Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir ( Studi Kasus : Kecamatan Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang)

PERENCANAAN KOLAM RETENSI SEBAGAI USAHA MEREDUKSI

DEBIT BANJIR ( STUDI KASUS : KECAMATAN MEDAN SELAYANG

KELURAHAN ASAM KUMBANG )

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat

untuk memenuhi ujian sarjana teknik sipil

DAVID PRAMONO 08 0404 096

DOSEN PEMBIMBING

Ir. Syahrizal, MT Ivan Indrawan ST, MT NIP. 19611231 198811 1 001 NIP. 19761205 200604 1 001

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi karunia

kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir 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:

“Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir ( Studi Kasus : Kec. Medan Selayang Kel. Asam Kumbang”

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 :

1. Ayahanda Richard Silalahi, SH dan Ibunda Herbi Manurung, SH tercinta,

abang saya Elkana Lawren dan adik-adik saya Hebron Yustiabel dan Elisa

Anastasia yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup,

semangat dan nasehat.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen

Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat

bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran

dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak Ir. Teruna Jaya, MT selaku koordinator Teknik Sumber Daya Air

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Bapak Ir. Makmur Ginting, MSc. dan Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia

selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada

penulis terhadap Tugas Akhir ini.

8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. 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).

10.Sahabat dan teman-teman seperjuangan angkatan 2008, Aran, Andry, Ivan,

Samuel, Rahmad, Sutan, Ella, Rama, Dewi, Elis, Ibnu, Harry, Ozi, Coy,

Boy, Agi, Aris, Mike, M. Hafiz, Hafiz Obama, Maulana, Arthur,

abang-abang angkatan 2005 dan yang lainnya, dan adik-adik angkatan 2011,

Chandra, Defrin, Rio, Rizky, Mudek, Ambon, Advent, Surya, Sormin,

Manimpan serta teman-teman angkatan 2008 dan adik-adik yang tidak

dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya

selama ini.

11.Terkhusus buat teman sekaligus sahabatku Eka Putri Agustina dari arsitek

12.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini 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, April 2015

Penulis,

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

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 ... 3

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan …... 4

1.5 Manfaat …... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Umum ... 6

2.2 Gambaran Umum Wilayah Studi ... 8

2.2.1 Letak Geografis …... 8

2.2.2 Topografi …... 8

2.2.3 Klimatologi & Hidrologi …... 8

2.3 Siklus Hidrologi …... 9

2.3.1 Analisa Curah Hujan Kawasan …... 10

2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan …... 14

2.3.2.1 Metode Normal …... 14

2.3.2.2 Metode Log Normal …... 16

2.3.2.3 Metode Log Person III …... 17

2.3.3 Intensitas Curah Hujan …... 21

2.3.4 Koefisien Pengaliran …... 22

2.3.5 Debit Rencana …... 23

2.3.6 Waktu Konsentrasi …... 24

2.4 Analisis Hidrolika …... 26

2.4.1 Saluran Terbuka …... 26

2.4.2 Saluran Tertutup …... 31

2.4.3 Dimensi Saluran …... 31

2.5 Kolam Retensi …... 34

2.5.1 Jenis-Jenis Kolam Retensi …... 35

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 37

3.1 Tempat dan Waktu …... 37

3.2 Metode Penelitian …... 37

3.3 Rancangan Penelitian …... 38

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 43

4.1 Umum ... 43

4.2 Analisa Hidrologi ... 47

4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum ... 47

4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal ... 49

4.2.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal ... 51

4.2.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III ... 53

4.2.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel ... 55

4.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 58

4.4 Pemilihan Jenis Distribusi ... 59

4.5 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran ... 60

4.6 Analisa Catchment Area dan Koefisien Run Off ... 63

4.7 Analisa Waktu Konsentrasi dan Intensitas ... 64

4.8 Analisa Debit Rencana ... 68

4.9 Analisa Kapasitas Drainase ... 70

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 77

5.1 Kesimpulan ... 77

5.2 Saran ... 78

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss ……… 15

Tabel 2.2 Nilai K untuk Distribusi Log-Person III ……… 18

Tabel 2.3 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel………….. 20

Tabel 2.4 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel…. 20

Tabel 2.5 Reduksi Variat (YTR) sebagai Fungsi Periode Ulang……... 20

Tabel 2.6 Koefisien Limpasan untuk Metode Rasional……… 22

Tabel 2.7 Koefisien Kekasaran Manning……….. 33

Tabel 2.8 Nilai Kemiringan Dinding Saluran Sesuai Bahan……….. 34

Tabel 4.1 Data Kecamatan Kota Medan………. 43

Tabel 4.2 Jumlah Penduduk, Luas Kelurahan dan Kepadatan

Penduduk Medan Selayang Tahun 2007………. 44

Tabel 4.3 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Polonia……… 47

Tabel 4.4 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Pancur Batu……… 47

Tabel 4.5 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Belawan………….. 48

Tabel 4.6 Data Rata-rata Curah Hujan Maksimum……….. 48

Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal…………. 49

Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal... 49

Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal…….. 51

Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log

Normal………. 51

Tabel 4.11 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III…. 53

Tabel 4.12 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log

Tabel 4.13 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel…………. 55

Tabel 4.14 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel.. 57

Tabel 4.15 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum…. 57 Tabel 4.16 Analisa Frekuensi Curah Hujan……… 59

Tabel 4.17 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan…… 60

Tabel 4.18 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat……… 62

Tabel 4.19 Perhitungan Uji Smirnof Kolmogorof………. 62

Tabel 4.20 Nilai Koefisien Run Off(C)………. 63

Tabel 4.21 Perhitungan Catchment Area dan Koefisien Run Off... 64

Tabel 4.22 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan... 65

Tabel 4.23 Perhitungan Waktu Konsentrasi dan Intensitas Hujan Rencana... 68

Tabel 4.24 Kriteria Desain Hidrologis Sistem Drainase Perkotaan... 69

Tabel 4.25 Perhitungan Analisa Debit Rencana... 70

Tabel 4.26 Perhitungan Kapasitas Drainase... 72

Tabel 4.27 Perbandingan Dimensi Existing dengan Rencana... 73

Tabel 4.28 Tabel Kumulatif Aliran Masuk... 75

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta Kecamatan Medan Selayang ……… 2

Gambar 1.2 Peta Kawasan Area Penelitian... 3

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi……… 10

Gambar 2.2 Polygon Thiessen……….. 12

Gambar 2.3 Lintasan Aliran waktu Inlet Time (t0) dan Conduit Time(td)26 Gambar 2.4 Bentuk-bentuk Profil Saluran Terbuka………. 27

Gambar 2.5 Penampang Saluran Persegi... 29

Gambar 2.6 Penampang Saluran Trapesium...30

Gambar 2.7 Kolam Retensi tipe di samping badan sungai... 35

Gambar 2.8 Kolam Retensi tipe di dalam badan sungai... 35

Gambar 2.9 Kolam Retensi tipe storage memanjang... 36

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir... 42

Gambar 4.1 Lokasi Rencana Perletakan Kolam Retensi... 45

Gambar 4.2 Lokasi Kolam Retensi... 46

Gambar 4.3 Aliran Sungai Menuju Sungai Belawan... 46

Gambar 4.4 Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang... 58

Gambar 4.5 Grafik Intensitas Curah Hujan... 67

DAFTAR NOTASI

A = Luas daerah aliran sungai (km2) A = Luas penampang drainase (m2) C = Koefisien aliran permukaan

C = Koefisien variasi

C = Koefisien Chezy

Cs = Koefisien penyimpangan

G = Koefisien kemencengan “Skewness” h = Kedalaman penampang drainase (m)

H = Beda tinggi permukaan (m)

I = Intensitas hujan (mm/jam)

K = Faktor frekuensi dari peluang atau periode ulang dan tipe Model

Matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analis peluang

L = Panjang lintasan aliran diatas permukaan lahan (m)

LS = Panjang lintasan aliran didalam saluran/sungai (m)

n = Jumlah data pengamatan

P = Keliling basah

Q = Laju aliran permukaan (debit) puncak (m3_/detik)

Q = Debit banjir dengan periode ulang T tahun (m3/detik) r = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

R = Jari-jari hidrolis (m)

R24 = Curah hujan maksimum harian selama 24 jam

Rn = Tinggi hujan di pos pengamatan ke-n

S = Kemiringan rata-rata saluran utama

S = Reduksi standard deviasi “Reduced Standard Deviation”

S = Standard deviasi

to = Inlet time ke saluran terdekat (menit)

td = Conduit time sampai ke tempat pengukuran (menit)

T = Lamanya hujan (jam)

V = Kecepatan aliran sungai (m/detik)

X = Nilai peluang yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T tahun

Xi = Data ke-i

Y = Harga tengah Reduced Variate “Reduced Mean”

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kata drainase berasal dari kata drainage yang berarti mengeringkan atau

mengalirkan. Drainase didefenisikan sebagai sarana dan prasarana yang dibangun

sebagai usaha untuk mengalirkan air hujan dan limbah domestik dari suatu tempat

ke tempat lain pada suatu kawasan tertentu. Kelebihan air pada suatu kawasan

dapat terjadi karena diakibatkan oleh intensitas hujan yang tinggi atau akibat dari

durasi hujan yang lama dan juga bisa karena diakibatkan meluapnya air sungai

yang sudah tidak tertampung oleh sungai tersebut.

Masalah banjir tidak lagi asing bagi masyarakat Indonesia, terutama

apabila pada musim hujan, dapat dilihat hampir dari seluruh wilayah Indonesia

pernah atau bahkan hampir setiap tahun mengalami masalah banjir. Terutama

pada wilayah perkotaan, yang sebagian besar wilayahnya merupakan daerah

resapan air telah berubah tataguna lahan menjadi bangunan gedung dan bangunan

infrastruktur lainnya, sehingga tanah tidak mampu lagi menyerap air ke dalam

tanah.

Kota Medan secara geografis terletak di 3,30°-3,43° LU dan 98,35°-98,44°

BT. Sebagian besar kota ini memiliki lahan yang relative datar dan ketinggian

22,5 m dari permukaan laut. Kota Medan merupakan salah satu kota terbesar

ketiga setelah Jakarta dan Surabaya yang mana perkembangan kota ini sangat

Salah satunya daerah di Kota Medan yang sering terkena banjir adalah di

Kecamatan Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang. Kelurahan Asam

Kumbang mempunyai luas wilayah 4 km2 _{dengan jumlah penduduk 14.626 jiwa}

dan kepadatan penduduk 3,657 jiwa/km2. Pada kawasan ini dengan adanya perubahan tata guna lahan dari daerah resapan air hujan menjadi sebuah kawasan

permukiman, perencanaan drainase menjadi sangat perlu di pikirkan dan

direncanakan guna mencegah banjir & menyalurkan limpasan air hujan ke sungai

melalui drainase.

Gambar 1.2 Peta Kawasan Area Penelitian

1.2 Perumusan Masalah

Dalam tugas akhir ini, perumusan yang diidentifikasi adalah masalah

bahwa daerah Kelurahan Asam Kumbang sering terjadi banjir diakibatkan oleh

curah hujan yang tinggi dan perubahan tata guna lahan di daerah tersebut.

1.3 Pembatasan Masalah

Agar masalah dalam pembahasan ini tidak terlalu luas maka dibuat batasan

masalah. Adapun permasalahan yang akan dibahas antara lain:

1. Kawasan Kelurahan Asam Kumbang meliputi areal seluas 4 km2_.

2. Pada curah hujan digunakan dengan metode Rasional.

3. Perhitungan debit banjir rencana digukan metode Rasional dengan

periode ulang banjir 25 tahun.

4. Perhitungan kapasitas saluran drainase rencana.

1.4 Tujuan

Adapun tujuan penelitian pada Tugas Akhir Perencanaan Kolam Retensi

Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir di daerah Medan Selayang Kelurahan

Asam Kumbang ini adalah untuk mengatasi permasalahan banjir di wilayah

Kelurahan Asam Kumbang dengan cara memperbaiki kapasitas saluran dan

membuat kolam retensi.

1.5 Manfaat

Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari tugas akhir ini adalah sebagai

berikut:

1. Hasil dari pendesainan saluran drainase dan kolam retensi ini

diharapkan dapat menjadi sebuah solusi untuk mengatasi banjir yang

terjadi di daerah Kelurahan Asam Kumbang.

2. Sebagai bahan refrensi bagi siapa saja yang menghadapi masalah yang

sama.

1.6Sistematika 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

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 ini menguraikan tentang metode yang akan digunakan dan rencana

kerja dari penelitian serta mendeskripsikan lokasi penelitian.

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

Merupakan kesimpulan dari butir-butir kesimpulan hasil analisa dan

pembahasan yang telah dilakukan. Kesimpulan juga disertai dengan rekomendasi

saran yang ditujukan untuk penelitian selanjutnya atau untuk penerapan hasil

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Drainase merupakan salah satu fasilitas dasar yang dirancang sebagai

sistem guna memenuhi kebutuhan masyarkat dan merupakan komponen penting

dalam perencanaan kota. 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 membebaskan kota dari genangan air.

Drainase perkotaan adalah sistem drainase dalam wilayah administrasi

kota dan daerah perkotaan 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.

Jenis drainase bila ditinjau berdasarkan dari cara terbentuknya, dapat

a. Drainase alamiah (natural drainage)

Drainase yang terbentuk secara alami dan tidak terdapat

bangunan-bangunan penunjang seperti bangunan-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

2.2 Gambaran Umum Wilayah Studi

2.2.1 Letak Geografis

Daerah Kecamatan Medan Selayang mempunyai luas wilayah sebesar 9,01

km2 dan berada pada ketinggian ±30 m di atas permukaan laut yang mana berbatasan dengan :

 Sebelah Utara : Kecamatan Medan Sunggal dan Medan Polonia

 Sebelah Barat : Kecamatan Medan Sunggal

 Sebelah Timur : Kecamatan Medan Polonia dan Medan Johor

 Sebelah Selatan : Kecamatan Medan Tuntungan

Di wilayah Kecamatan Medan Selayang terdapat sungai yaitu Sungai

Belawan yang mana berfungsi untuk mengalirkan air yang ada di

permukaan di wilayah Kecamatan Medan Selayang maupun di daerah

yang dilewati oleh aliran Sungai Belawan tersebut ke laut.

2.2.2 Topografi

Secara umum topografi Medan Selayang cenderung ke Utara. 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 & Hidrologi

Kota Medan mempunyai iklim tropis dengan suhu minimum menurut

maksimum berkisar antara 30,6º C - 33,1º C serta menurut Stasiun Sampali suhu

minimumnya berkisar antara 23,6ºC-24,4ºC dan suhu maksimum berkisar antara

30,2ºC - 32,5ºC.

Selanjutnya mengenai kelembaban udara di wilayah Kota Medan rata-rata

78-82 %. Dan kecepatan angin rata-rata sebesar 0,42 m/dtk sedangkan rata-rata

total laju penguapan tiap bulannya 100,6 mm. Hari hujan di Kota Medan pada

tahun 2006 rata-rata per bulan 19 hari dengan rata-rata curah hujan menurut

Stasiun Sampali per bulannya 230,3 mm dan pada Stasiun Polonia per bulannya

211,67 mm.

2.3 Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari

atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi,

evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan

kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air

berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan

batu, hujan es dan salju dan hujan gerimis. Keseimbangan siklus hidrolgi ditandai

oleh curah hujan yang tinggi didukung dengan kapasitas tanah dalam menahan air

seperti hutan di daerah hulu, ruang terbuka dan jumlah bangunan di daerah hulu

menyebabkan siklus hidrologi tidak seimbang sehingga keluarnya air dari

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi

2.3.1 Analisa curah hujan kawasan

Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam analisis hidrologi.

Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam baik secara manual maupun otomatis,

dengan cara ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan total yang terjadi selama

satu hari. Dalam analisa digunakan curah hujan rencana, hujan rencana yang

dimaksud adalah hujan harian maksimum yang akan digunakan untuk menghitung

intensitas hujan, kemudian intensitas ini digunakan untuk memperkirakan debit

rencana.

Data curah hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan yang terjadi hanya

pada satu tempat atau titik saja. Apabila dalam suatu kawasan terdapat beberapa

stasiun penakar hujan, maka untuk mendapatkan nilai curah hujan kawasan

tersebut dari harga rata-rata curah hujan beberapa stasiun penakar hujan yang ada

di dalam atau di sekitar kawasan tersebut. Ada tiga cara yang dapat digunakan

untuk menentukan tinggi curah hujan rata-rata tertentu dari beberapa satasiun

 Metode Rata-Rata Aljabar

Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa semua stasiun penakar hujan di

daerah tersebut mempunyai pengaruh yang setara, dan cocok untuk kawasan

dengan topografi rata/datar. 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.

Persamaan yang digunakan:

………. (2.1)

dimana:

P = curah hujan maksimum rata-rata (mm) n = jumlah stasiun pengamatan

P1 = curah hujan pada stasiun pengamatan satu (mm)

P2 = curah hujan pada stasiun pengamatan dua (mm)

P3 = curah hujan pada stasiun pengamatan n (mm)

 Metode Polygon Thiessen

Cara ini dikenal sebagai metode rata-rata timbang. Cara ini memberikan

proporsi luasan derah pengaruh pos penakar hujan untuk mengakomodasi

ketidakseragaman jarak. Cara ini diperoleh dengan membuat poligon yang

memotong tegak lurus pada tengah-tengah garis penghubung dua stasiun

hujan. Dengan demikian tiap stasiun penakar akan terletak pada suatu poligon

tertentu. Cara ini cocok untuk daerah datar dengan luas 500-5000 km2_.

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.

Perhitungan menggunakan rumus sebagai berikut:

………...………(2.2)

dimana:

P = curah hujan maksimum rata-rata (mm)

P1,P2,……..,Pn = curah hujan pada stasiun 1,2…….,n (mm)

A1,A2,..…..,An = luas daerah pada polygon 1,2,…….,n (km2)

Gambar 2.2 Polygon Thiessen

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

STA 4 STA 5

STA 6

STA 2

STA 3

STA 1

A4

A3

A1 A5

A6

 Metode Isohyet

Cara ini memperhitungkan secara aktual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan

dengan menghubungkan titik-titik dengan tinggi curah hujan yang sama

membentuk garis kontur dari tinggi curah hujan yang sama. 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

Perhitungan menggunakan persamaan sebagai berikut:

………..(2.3)

dimana:

P = curah hujan rata-rata (mm)

P1,P2,P3,…..,n = curah hujan pada stasiun 1,2,3,…….,n (mm)

A1,A2,…….,An = 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

     

     

     

     

     

     

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 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 jenis distribusi yang banyak digunakan

dalam bidang hidrologi adalah:

 Metodei Normal

 Metode Log Normal

 Metode Log Person III

 Metode Gumbel

2.3.2.1Metode Normal

Data curah hujan disusun dari urutan yang terbesar sampai yang terkecil.

Distribusi normal atau kurva normal disebut juga distribusi Gauss. Fungsi densitas

peluang normal (PDF = probability density function) yang paling dikenal adalah

bentuk bell dan dikenal sebagai distribusi normal. PDF distribusi normal dapat

dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai berikut:

 

2

2 x -μ 1

P(X) = exp - x

2σ σ 2π

 

   

 

 

  ………... (2.5)

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

sebagai tabel nilai variabel reduksi Gauss (Variable reduced Gauss).

Tabel 2.1 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

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)

2.3.2.2Metode Log Normal

Dalam distribusi Log Normal data X diubah kedalam bentuk logaritmik Y

= log X. Jika variabel acak 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)

Y = Log X

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

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

2.3.2.3Metode 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 dengan nol maka perhitungan akan sama dengan log Normal.

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)





0,5

n 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

[image:30.595.122.507.427.769.2]

tergantung koefisien kemencengan G, dicantumkan pada Tabel 2.3.

Tabel 2.2 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

-0,4 -0,6 -0,8 -2,615 -2,755 -2,891 -0,816 -0,800 -0,780 0,066 0,099 0,132 0,855 0,857 0,856 1,231 1,200 1,166 1,606 1,528 1,448 1,834 1,720 1,606 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)

2.3.2.4Metode Gumbel

Gumbel menggunakan harga ekstrim untuk menunjukkan bahwa untuk

setiap data merupakan data exponential. Jika jumlah populasi yang terbatas dapat

didekati dengan persamaan:

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

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 2.3 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

[image:32.595.106.522.464.605.2]

(Suripin,2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 51)

Tabel 2.4 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 2.5 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

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 Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah tinggi atau kedalaman air hujan persatuan

waktu. Sifat umum hujan adalah makin singkat hujan berlangsung intensitasnya

cenderung makin tinggi dan makin besar periode ulangnya makin tinggi pula

intensitasnya.

Biasanya intensitas hujan dihubungkan dengan durasi hujan jangka pendek

misalnya 5 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-jaman. Data curah hujan jangka

pendek ini hanya dapat diperoleh dengan menggunakan alat pencatat hujan

otomatis. Apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data

hujan harian maka metode yang dipakai dalam perhitungan intensitas curah hujan

adalah Metode Monobe, dimana persamaannya adalah sebagai berikut:

2 3 24

R 24

I =

24 t    

  ………..…….. (2.17)

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

2.3.4 Koefisien Pengaliran

Koefisien pengaliran (C) adalah perbandingan antara jumlah air hujan

yang mengalir atau melimpas di atas permukaan tanah (surface run-off) dengan

jumlah air hujan yang jatuh dari atmosfir (hujan total yang terjadi). Besaran ini

dipengaruhi oleh tata guna lahan, kemiringan lahan, jenis dan kondisi tanah.

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).

Pemilihan koefisien pengaliran harus memperhitungkan kemungkinan

adanya perubahan tataguna lahan dikemudian hari karena dalam hal ini pengaruh

koefisien pengaliran sangat besar dalam menentukan besarnya aliran disuatu

tempat daerah tertentuberdasarkan jenis daerah tersebut. Berikut ini koefisien C

[image:34.595.112.510.499.775.2]

untuk metode rasional oleh McGueen, 1989 disajikan di dalam tabel 2.7.

Tabel 2.6 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

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

Halaman, tanah berpasir datar 2%

rata-rata 2-7% curam, 7% Halaman tanah berat

datar 2% rata-rata 2-7% curam, 7% Halaman kereta api Taman tempat bermain Taman, pekuburan Hutan

datar, 0-5%

bergelombang, 5-10% berbukit, 10-30%

0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20

0,13 – 0,17 0,18 – 0,22 0,25 – 0,35 0,10 – 0,35 0,20 – 0,35 0,10 – 0,25

0,10 – 0,40 0,25 – 0,50 0,30 – 0,60 (Sumber :McGuen, 1989

2.3.5 Debit Rencana

Perhitungan debit rencana untuk saluran drainase di daerah perkotaan

dapat dilakukan dengan menggunakan Metode Rasional. Metode Rasional adalah

salah satu metode untuk menetukan debit aliran permukaan yang diakibatkan oleh

curah hujan, yang umumnya merupakan suatu dasar untuk untuk merencanakan

debit saluran drainase. Adapun asumsi dari Metode Rasional adalah pengaliran

maksimum terjadi kalau lama waktu curah hujan sama dengan lama waktu

konsentrasi daerah alirannya, Metode Rasional sebagai berikut:

p s

Q = 0, 278×C×C ×I×A

_{………. (2.18)}

dimana:

p

Q

= debit rencana (m3/detik)

C = koefisien aliran permukaan

s

C = koefisien tampungan

I = intensitas hujan (mm/jam)

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

penggabungan masing-masing sub area. Untuk penentuan koefisien limpasan

harus 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

……….. (2.19)

2.3.6 Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air

dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di

bagian hilir suatu saluran. 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

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 =

100×S













……… (2.20)

dimana:

c

t

= waktu konsentrasi (jam)

L = panjang saluran (km)

S = kemiringan rata-rata saluran

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.

0,167

o

2 n

t = ×3, 28× L×

3 S

 

 

  ……….….. (2.21)

s d

L t =

60V ………...…...…. (2.22)

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)

Titik terjauh to menuju saluran drainase

pengamatan Titik

[image:38.595.114.427.98.266.2]

Titik terjauh td menuju saluran drainase

Gambar 2.3 Lintasan aliran waktu inlet time (to) dan conduit time (td)

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 (free surface)

dimana permukaan bebas ini dipengaruhi oleh tekanan udara secara langsung.

Kekentalan dan gravitasi mempengaruhi sifat aliran pada saluran terbuka. Saluran

terbuka umumnya digunakan pada lahan yang masih memungkinkan (luas), lalu

lintas pejalan kakinya relatif jarang, dan beban di kiri dan kanan saluran relatif

ringan. Saluran terbuka terdiri dari saluran alam seperti sungai-sungai kecil di

daerah hulu (pegunungan) hingga sungai besar di muara dan saluran buatan

seperti saluran drainase tepi jalan, saluran irigasi dan lain-lain. Saluran buatan

Bentuk Persegi Bentuk Trapesium Bentuk Segitiga

[image:39.595.113.448.85.240.2]

Bentuk Tersusun Bentuk Setengah Lingkaran

Gambar 2.4. Bentuk-Bentuk Profil Saluran Terbuka

Beberapa rumusan yang digunakan dalam menentukan dimensi saluran:

 Kecepatan dalam saluran Chezy

V = C RI ………...……… (2.23)

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

berikut:

 Kutter:





0, 0015 1 23 +

s n

C =

23 + 0, 00155 n

1+

s R

……….(2.24)

 Manning:

1 6

1

C =

R

R

……….(2.25)

 Bazin: C = 87_m

1+ R

………..….(2.26)

dimana:

V = kecepatan (m/detik)

C = koefesien Chezy (m1/2_/detik)

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) ………..…. (2.27)

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 dicapai jika jari-jari hidraulik R 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

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

[image:41.595.265.429.256.376.2]

setengah dari kedalaman air.

Gambar 2.5 Penampang saluran persegi

Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis:

A = B×h ………...………… (2.28)

P = B+ 2h ………..…….… (2.29)

B = 2hatauh = B

2 ………...…… (2.30)

Jari-jari hidraulik R:

A B× h

R = =

P B + 2h ………....…..(2.31)

B

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 2.6) dapat dirumuskan sebagai

[image:42.595.235.417.192.278.2]

berikut:

Gambar 2.6 Penampang saluran trapesium





A = B + mh h

………..…………(2.32)

2

P = B + 2h m +1

………. (2.33)

2

B = P - 2h m +1

……….……….. (2.34)

Penampang trapesium paling ekonomis adalah jika kemiringan dindingnya

m =1 3

atauθ = 60o

. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

2

B = h 3

3 ………...….. (2.35)

2

A = h

3

………..………. (2.36)

 Kemiringan dinding saluran m (berdasarkan kriteria)

 Luas penampang

  

A

=

b +

mh h



(m2₎

 Keliling basah

 

P =b + 2h 1+ m2 (m)

 Jari-jari hidrolis R =A P (m)

B

h 1

m

mh mh

 Kecepatan aliran

2 1 3 2

1

V =

×R ×I

n

(m/detik)

2.4.2 Saluran Tertutup

Pada sistem saluran tertutup (pipa flow) seluruh pipa diisi dengan air

sehingga tidak terdapat permukaan yang bebas, oleh karena itu permukaan tidak

secara langsung dipengaruhi oleh tekanan udara luar. Saluran tertutup umumnya

digunakan pada daerah yang lahannya terbatas (pasar, pertokoan), daerah yang

lalu lintas pejalan kakinya padat, dan lahan yang dipakai untuk lapangan parkir.

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

……….………. (2.37)

Debit suatu penampang saluran (QS) dapat diperoleh dengan menggunakan

rumus seperti dibawah ini:

S S

Q = A ×V

……….. (2.38)

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

2 1 3 2

1

V = ×R ×S

n

………...……(2.39)

S

A R =

P ……….………. (2.40)

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

A

= luas penampang saluran (m2)

P = keliling basah saluran (m)

Nilai koefisien kekasaran Manning (n), untuk gorong-gorong dan saluran

[image:45.595.122.500.108.720.2]

Tabel 2.7 Koefisien kekasaran Manning

(Sumber: chow, 1959,)

Tipe saluran dan diskripsinya Minimum Normal Maksimum

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 a dukan 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

Nilai kemiringan dinding saluran diperoleh berdasarkan bahan saluran

yang digunakan. Nilai kemiringan dinding saluran dapat dilihat pada Tabel 2.9.

Tabel 2.8 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)

2.5. Kolam Retensi

Kolam retensi adalah kolam /waduk penampungan air hujan dalam jangka

waktu tertentu.Berfungsi untuk memotong puncak banjir yang terjadi dalam

badan/ air sungai. Kolam retensi dapat menampung sementara debit air sehingga

puncak banjir dan genangan air dapat dikurangi. Selain sebagai penampung air

sementara saat banjir datang, kolam retensi juga berfungsi sebgai penyimpan air

untuk dilepaskan pada saat musim kemarau dan meningkatkan konservasi air

2.5.1 Jenis-Jenis Kolam Retensi

a. Kolam retensi tipe di samping badan sungai

Gambar 2.7 Kolam retensi tipe di samping badan sungai

Kelengkapan sistem:

- Kolam retensi - Pintu inlet

- Bangunan pelimpah samping - Pintu outlet

- Jalan akses menuju kolam retensi - Saringan sampah

- Kolam penangkap sedimen

Kesesuaian tipe:

- Dipakai apabila tersedia lahan kolam retensi - Pemeliharaan lebih mudah

- Pelaksanaan lebih mudah

[image:47.595.186.404.142.272.2]

b) Kolam retensi di dalam badan sungai

Kelengkapan system:

- Kolam retensi

- Tanggul keliling

- Pintu outlet

- Bendung

- Saringan sampah

- Kolam penangkap sedimen

Kesesuaian tipe:

- Dipakai apabila lahan sulit didapat - Kapasitas kolam retensi terbatas - Mengganggu aliran yang ada di hulu - Pelaksanaan lebih sulit

- Pemeliharaan lebih mahal

[image:48.595.108.534.386.646.2]

c) Kolam retensi storage memanjang

Gambar 2.9 Kolam retensi tipe storage menajang

Kelengkapan system:

- Saluran yang lebar dan dalam - Cek dam/bending setempat

Kesesuaian tipe:

- Mengoptimalkan saluran drainase yang ada karena lahan tidak tersedia - Kapasitas terbatas

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1Tempat dan Waktu

Peninjauan lokasi di mulai pada Semester A tahun ajaran 2014-2015 dan

dilaksanakan di daerah Medan Sunggal, secara geografis terletak diantara

3o34’31,80” LU dan 98o37’19,06” BT.

3.2Metode Penelitian

Metode yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah

metode deskriptif dan kuantitatif yaitu dengan cara mengumpulkan data primer

yang ada di lapangan dan data sekunder dari instansi terkait serta mengumpulkan

literatur yang berhubungan dengan tugas akhir ini. Kemudian menganalisa hasil

pengolahan data tersebut sedemikian rupa untuk mendapatkan kesimpulan akhir

dimensi kolam retensi yang diperlukan untuk mereduksi banjir di Kecamatan

Medan Sunggal..

Data curah hujan digunakan untuk 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 sinar matahari, kondisi permukaan tanah dan

jenis vegetasi yang terdapat didalamnya. Keseluruhan faktor diatas dapat

memberikan gambaran terhadap besaran curah hujan yang jatuh dan mengalir

3.3 Rancangan Penelitian

Dalam penelitian ini, ada beberapa tahapan yang dilakukan untuk

mendapatkan kesimpulan. Maka dari itu penelitian ini dibagi dalam beberapa

bagian 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 Perencanaan Kolam Retensi Sebagai

Usaha Mereduksi Debit Banjir di daerah Kecamatan Medan Sunggal .

2. Survey Lokasi

survey lokasi berguna untuk mengetahui kondisi eksisting dan topografi

lokasi penelitian. Data yang didapat di lapangan digunakan untuk

mendapatkan lokasi yang potensial dibuat Kolam Retensi.

3. Pengumpulan Data

Pengumpulan data merupakan hal yang harus dipenuhi sebelum melakukan

sebuah penelitian, data-data yang terkait dengan studi ini sangat mendukung

penyelesaian studi ini. Oleh karena itu penulis mencari informasi untuk

mengetahui sumber-sumber data yang diperlukan, serta mengumpulkan data

yang dibutuhkan tersebut. Adapun data yang diperlukan adalah sebagai

berikut:

a. Data Primer

Data primer adalah data yang diperoleh dengan pengamatan langsung di

Dalam penelitian ini yang termasuk data primer yaitu Survey dan kondisi

eksisting.

b. Data Sekunder

Data Sekunder adalah data yang mendukung penelitian, yang mana data

ini biasanya sudah dalam keadaan diolah. Data sekunder dalam penelitian

ini adalah data curah hujan dari stasiun curah hujan dengan rentang waktu

pengamatan selama 10 tahun terakhir yang dapat di peroleh dari Badan

Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Kota Medan, peta adminitrasi

Kota Medan untuk pembagian catchment area dan data kontur Kecamatan

Medan Sunggal.

4. Pengolahan dan Analisa Data

Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah

pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari instansi terkait dan hasil

survei lapangan akan di hitung guna dilakukan analisa data sehingga dapat

diperoleh kesimpulan akhir yang berarti. Beberapa pengolahan data tersebut

berupa:

a.Perhitungan curah hujan rencana

Menghitung curah hujan rata-rata dan menganalisa curah hujan rencana

dengan menggunakan analisa frekuensi Metode Distribusi Normal,

Distribusi Log Normal, Distribusi Log – Person III dan Distribusi

Gumbel. Selanjutnya intensitas curah hujan rencana dihitung

b.Pembagian Catchmen Area

Pembagian catchmen area diperlukan, guna menghitung kapasitas setiap

saluran drainase yang ada, sehingga saluran drainase itu dibagi-bagi

penyaluran airnya.

c.Penentuan layout saluran utama

Setelah catchment area salurannya dibagi, selanjutnya menentukan

letak-letak saluran primer (saluran utama) dan saluran tersiernya.

d.Perhitungan debit banjir

Untuk perhitungan debit banjir rencana ada beberapa cara, dan disini

saya menghitung dengan menggunakan rumus Rasional.

e.Perencanaan dimensi saluran

Mengevaluasi masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data

sekunder dan merencanakan dimensi salurannya. Saluran drainase

dikatakan banjir apabila nilai debit banjir rencana hasil analisis lebih

besar dari pada nilai debit maksimum saluran drainase yang dihitung

dengan persamaan Manning.

f. Perencanaan Kolam Retensi

Mengevaluasi masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data

sekunder dan merencanakan dimensi kolam retensi.

g.Penggambaran

Setelah dimensi saluran didapatkan dari hasil perhitungan, selanjutnya

5. Kesimpulan dan Saran

Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan dan analisa

data diperoleh, ditambah dengan uraian, informasi yang diperoleh di lapangan

dan juga teori-teori yang digunakan sebagai landasan berpikir studi ini.

[image:54.595.132.512.59.736.2]

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir

Sekunder

- Data curah hujan - Topografi Studi Literatur

Primer

- Survey

- Kondisi Eksisting

Penentuan Layout arah aliran saluran utama

Perhitungan Debit banjir Metode Rasional

Perencanaan dimensi saluran

Perhitungan curah hujan rencana

Pembagian Catchment Area

Penggambaran

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Perencanaan dimensi kolam retensi Mulai

Survey

NO

1 Medan Tuntungan

2 Medan Selayang

3 Medan Johor

4 Medan Amplas

5 Medan Denai

6 Medan Tembung

7 Medan Kota

8 Medan Area

9 Medan Baru

10 Medan Polonia

11 Medan Malmun

12 Medan Sunggal

13 Medan Helvetia

14 Medan Barat

15 Medan Petisah

16 Medan Timur

17 Medan Perjuangan

18 Medan Deli

19 Medan Labuhan

20 Medan Marelan

21 Medan Belawan

Sumber : Badan Pusat Statistik Kota Medan

KECAMATAN

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Kota Medan secara geografis terletak di antara 02º 27’ 00” – 02º 47’ 00” Lintang Utara (LU) dan 98º 35’ 00” – 98º 44’ 00” Bujur Timur (BT) dengan batas-batas sebagai berikut ini :

 Batas Utara : Kabupaten Deli Serdang dan Selat Malaka

 Batas Selatan : Kabupaten Deli Serdang

 Batas Timur : Kabupaten Deli Serdang

 Batas Barat : Kabupaten Deli Serdang

Bila ditinjau dari ketinggian di atas permukaan laut menurut Kabupaten/

Kota lokasi Kota Medan berada di ketinggian 2,5 – 37,5 meter di atas permukaan laut. Luas wilayah kota Medan berdasarkan data BPS Kota Medan seluas 26.510

hektar yang secara administratif dibagi atas 21 kecamatan. Kecamatan tersebut

[image:55.595.227.415.481.749.2]

seperti tertera pada Tabel (4.1) berikut ini :

Dari ke-21 Kecamatan di Kota Medan ini, maka yang dipilih menjadi

daerah kajian untuk lokasi kolam retensi adalah Kecamatan Medan Selayang

Kelurahan Asam Kumbang. Data mengenai luas dan jumlah penduduk

perkelurahan Medan Selayang tertera pada Tabel (4.2) berikut ini :

Tabel 4.2. Jumlah Penduduk, Luas Kelurahan dan Kepadatan Penduduk

Medan Selayang Tahun 2007

No Kelurahan Luas km2

Jumlah Penduduk

Kepadatan Penduduk Perkm2

1 Sempakata 5.10 8,877 1,741 2 Beringin 0.79 7,592 9,610 3 PB Selayang II 7.00 14,309 2,044 4 PB Selayang I 1.80 9,686 5,381 5 Tanjung Sari 5.10 29,058 5,698 6 Asam Kumbang 4.00 14,626 3,657 Total 23.79 84,148 28,131

Sumber : Badan Pusat Statistik Kota Medan

Kota Medan adalah salah satu kota yang sangat pesat pertumbuhannya, di

mana daerah pinggiran yang selama ini adalah daerah pertanian ataupun lahan

kosong berubah menjadi daerah pemukiman dan perumahan penduduk, yang

mana selama ini merupakan daerah resapan air telah berubah fungsi menjadi

penyumbang banjir karena tanah diatas perumahan tersebut tidak lagi menyerap

air.

Demikian juga sungai-sungai yang mengalir ke kota Medan seperti : Sungai

Percut, Sungai Deli, Sungai Babura, Sungai Belawan dan sungai-sungai kecil

lainnya, pada bagian hulu sungai telah mengalami kerusakan hutan yang semakin

lama semakin parah. Hal ini akan memberikan sumbangan banjir terhadap kota

Medan. Kedua hal tersebut di atas membuat kota Medan sangat rawan banjir, air

yang masuk kedalam sungai tidak dapat tertampung lagi, hal ini menyebabkan

banjir apabila terjadi hujan dalam jangka waktu yang pendek terjadi banjir di

mana-mana, apalagi dalam jangka waktu yang agak lama dampak banjir tersebut

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 sinar matahari, kondisi permukaan tanah dan

jenis vegetasi yang terdapat di dalamnya. Keseluruhan faktor di atas dapat

memberikan gambaran terhadap besaran curah hujan yang jatuh dan mengalir di

atas permukaan tanah.

Frekuensi curah hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan

disertakan atau dilalui. Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang

diperoleh dari pos penakar hujan baik yang manual maupun otomatis. Analisa

frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk

memperoleh probabilitas besaran hujan yang akan datang.

Solusi yang saya lakukan untuk mencegah banjir di Kecamatan Medan

Selayang Kelurahan Asam Kumbang yaitu dengan membangun kolam-kolam

retensi dibagian hulu sungai sebelum masuk ke daerah pemukiman, kolam-kolam

retensi tersebut dapat menampung banjir pada saat hujan turun dan setelah hujan

berhenti, air dapat kembali disalurkan ke sungai. Gambar (4.1) s/d (4.3) di bawah

[image:57.595.114.531.498.732.2]

ini merupakan lokasi rencana perletakan kolam retensi :

Gambar 4.2. Lokasi kolam retensi (Sumber : Foto Dokumentasi)

4.2 Analisa Hidrologi

4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum

Pos/stasiun curah hujan yang cocok untuk pengambilan data curah hujan

adalah Pos Polonia, Pos Pancur Batu dan Pos Belawan selama 10 tahun terakhir.

Selanjutnya, dilakukan analisa terhadap 4 (empat) metode analisa distribusi

frekuensi hujan yang ada. Data curah hujan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel

(4.3) s/d (4.5) berikut ini :

Tabel 4.3. Data curah hujan Stasiun Klimatologi Polonia 10 tahun terakhir

[image:59.595.113.525.274.423.2]

(Sumber : BMKG Medan)

Tabel 4.4. Data curah hujan Stasiun Klimatologi Pancur Batu 10 tahun terakhir

[image:60.595.183.442.326.515.2]

Tabel 4.5. Data curah hujan Stasiun Klimatologi Belawan 10 tahun terakhir

(Sumber : BMKG Medan)

Tabel 4.6. Data rata-rata curah hujan maksimum (Metode Rata-rata Aljabar)

Tahun SP SPB SB

Rata - rata

2000 138,3 106,5 85 110

2001 170,8 145 135 150

2002 74,6 99 47 74

2003 97,6 118 140 119

2004 100,2 76 91 89

2005 87,9 190 143 140

2006 124,8 159 396 227

2007 88,2 219 103 137

2008 82,4 83 190 118

2009 115,4 87 96 99

4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal

Tabel 4.7. Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal

No Curah hujan _{( mm ) Xi}

1 227 100,70 10140,49

2 150 23,70 561,69

3 140 13,70 187,69

4 137 10,70 114,49

5 119 -7,30 53,29

6 118 -8,30 68,89

7 110 -16,30 265,69

8 99 -27,30 745,29

9 89 -37,30 1391,29

10 74 -52,30 2735,29

Jumlah 1263 16264,10