,5 79,1 30 40 35 30 33
2006 15 17 39,8 45 54,5 43 63,5 57 54 92,5 66,2 53
2005 20 30,9 20 30 20 30 10 20 10 20 30 30
2004 50 17 20 30 30 60 20 20 40 40 60,3 30,4
Curah hujan tertinggi berada pada tahun 2008 sebesar 123 mm. Data urut hujan maksimum harian secara lengkap ditunjukkan tabel 4.2 di bawah ini :
Tabel 4.2 Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan (mm/jam)
(Sumber : Hasil Perhitungan)
4.1.1. Analisa Curah Hujan Distribusi Normal
Tabel 4.3 Analisa curah hujan dengan distribusi normal
No Curah hujan
(Sumber : Hasil Perhitungan)
No. Urut
data-Dari data-data diatas didapat : = , = 72,24
Standar deviasi : = 25,41
Tabel 4.6 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal
No Periode ulang
(Sumber : Hasil Perhitungan)
4.1.3. Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III
Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III
Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Log Person III:
Log XT = LogX (K TS)
T = 2 tahun
Log X2 = 1.833+ (0.114 × 0.16)
Log X2 = 1.85
X2 = 71.02 mm
Log XT = LogX (K TS)
T = 5 tahun
Log X2 = 1.833 + (0.857 × 0.16)
Log X2 = 1,97
X2 = 94,10 mm
Log XT = LogX (K TS)
T = 10 tahun
Log X2 = 1,833 + (1.185 × 0.16)
Log X2 = 2.02
X2 = 106,54 mm
Log XT = LogX (K TS)
T = 20 tahun
Log X2 = 1.833 + (1.491 × 0.16)
Log X2 = 2.07
X2 = 119.63 mm
Log XT = LogX (K TS)
T = 50 tahun
X2 = 127.93 mm
Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Person III
No Periode ulang
(Sumber : Hasil Perhitungan)
4.1.4 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel
Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel
No. Xi
Rata-rata 72,24 0 581,176
(Sumber : Hasil Perhitungan) x xi
Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel
No Periode ulang (T) tahun
YTR Yn Sn X S K Curah hujan
(XT)
1 2 0,3668 0.4952 0,94 72,24 25,41 0.91 68,77
2 5 1,5004 0.4952 0,94 72,24 25,41 2.10 99,41
3 10 2,2510 0.4952 0,94 72,24 25,41 2.89 119,71
4 20 3,1993 0.4952 0,94 72,24 25,41 3.65 145,34
5 50 3,9028 0.4952 0,94 72,24 25,41 4.63 164,36
6 100 4,6012 0.4952 0,94 72,24 25,41 5.37 183,24
(Sumber : Hasil Perhitungan)
Tabel 4.11 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum
No Periode ulang (T) tahun
Normal Log Normal
Log Person III
Gumbel
1 2 72,24 68,02 71,02 68,77
2 5 93,59 93,49 94,10 99,41
3 10 104,77 110,44 106,54 119,71
4 20 115,64 129,88 119,63 145,34
5 50 124,33 147,84 127,93 164,36
6 100 131,45 164,38 135,15 183,24
(Sumber : Hasil Perhitungan)
4.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan
4.2.1 Parameter Statistik Sebaran Normal
Data-data yang digunakan dalam perhitungan parameter statistik sebaran normal dapat dilihat pada tabel 4.12 berikut:
Tabel 4.12 Parameter Statistik dengan Sebaran Normal
No. Xi
Total 722,4 0 5811,76 55711,93 10046993,44
Rata-rata 72,24 0 581,76 5571,193 1004699,344
Sumber:Hasil Perhitungan
Dari tabel didapat data nilai parameter statistik data curah hujan wilayah dengan sebaran normal sehingga dapat ditentukan nilai simpangan baku, koefisien varians, koefisien skewnes dan koefisien kurtosis.
Kofisien Variansi Cv =
Koefisien Skewness 3
3
Koefisien kurtosis 4
4
Selain parameter statistik data curah hujan wilayah dengan sebaran normal, pola ditribusi hujan juga harus diuji dalam parameter statistik dengan sebaran logaritmatik.
4.2.2 Parameter Statistik Sebaran Logaritmik
Tabel 4.13 Parameter Statistik dengan Sebaran logaritmik
72,24 1,83261 0 0,0243490 -0,0022118 0,0018937 (Sumber : Hasil Perhitungan)
Dari tabel didapat data nilai parameter statistik data curah hujan wilayah dengan sebaran logaritmatik sehingga dapat ditentukan nilai simpangan baku logaritmatik, koefisien varians, koefisien skewnes dan koefisien kurtosis.
= 0,0898
Koefisien Skewness 3
3
Koefisien kurtosis 4
4
4.3 Pemilihan Jenis Distribusi
Dalam statistik terdapat beberapa jenis sebaran (distribusi), diantaranya yang sering digunakan dalam hidrologi adalah:
1. Distribusi Gumbel 2. Distribusi Log Normal 3. Distribusi Log Person III 4. Distribusi Normal
Tabel 4.14 Pemilihan Jenis Distribusi
No Jenis Sebaran Syarat Hasil
Perhitungan
5,1334 tidak sesuai
3 Gumbel CS = 1.14 0,4715 tidak sesuai
CK = 5.4 4,7805 tidak sesuai 4 Log Pearson
III
Selain dari nilai di atas sesuai
Berdasarkan perbandingan hasil perhitungan dan syarat diatas, maka dapat dipilih jenis distribusi yang memenuhi syarat, yaitu Distribusi Log Person III.
4.4 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran
Pengujian kecocokan jenis sebaran berfungsi untuk menguji apakah sebaran yang dipilih dalam pembuatan duration curve cocok dengan sebaran empirisnya. Dalam hal ini menggunakan metode Chi-Kuadrat dan metode
Smirnov Kolmogorov. Uji kecocokan ini untuk mengetahui apakah data curah hujan yang ada sudah sesuai dengan jenis sebaran (distribusi) yang dipilih.
a. Uji Sebaran Chi-Kuadrat (Chi Square Test) 2
X = parameter chi-kuadrat terhitung
G = jumlah sub kelompok i
O = jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok i i
Rumus derajat kebebasan:
k
d k R 1
dimana: k
d = derajat kebebasan k = jumlah kelas
R = banyaknya keterikatan
Perhitungan Chi-kuadrat :
Jumlah Kelas (k) = 1 + 3,322 log n = 1 + 3,322 log 10
= 4,332 ≈ diambil nilai 5kelas Derajat Kebebasan (dk) = k - R - 1
= 4 - 1 - 1 = 2
Untuk dk = 2, signifikan (α) = 5 %, maka dari tabel uji chi-kuadrat didapat
harga X2 = 5,991. Ei = n / k
= 10 / 5 = 2
Dx = (Xmax – Xmin) / (k – 1)
= ( 123 – 30,9) / (5 – 1) = 30,7
Xawal = Xmin – (0,5 × Dx)
= 30,9 – (0,5 × 30,7) = 15,55
Tabel Perhitungan X2
Tabel 4.15 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat
No Nilai batasan Oi Ei (Oi – Ei)2 (Oi – Ei)2/Ei
1 15,55 ≤ X ≥46,25 1 2 1 0,5
2 46,25 ≤ X ≥ 76,95 4 2 4 2
3 76,95 ≤ X ≥107,65 3 2 1 0,5
4 107,65 ≤ X ≥ 138,35 2 2 0 0
5 138,35≤ X ≥169,05 0 2 4 0,5
Jumlah 3,5
Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai X2 sebesar 3,5 yang kurang dari nilai X2 pada tabel uji Chi-Kuadrat yang besarnya adalah 5,991. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Log Person III dapat diterima.
b. Uji Sebaran Smirnov-Kolmogorov
Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai Dmax sebesar 0,3905 yang kurang dari nilai Dcr pada tabel uji Smirnov Kolmogorov yang
besarnya adalah 0,410 ( Dmax < Dcr (memenuhi syarat)). Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Log Person III dapat diterima.
No Tahun
Curah Hujan (mm)
Xi
M P(X) m
N 1
P (X ) X
X X
k S
P '(X) m
N 1
DP(X ) P '(X )
1 2008 123 1 0,0909 0,9091 1,9975 0,0526 -0,8565
2 2006 92,5 2 0,1818 0,8182 0,7973 0,1053 -0,7129
3 2007 83,2 3 0,2727 0,7273 0,4313 0,1579 -0,5694
4 2012 82,5 4 0,3636 0,6364 0,4038 0,2105 -0,4258
5 2009 76,9 5 0,4545 0,5455 0,1834 0,2632 -0,2823
6 2011 62,7 6 0,5455 0,4545 -0,3754 0,3158 -0,1388
7 2010 60,7 7 0,6364 0,3636 -0,4541 0,3684 0,0048
8 2003 60 8 0,7273 0,2727 -0,4817 0,4211 0,1483
9 2004 50 9 0,8182 0,1818 -0,8752 0,4737 0,2919
4.5 Analisis Sistem Drainase
4.5.1. Identifikasi Masalah
Pada beberapa titik saluran di sekitar Kawasan Pasar terjadi beberapa permasalahan seperti, saluran B yang sama sekali tidak berfungsi karena tertutup oleh tanah, masalah sedimentasi, sampah, dan bak kontrol saluran yang juga tidak berfungsi. Sehingga menyebabkan terjadinya genangan/banjir, akibat kapasitas saluran tidak mampu menampung debit banjir..
Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan di lapangan, ditemukan beberapa titik genangan yang tersebar di beberapa daerah kawasan sekitar pasar Gelugur.
Gambar 4.2 Genangan Disekitar Pasar Gelugur
Gambar 4.4 Sampah yang menumpuk pada saluran A
4.5.2 Penampang Saluran Drainase Yang Ada
4.5.2.1 Saluran A
Saluran A merupakan saluran drainase utama yang ada di kawasan pasar gelugur. Bentuk penampang saluran A yaitu berbentuk trapesium trapesium dengan panjang saluran 664 m.
di mana: B = lebar tampang atas saluran (m), b = lebar dasar saluran (m), h= ketinggian air (m) f = tinggi jagaan (m).
A = Luas saluran (m2), R = Jari-jari hidrolis (m), S =Slope (kemiringan saluran).
4.5.2.2 Saluran B
Saluran B pada daerah lokasi studi terletak dibawah permukaan tanah, merupakan saluran sekunder yang ada di pasar gelugur rantauprapat. Bentuk penampang saluran b yaitu berbentuk lingkaran. Total panjang saluran B yaitu 358,4 meter.
Gambar 4.6 Penampang Saluran Lingkaran
No. Penam H B B f A R S Foto
pang (m) (m) (m) (m) (m2) (m) (m) Lapangan
4.5.2.3 Saluran Pembuang Akhir
Saluran pembuang akhir pada kawasan pasar penampangnya berbentuk persegi panjang.
Gambar 4.7 Penampang Saluran Persegi Panjang
No. Penampang T d h A P R Foto
(m) (m) (m) (m) (m) (m) Lapangan
2. Sal B 0.12 0.20 0.14 0.0314 0.628 0.05
No. Penampang B (m)
T (m)
h (m)
f (m)
A (m2)
P (m)
R
(m) Foto lapangan
3
Sal pembuang
akhir
0.84 0.84 0.52 0.32 0.4704 1.88 0.25
4.5.2.4 Saluran Pada Jalan Gelugur
Saluran pada Jalan Gelugur pada kawasan pasar penampangnya berbentuk persegi panjang. Dengan total panjang saluran 296 m.
Gambar 4.7 Penampang Saluran Persegi Panjang
No. Penampang B (m)
T (m)
H (m)
f (m)
A (m2)
P (m)
R
(m) Foto lapangan
4
Sal pada jalan gelugur
4.5.3 Perhitungan Debit Eksisting Saluran
Perhitungan ini dimaksud untuk mengetahui besarnya debit eksisting yang mampu dialirkan oleh saluran –saluran yang ada, sehingga debit yang mampu dialirkan oleh saluran tersebut nantinya berdasarkan analisa hidrologi dapat dikontrol apakah saluran tersebut masih dapat digunakan atau perlu dilakukan penambahan dimensi saluran.
Saluran-saluran yang ada di Kawasan pasar gelugur adalah saluran dengan lining beton dan saluran tertutup yang berbentuk lingkaran berada dibawah permukaan tanah.
Perhitungan kontrol untuk tampang trapesium:
V = . / . /
.
. . / . /
di mana: A = luas tampang basah saluran, R = jari-jari hidrolis = A/P, P = keliling basah, S = kemiringan dasar saluran, n = koefisien kekasaran Manning.
Contoh Perhitungan desain dan kapasitas saluran:
1. Penampang saluran A
Luas Penampang Saluran: A = 0.425 meter2 Keliling basah: P = 1.91
Jari-jari hidrolis: R = A/P = 0.223 Kemiringan dasar saluran: S = 0,00112
V = . / . /
= 1/0.015. . / . . / = 0.816 m2/det
.
Q , . , . m3/det
2. Penampang Saluran B Diameter D = 0.2 meter
Jari-jari lingkaran: r = 0,5 x D
= 0,5 x 0.2
= 0.1 m Jari-jari Hidrolis R= D/4 = 0.05 m
Keliling Basah P = π . D = 3.14 x 0.2 = 0.628
Luas Penampang Saluran A = P . R = 0.628 x 0.05 = 0.0314 m Kemiringan dasar saluran = 0.001
V = . / . /
= 1/0.011. . / . . / = 0.386 m2/det
.
Q , . , . m3/det
3. Saluran pembuang akhir
Luas Penampang Saluran = 0.4704 meter2 Keliling basah: P = 1.88 m
Kemiringan dasar saluran: S = 0,001
Koefisien kekasaran Manning untuk beton: n = 0.015
V = . / . /
= 1/0.015. . / . . / = 0.836 m2/det
.
Q , . , . m3/det
4. Saluran pada jalan gelugur
Luas Penampang Saluran = 0.477 meter2 Keliling basah: P = 1.96
Jari-jari hidrolis: R = A/P = 0.243 Kemiringan dasar saluran: S = 0,001
Koefisien kekasaran Manning untuk beton: n = 0.015
V = . / . /
= 1/0.015. . / . . / = 0.821 m2/det
.
4.6 Analisa Debit Banjir Rancangan
Untuk menghitung debit rencana pada kajian ini dipakai perhitungan dengan metode rasional USSCS (1973). Metode rasional adalah salah satu metode untuk menentukan debit aliran permukaan yang diakibatkan oleh curah hujan, yang umumnya merupakan suatu dasar untuk merencanakan debit saluran drainase. Bentuk umum persamaan ini adalah sebagai berikut (Suripin, 2004) :
Qah = 0,2778 C I A m3/det.
Dimana Q = debit banjir rencana (m3/det), C = koefisien run off,
I = intensitas hujan untuk waktu konstan (mm/jam) A = luas catchment area (km2).
Pada lokasi studi catchment area dibagi atas 3 daerah. Luas catchment area I yaitu A1 = 0.738486 Ha, A2 = 0.433714 Ha, A3= 1.5340 Ha. A1 dan A2 adalah
luas bangunan pasar yaitu 1,172 Ha sedangkan A3 yaitu luas lahan diluar bangunan pasar, atau luas total lahan kawasan pasar gelugur dikurang luas bangunan pasar, jadi total luas seluruh catchment area yaitu 2,7062 Ha sesuai dengan luas lahan pasar gelugur.
4.7 Koefisien Pengaliran
Koefisien pengaliran adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut. Adapun kondisi dan karakteristik yang dimaksud adalah:
• Kondisi hujan
• Luas dan bentuk daerah pengaliran
• Daya infiltrasi dan perkolasi tanah • Kebasahan tanah
• Suhu udara dan angin serta evaporasi • Tata guna lahan
Tabel 4.15 Koefisien Pengaliran (C)
Jenis Permukaan Tanah Koefisien Pengaliran Jalan Beton dan Jalan Aspal
Jalan Kerikil dan Jalan Tanah Bahu Jalan :
- Tanah Berbutir Halus - Tanah Berbutir Kasar - Batuan Masif Keras - Batuan Masif Lunak Daerah Perkotaan
Daerah Perdagangan Daerah Industri Permukiman Padat Permukiman Tidak Padat Taman atau Kebun Persawahan
Dengan memperhatikan tabel di atas, maka ditetapkan koefisien pengaliran di daerah studi termasuk dalam kawasan perdagangan yaitu 0,65 karena lokasi studi merupakaan Pasar.
4.8 Waktu Konsentrasi (tc)
Waktu pengaliran (time of flow) tergantung pada perbandingan panjang saluran dan kecepatan aliran. Untuk perhitungan Tc (waktu Konsentrasi) menggunakan metode yang dikembangkan oleh Kirpich (1940):
.
Dimana :
Tc = waktu konsentrasi (jam)
L = panjang saluran utama dari hulu sampai penguras(km)
S = kemiringan rata-rata saluran utama (m/m)
Perhitungan waktu konsentrasi pada daerah aliran yang masuk ke Saluran A didapat hasil sebagai berikut:
L = 0,664 km S = 0.00112
. . .
.
Tc = 0.342 jam
Perhitungan waktu konsentrasi pada daerah aliran yang masuk ke Saluran B dan saluran Pada Jalan Gelugur didapat hasil sebagai berikut:
L total saluran B = 0,3584 km L total saluran jalan gelugur = 0.296 km
S = 0.001
. . .
.
Tc = 0.684
4.9 Perhitungan Intensitas Curah Hujan
Untuk menghitung intensitas curah hujan setiap pada kajian ini menggunakan rumus mononobe, yaitu:
/
