i
ANALISA KAPASITAS PENGENDALIAN BANJIR DENGAN
PERBANDINGAN METODE HSS, HEC-HMS DAN HEC-RAS DI
DAERAH ALIRAN SUNGAI SEI SIKAMBING, KABUPATEN DELI
SERDANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh:
Lamhot T Sihotang
10 0404 033
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
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
MEDAN
ABSTRAK
Sungai Sei Sikambing merupakan salah satu anakan sungai atau Sub DAS
dari Sungai Deli. Sub DAS Sei Sikambing terbentang sepanjang 4.223,93 ha
meliputi Kabupaten/Kota Deli Serdang dan Medan. Pertumbuhan penduduk yang
pesat di pinggiran DAS Sei Sikambing merubah fungsi daerah resapan air menjadi
daerah berpotesi banjir di Kota Medan.
Metodologi Penelitian menggunakan metode kuantitatif dengan
pengolahan data primer meliputi data karakteristik dan geometri sungai, data
sekunder terdiri dari data stasiun hujan, data curah hujan harian maksimum, dan
data karakteristik DAS yang di analisa kedalam metode Hidrograf Satuan
Sintetik, HEC-RAS dan Simulasi HEC-HMS.
Pada perhitungan debit banjir rancangan diperlukan data curah hujan, data
pengukuran sungai, dan kondisi sungai. Berdasarkan data tersebut dapat dihitung
hujan rencana kala ulang 2,5,10,20,25 dan 50 tahun dengan analisa distribusi
frekuensi curah hujan seperti Distibusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi
Log Pearson III dan Distribusi Gumbel, sehingga dipilih analisa Distribusi
Gumbel yang lebih mendekati dan lebih teliti. Berdasarkan pengolahan data
dengan metode HSS Nakayasu diperoleh nilai debit banjir puncak (Q
P) sebesar
0,1294 m
3/detik dan Q
15
sebesar 1,9412 m
3/detik Q
25sebesar 3,2354 m
3/detik dan
Q
50sebesar 6,4708 m
3/detik. Data debit banjir kala ulang 15, 25 dan 50 kemudian
dimodelkan dan disimulasikan pada
software Hydrologic Engineering Center
River Analysis System (HEC-RAS) Versi 4.0
dan
The Hydrologic Modeling System
(HEC-HMS)
untuk melihat sejauh mana pengaruh banjir yang terjadi pada
kawasan sepanjang 1 km sungai seikambing yang dianalisa.
Hasil perhitungan analisa dan pembahasan menyimpulkan bahwa debit
banjir menyebabkan kenaikan air sungai sebesar 4,03 meter dari bantaran sungai,
luapan air sungai dapat mencapai daerah pemukiman warga yang memiliki resiko
kerusakan. Hasil simulasi HEC-RAS menyatakan bahwa sungai sekambing
memiliki kapasitas pengendalian debit banjir namun sangat rentan terhadap banjir
dan erosi tanah.
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat,
rahmat, dan karunia-Nya, akhirnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat saya
selesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus
dipenuhi untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik,
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU).
Penulis menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan, motivasi, dan bantuan semua pihak. Untuk itu melalui
tulisan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak
terhingga kepada :
1.
Kedua orang tua tercinta, yang selalu memberikan yang terbaik serta tiada
henti mengiringi dengan doa dan motivasi yang tidak ternilai.
2.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T. dan Bapak Ivan Indrawan ST, MT sebagai dosen
pembimbing saya, yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk
memberikan dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Ir. Teruna Jaya, M. Sc. selaku Koordinator Subjurusan Teknik Sumber
Daya Air.
5.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil,
6.
Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc. dan Bapak Ir. Alferido Malik selaku dosen
pembanding/penguji atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis
terhadap Tugas Akhir ini.
7.
Bapak/ Ibu staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera
Utara yang selama ini ikhlas dan sabar mencurahkan ilmunya kepada seluruh
anak didiknya termasuk penulis.
8.
Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9.
Kepada keluarga ku tersayang Pantas Sihotang, Ridwan Sihotang, Yenni
Sihotang, serta yang lainnya, terima kasih atas semua dukungan, doa,
motivasi, semangat, bimbingan, dan rasa sayangnya untuk penulis.
10.
Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, sahabat
seperjuangan : Yusriawan, Iqbal, Bram, Tria, Abdul, Dice, Akbar, Michael,
Agave, Irfan, Dhaka, Irul, Fahmi, Jefrizal, Taufiq, Rizal, Arby, Badia, Aziz,
Alfian, Syamsul, Andre, Roni, Andrue, Ivan, Pesalmen, Dwi Puspa, Naurah,
Cut Dhara, Mudrikah, dan seluruh rekan-rekan seperjuangan di kampus
tercinta, atas bantuan, dukungan, dan doa kalian.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas dan melimpahkan rahmat dan
karunia-Nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan, penulis
ucapkan terima kasih sebesar-besarnya.
Penulis juga menyadari manusia tidak luput dari khilaf dan salah, demikian
juga penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini sehingga Tugas Akhir ini
v
penulis akan menerima saran dan kritikan yang positif demi kesempurnaan Tugas
Akhir ini. Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
bagi kita semua khususnya yang bergerak dalam bidang Teknik Sipil.
Medan,
2015
Hormat Saya
Lamhot
Trisaputra
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR NOTASI ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. LatarBelakang ... 1
1.2. PerumusanMasalah ... 4
1.3 Pembatasan Masalah ... 5
1.4. Tujuan Penelitian ... 7
1.5 .Manfaat Penelitian ... 7
1.6. Sistematika Penulisan ... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 9
2.1. Umum ... 9
2.2. Konsep Perhitungan ... 9
2.3. Analisa Distribusi Frekuensi Curah Hujan ... 10
2.3.1 Metode Distribusi Normal ... 12
2.3.2 Metode Distribusi Log Normal ... 13
2.3.3 Metode Distribusi Log Pearson III ... 14
2.3.4 Metode Distribusi Gumbel Type I Eksternal ... 14
2.3.5 SMADA (Storm Management and Design Aid) ... 16
vii
2.4.1.Uji Chi-kuadrat ... 17
2.4.2 Uji Smirnov-Kolmogorov ... 18
2.5. Debit banjir Rencana ... 19
2.5.1. Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu ... 20
2.5.2. Hidrograf Satuan Sintetis Snyder ... 22
2.6. Pemodelan Sungai dengan Menggunakan HEC-RAS ... 24
2.6.1. Profil Muka Air pada Aliran Steady ... 24
2.6.2. Profil Muka Air pada Aliran Unsteady ... 25
2.6.3. Konsep Perhitungan Profil Muka Air dalam HEC-RAS ... 25
BAB III METODE PENELITIAN ... 28
3.1. LokasiPenelitian ... 28
3.2. Alat dan Bahan ... 29
3.3. Rancangan Penelitian ... 30
3.4. Metode Penelitian ... 31
3.5. Variabel yang Diamati ... 31
3.6. Jadwal Penelitian ... 32
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 33
4.1. Data Hidrologi Sungai ... 33
4.1.1. Data Stasiun Curah Hujan ... 33
4.1.2. Data Curah Hujan Harian Maksimum ... 34
4.1.3. Data Karakteristik DAS (Daerah Aliran Sungai) ... 35
4.1.4. Data Tata Guna Lahan ... 40
4.1.5. Rating Curve Debit ... 40
4.2. Analisa dan Pembahasan Hidrologi dan Hidraulik Sungai ... 41
4.2.2. Pemilihan Distribusi Frekuensi Curah Hujan ... 43
a. Distribusi probabilitas Gumbel ... 43
b. Distribusi Probabilitas Normal ... 46
c. Distribusi Probabilitas Log Normal ... 48
d. Distribusi Probabilitas Log Pearson Type III ... 49
4.2.3. Uji Kecocokan (Goodness of Fittest Test)... 51
a. Uji Vertikal dengan Metode Chi Square ... 51
b. Metode Smirnov-Kolmogorof (secara analitis) ... 56
4.2.4 Debit Banjir Rencana ... 57
a. HSS Nakayasu ... 58
b. HSS Snyder ... 67
4.2.5 Pemodelan Kapasitas Pengendalian Banjir Sungai Sei Sekambing ... 70
a. Analisa Pengendalian Banjir Sungai dengan Metode HEC-RAS... 70
b. Analisa Hidrologi Sungai dengan Metode Hec-HMS ... 89
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 93
5.1. Kesimpulan ... 93
5.2. Saran ... 94
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Wilayah Administrasi ... ... 2 Tabel 2.1 Persyaratan Parameter Statistik Suatu Distribusi ... ... 1 6
Tabel 2.2 Tabel Nilai Kritis (Smirnov-Kolgomorov test) ... ... 1 9
Tabel 2.3 Tabel Kondisi Daerah Aliran Sungai ... ... 2 2
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Stasiun Pancur Batu ... 34
Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Pancur Batu ... 35
Tabel 4.3 Perhitungan Parameter Statistik ... 42
Tabel 4.4 Reduce Variate (Yt) ... 45
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Hujan Rencana ... 45
Tabel 4.7 Perhitungan Distribusi Log Normal ... 48
Tabel 4.8 Perhitungan Hujan Rencana Log Normal ... 49
Tabel 4.9 Perhitungan Distribusi frekuensi Log Person Type 3 ... 50
Tabel 4.10 Data Periode Ulang ... 50
Tabel 4.11 Data Perhitungan Periode Ulang dengan Probability ... 51
Tabel 4.12 Pengurutan Data Curah Hujan dari Besar ke Kecil ...
52
Tabel 4.13 Nilai Parameter Chi-Kuadrat Kritis, X²cr ... 53
Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Chi-Kuadrat Kritis ... 55
Tabel 4.15 Perhitungan Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ... 61
Tabel 4.16 Data Pengukuran Sungai ... 73
Tabel 4.17 Output Hasil Hitungan Rinci Sungai Seikambing ... 86
Tabel 4.18 Analisa Muka Air Hasil Running HEC-RAS Sungai Seisekambing ... 87
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.1 Daerah Aliran Sungai Sei Sekambing ... ... 6 Gambar 2.1 Penampang HEC-RAS ... ... 2 6
Gambar 2.2 Masukan Data Cross Section Sungai ... ... 2 7
Gambar 2.3 keluaran Data Cross Section Sungai ... ... 2 7
Gambar 3.1 Gambaran Lokasi Studi ... ... 2 8
Gambar 3.2 Diagram Metodologi Penelitian ... 30
Gambar 4.1 HSS nakayasu ... 59
Grafik 4.1 Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu pada Q ... 62
Grafik 4.2 Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu pada Q15 ... 63
Grafik 4.4 Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu pada Q50 ... 65
Grafik4.5 Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu pada Q,Q15,Q25,Q50 ... 66
Gambar 4.6 Layar Konfirmasi HEC-RAS
... 7 1
Gambar 4.7 Peta Sungai Sei Sekambing
... 7 2
Gambar 4.8 Geometric Data Sungai Seikambing
... 7 4
Gambar 4.9 Cross Section 22 tampang melintang sungai
xiii
Gambar 4.10 Perspective Plot Geometric Data Sungai Seikambing pada Debit Puncak (Qp)
... 8 3
Gambar 4.18 Grafik Analisis Rating Curve pada Daerah Hulu Sungai (SK.188) ... 8 4
Gambar 4.19 Grafik Analisis Rating Curve pada Daerah Hilir Sungai (SK.167) ... 8 5
Grafik 4.6 Grafik Hujan Hasil Analisa HEC-HMS
... 9 1
Grafik 4.7 Grafik Analisa Debit dari HEC-HMS
xv
DAFTAR NOTASI
An = luas daerah pengaruh pos penakar hujan (km2)
A = Luas daerah aliran (km2)
C = Koefisien pengaliran
D = tinggi curah hujan rerata daerah (mm)
dn = hujan pada pos penakar hujan (mm)
d = tinggi curah hujan rata-rata,
d1, d2 . . . dn = tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2, . . . , n,
I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam).
I
= kemiringan permukaan air sungai
i = Nomor urut data setelah diurut dari besar ke kecil
JK
= jumlah kelas
K
= Variabel reduksi
L = Panjang saluran utama
Ls = Panjang lintasan aliran di dalam saluran/sungai (m)
Log X = Harga rata – rata dari data
Log XT = Variate diekstrapolasikan
n = Angka kekasaranManning
n = Jumlah data
n = banyak pos penakaran.
Sn
= Reduced standard deviation sebagai fungsi dari banyak
data
So = tinggi muka air laut rerata
Sx = Standard Deviasi
t = waktu
tc = waktu konsentrasi
(t0) = Inlet time
(td) = Conduit time
Tk = periode komponen ke k
tn = waktu pengamatan tiap jam
X = Harga rata – rata dari data
XT = Variate yang diekstrapolasikan
X = Harga rata–rata dari data
