Oleh:
REZTU DWI YULIANTO ARI SETIAWAN
105811124717 105811125517
PROGRAM STUDI TEKNIK PENGAIRAN JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2022
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Taknik (ST) Program Studi Teknik Pengairan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar
Disusun dan Diajukan Oleh:
REZTU DWI YULIANTO ARI SETIAWAN
105811124717 105811125517
PROGRAM STUDI TEKNIK PENGAIRAN JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2022
Muhammadiyah Makassar, Jl. Sultan Alauddin No. 256, Makassar Email : 1)reztudwiyulianto9@gmail.com ,2) arisetiawan19031998@gmail.com
ABSTRAK
Banjir merupakan salah satu bencana alam yang sering terjadi di beberapa daerah khususnya di Indonesia, dimana Indonesia mempunyai iklim tropis serta memiliki curah hujan yang tinggi pada musim penghujan dan inilah yang memungkinkan banjir serta peluapan air di sepanjang Daerah Aliran Sungai (DAS). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui titik luapan yang terjadi dikelurahan Pattene sungai Pappa kabupaten Takalar dan untuk mengetahui solusi pengendalian banjir yang tepat pada aliran sungai Pappa.
Dalam penelitian ini menggunakan metode kuantatif. Digunakan pada penelitian ini yaitu : curah hujan, debit banjir, lokasi yang terdampak banjir menggunakan HEC-RAS 6.0. Dari hasil analisis debit banjir rencana untuk sungai Pappa menggunakan metode HSS Nakayasu dapat disimpulkan bahwa debit maksimal untuk setiap kala ulang didapatkan untuk Q2 = 565.20 m3/dtk, untuk Q5 = 660.45 m3/dtk, untuk Q10 = 768.11 m3/dtk, untuk Q25 = 947.00 m3/dtk, untuk Q50= 965.50 m3/dtk, untuk Q100= 1038.34 m3/dtk, untuk Q200 = 1106.73 m3/dtk dan jumlah titik yang meluap pada wilayah percobaan yakni untuk kala ulang 2 tahun sebanyak 11 titik, pada kala ulang 5 tahun sebanyak 31 titik, pada kala ulang 10 tahun sebanyak 49 titik, pada kala ulang 25 tahun sebnayak 69 titik, pada kala ulang 50 tahun sebanyak 70 titik, pada kala ulang 100 tahun sebanyak 77 titik, dan pada kala ulang 200 tahun sebanyak 85 titik. Berdasarkan hasil analisis jumlah titik banjir pada kala ulang 200 tahun lebih banyak dari pada kala ulang 2 tahun.
Kata Kunci : Banjir, HEC-RAS 6.0, sungai
ABSTRACT
Floods are one of the natural disaster that often occur in several areas, especially in Indonesia, where Indonesia has a tropical climate and has high rainfall during the rainy season and this is what allow floods and overflow poibt that occurred in Pattene village of the Pappa river, Takalar district and to find out the appropriate flood control solution in the Pappa river flow. In this study using a quantitave method. Used in this study,namely: ranfall, flood discharge, location affected by flooding using HEC-RAS 6.0. From the analysis of planned flood discharge for the Pappa river Using Nakayasu HSS method, it can be concluded that maximum discharge for each return period is obtained for Q2 = 565.20 m3/s, for Q5 = 660.45 m3/s, for Q10 = 768.11 m3/s, for Q25 = 947.00 m3/s, for Q50 = 965.50 m3/s, for Q100 = 1038.34 m3/s, for Q 200 = 1106.73 m3/s and the number of overflow point in the experimental area is 11 pints for 2-year return period, 5-year there are 31 points, on the 10 year period there are 49 points, on the 25 year period there are 69 points, on the 50 year period there are 70 points, on the 100 year period there are 77 points, on the 200 year period there are 85 points. Based on the results of the analysis, yhe number of the flood points at the 200 year return period was more than 2 year return period
Keywords : Flood, HEC-Ras 6.0, river
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan segala aktivitas dalam merampungkan skripsi yang berjudul : “ANALISIS KAPASITAS PENAMPANG SUNGAI PAPPA MENGGUNAKAN HEC-RAS 6.0” merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan studi untuk program strata satu pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
Berbagai kesulitan dan hambatan dalam penulisan karya ilmiah ini banyak dihadapi penulis, namun berkat bimbingan dan petunjuk serta dorongan dari pihak, baik moral maupun material sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
Olehnya itu dengan segala kerendahan hati penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. H. Ambo Asse, M.Ag. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Makassar.
2. Ibu Dr. Ir. Hj. Nurnawaty, ST., MT., IPM. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Bapak M. Agusalim, ST., MT.. selaku Ketua Program Studi Teknik Pengairan Universitas Muhammadiyah Makassar.
4. Ibu Dr. Ir. Hj. Sukmasari Antaria, M.Si. selaku pembimbing I atas bimbingan, arahan dan masukan dalam proses permuatan proposal ini.
5. Ibu Farida Gaffar , S.T., M.T, IPM. selaku pembimbing II atas segala arahan, bimbingan dan petunjuk dalam proses pembuatan proposal ini.
6. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar, Khususnya pada Program Studi Teknik Pengairan atas jasa- jasanya dalam membimbing penulis.
7. Kepada saudara-saudara Akurasi 2017 dan kakanda senior yang selalu membantu selama menempuh pendidikan.
8. Orang tua, yang selalu mendoakan, mendukung dan menjadi penyemangat untuk menyelesaikan pendidikan serta yang selalu memberikan bantuan materi selama pendidikan.
Akhirnya tiada harapan selain Ridha Allah SWT atas segala jerih paya dan jasa baik kita semua serta limpahan rahmat dan hidayah-Nya senantiasa tetap tercurah kepada kita sekalian, Aamiin.
Makassar, Februari 2021
Penulis
DAFTAR ISI
SAMPUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN... 1
A. Latar Belakang... 1
B. Rumusan Masalah ... 3
C. Tujuan Penelitian ... 4
D. Manfaat Penelitian ... 4
E. Batas Masalah ... 4
F. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
A. Daerah Aliran Sungai (DAS) ... 6
B. Sungai ... 7
C. Banjir ... 12
D. Hidrologi ... 15
1. Curah Hujan Rerata ... 16
2. Curah Hujan Rencana ... 17
a. Distribusi Normal ... 17
b. Distribusi Log Normal ... 18
c. Distrubusi log person type III ... 19
d. Distribusi Gumbel ... 19
3. Intensitas curah hujan ... 21
4. Debit Banjir Rencana ... 22
E. Hidrolika ... 28
F. HEC-RAS ... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 32
A. Lokasi Penelitian ... 32
B. Jenis Penelitian Dan Sumber Data ... 33
1. Jenis Penelitian ... 33
2. Sumber Data... 33
C. Variabel Penelitian ... 34
D. Teknik Pengumpulan Data ... 35
1. Data Geometri ... 35
2. Data Curah Hujan ... 36
E. Prosedur Penelitian ... 36
F. Bagan Alur Penelitian ... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43
A. Analisa Hidrologi ... 43
a) Penentuan Daerah Aliran Sungai ... 43
b) Perhitungan Curah Hujan Rerata Metode Polygon Thiessen ... 44
c) Perhitungan Dispersi ... 47
d) Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson Type III .. 50
e) Perhitungan Distribusi Hujan Jam-jaman ... 52
f) Perhitungan Debit Banjir Rencana HSS Nakayasu ... 54
g) Perhitungan Debit Banjir Rencana HSS ITB-1 ... 62
h) Perhitungan Debit Banjir Rencana HSS Snyder ... 68
B. Analisis Penampang Sungai ... 74
a) Rekap kapasitas penampang sungai terhadap debit banjir ... 75
b) Profil melintang Sungai ... 78
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 80
A. Kesimpulan ... 80
B. Saran ... 80
DAFTAR PUSTAKA ... 82
LAMPIRAN ... 84
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema Daerah Aliran Sungai...7
Gambar 2. Aliran Sungai ...9
Gambar 3. Profil Melintang Penampang Sungai ...10
Gambar 4. Peristiwa Banjir ...12
Gambar 5. Siklus Hidrologi ...16
Gambar 6. Hidrograf satuan – metode Nakayasu ...17
Gambar 7. Hidrograf satuan- metode ITB-1 ...26
Gambar 8. Hidrograf satuan- metode Snyder ...28
Gambar 9. Analisis Kapasitas Penampang Sungai Menggunakan HEC-RAS ...31
Gambar 10. Lokasi Penelitian ...32
Gambar 11. Tampilan Utama Aplikasi HEC-RAS ...37
Gambar 12. Tampilan Pengisian Nama Project Aplikasi HEC-RAS ...37
Gambar 13. Tampilan Pengaturan System Unit Pada Aplikasi HEC-RAS ...38
Gambar 14 .Tampilan Input Data Cross Section Sungai Pada HEC-RAS ...39
Gambar 15. Tampilan Geometri Sungai Pada HEC-RAS ...39
Gambar 16. Tampilan Input Data Debit Banjir Rencana ...40
Gambar 17. Tampilan Analisis Project Pada HEC-RAS ...41
Gambar 18. Proses Run Project Selesai Pada HEC-RAS ...41
Gambar 19.Bagan Alur penelitian ...42
Gambar 20. Peta Daerah Aliran Sungai Pappa ...43
Gambar 21. Grafik HSS Nakayasu DAS Pappa ...59
Gambar 22. Rekap Grafik HSS Nakayasu DAS Pappa ...61
Gambar 23. Grafik HSS ITB-1 DAS Pappa ...66
Gambar 23. Rekap grafik HSS ITB-1 DAS Pappa ...68
Gambar 24. grafik HSS Snyder ...71
Gambar 25. Rekap grafik HSS Snyder ...73
Gambar 26. Tampak Atas Sungai ...74
Gambar 26. Tampilan XYZ Sungai ...74
Gambar 28. Profil Melintang Sungai ...78
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Pengukuran Menggunakan Polygon Thissen ...44
Tabel 2. Perhitungan Hujan Rerata Metode Polygon Thiessen ...45
Tabel 3. Analisis Frekuensi Curah Hujan...47
Tabel 4. Perhitungan Dispersi ...44
Tabel 5. Parameter Uji Statistik Pemilihan Jenis Distribusi ...40
Tabel 6. Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson Type III ...50
Tabel 7. Curah Rencana Metode Log Pearson Type III ...52
Tabel 8. Nilai Distribusi Jam-jaman Metode Mononobe ...53
Tabel 9. Perhitungan Hujan Netto ...53
Tabel 10. Distribusi Curah Hujan Efektif Jam-jaman ... ...54
Tabel 11. Perhitungan Metode Nakayasu ...57
Tabel 12. Tabel Rekap Perhitungan Nakayasu Di Setiao Kala Ulang Tahun ...60
Tabel 13. Tabel perhitungan perhitungan HSS ITB-1...63
Tabel 14. Hasil dari HSS ITB-1 ...64
Tabel 15. Rekap metode HSS ITB-1 ...66
Tabel 16 . Unit hidrograf metode snyder...71
Tabel 17 . Rekap hidrograf metode snyder ...72
Tabel 18 . Rekap debit banjir tiap metode ...73
Tabel 19. Rekap Kapasitas Penampang Sungai Dalam Menampung Debit Banjir Rencana ...75
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Curah Hujan Stasiun Malolo... 84
Lampiran 2. Curah Hujan Stasiun Pappa ... 85
Lampiran 3. Curah Hujan Stasiun Pamukkulu ... 86
Lampiran 4. Curah Hujan Stasiun Jenemarung ... 87
Lampiran 5. Tabel Distribusi Log Person III Untuk Koefisien Kemencengan . 88 Lampiran 6. Profil melintang penampang sungai ... 89
Lampiran 7. Tabular Output Penampang untuk Q2 ... 121
Lampiran 8. Tabular Output Penampang untuk Q5 ... 123
Lampiran 9. Tabular Output Penampang untuk Q10 ... 125
Lampiran 10. Tabular Output Penampang untuk Q25 ... 127
Lampiran 11. Tabular Output Penampang Q50 ... 129
Lampiran 12. Tabular Output Penampang Q100 ... 131
Lampiran 13. Tabular Output Penampang Q200 ... 133
Lampiran 14. Nilai Kekasaran Manning Berdasarkan Dinding Alur Sungai.... 135
Lampiran 15. Koefisien pengaliran (C) ... 136
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sungai merupakan salah satu aliran terbentuk secara alami dipermukaan bumi yang mengalir dari tempat yang lebih tinggi (hulu) ke tempat yang lebih rendah (hilir), dan juga sebagai salah satu sumber air bagi kehidupan yang ada di bumi. Sungai merupakan tempat mengalirnya air secara grafitasi menuju ke tempat yang lebih rendah, Sungai juga merupakan salah satu wadah tempat berkumpulnya air dari suatu kawasan. Apabila aktivitas manusia yang berada di sekitar aliran sungai tidak diimbangi dengan kesadaran melestarikan lingkungan sungai, maka kualitas air sungai akan buruk. Tetapi jika sebaliknya aktivitas manusia diimbangi oleh kesadaran menjaga lingkungan sungai, maka kualitas air sungai akan relatif baik.
Salah satu masalah yang sering terjadi di sungai ialah banjir. Banjir yang terjadi di setiap wilayah ada berbagai faktor salah satunya akibat curah hujan yang tinggi yang mengakibatkan kapasitas penampang sungai tidak cukup dan mengakibatkan air melimpas. Ada juga kondisi air meluap dari sungai dikarenakan ada sedimen yang terdapat didalam sungai yang mengakibatkan kapasitas dari penampang sungai tersebut berkurang.
Debit banjir rancangan memiliki arti yang sangat penting dalam perencanaan bangunan hidraulik. Apabila pada daerah tersebut tidak terdapat alat pencatat debit
maka banjir rancangan dapat ditentukan dengan menggunakan data hujan yang terdapat pada daerah tersebut (Pariartha, 2013).
Pengendalian banjir perlu dilakukan untuk menurunkan tingkat resiko kerugian baik harta benda maupun kerugian jiwa. Pengendalian banjir dapat dilakukan dengan upaya-upaya secara struktural maupun non-struktural. Upaya secara struktural dapat berupa tindakan normalisasi sungai, pembangunan waduk pengendalian banjir, dan lain-lain. (Gustav Gunawan, Besperi, Lisa Purnama; 2010)
Hidrograf satuan sintetis (HSS) adalah salah satu perhitungan debit puncak yang menggunakan karakteristik DAS sebagai parameternya. Terdapat banyak model HSS yang telah dikembangkan untuk mengatasi ketersediaan data di wilayah-wilayah yang akan dikaji. HSS Nakayasu merupakan salah satu metode yang sering digunakan.
HSS Nakayasu dikembangkan berdasarkan beberapa seungai di Jepang (Soemarno,1987)
Hydraulic Engineering Center-River Analysis System atau HEC-RAS merupakan program yang didesain untuk memodelkan aliran disungai, program River Analysis System (RAS), yang dibuat oleh Hydraulic Engineering Center (HEC) yang merupakan suatu devisi di dalam institute for water resources (IWR) di bawah US Army Corps of Engineering (USACE). HEC-RAS merupakan model suatu satu dimensi aliran permanen maupun tak permanen (stedy and unstedy one-dimensional flow model) (Istiarto, 2014). Dengan menggunakan HEC-RAS kita bisa menjalankan
simulasi hidraulika pada saluran hingga sungai dengan menggukan data debit banjir yang ada di wilayah yang akan di uji.
Sungai Pappa yang berada Kabupaten Takalar sering mengalami banjir terutama di musim penghujan yang mengakibatkan banyak kerusakan di wilayah sekitar. Hal tersebut mengakibatkan terganggunya aktivitas masyarakat dan paling parahnya adalah adanya korban jiwa dari banjir tersebut. Maka dari itu perlu diadakan penelitian mengenai kapasitas penampang Sungai Pappa untuk melakukan normalisasi sungai bila diperlukan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya luapan di sungai tersebut.
Berdasarkan permasalahan tersebut, kami akan melakukan penelitian dengan judul “Analisis Kapasitas Penampang Sungai Pappa Dengan Menggunakan HEC-RAS 6.0” untuk mengetahui kemungkinan terjadi pada sungai dan lokasi yang mengalami kondisi banjir. Sehingga dapat dilakukan penanggulangan dini untuk mencegah dampak yang terjadi ketika banjir.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
1. Berapa besar debit banjir rencana menggunakan HSS Nakayasu, HSS Snyder, HSS ITB-1 pada Sungai Pappa?
2. Berapa besar kapasitas penampang Sungai Pappa menggunakan software HEC- RAS?
C. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk menganalisis debit banjir rencana yang ada di Sungai Pappa.
2. Untuk mengetahui kapasitas penampang Sungai Pappa.
D. Manfaat Penelitian
Dengan melakukan penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dan bahan bacaan yang melakukan penelitian yang berhubungan dengan analisis penampang sungai khususnya pada sungai Pappa.
E. Batasan Masalah
Agar tujuan penulisan ini mencapai sasaran yang diinginkan dan terarah, maka diberikan batasan-batasan masalah, diantaranya sebagai berikut:
1. Penelitian ini dilakukan di Sungai Pappa.
2. Menggunakan software HEC-RAS 6.0.
3. Menggunakan data stasiun curah hujan yaitu stasiun CH Malolo, stasiun CH Pappa, stasiun CH Pamukkulu, stasiun CH Jenemarung.
4. Data geometri Sungai Pappa.
5. Data curah hujan yang digunakan selama 20 tahun terakhir.
6. Perhitungan curah hujan rerata 7. Perhitungan curah hujan rancana.
8. Perhitungan debit banjir rencana menggunakan metode HSS Nakayasu, HSS Snyder, HSS ITB-1.
9. Analisis penampang sungai menggunakan HEC-RAS.
F. Sistematika Penulisan
Bab I PENDAHULUAN, pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
Bab II KAJIAN PUSTAKA, pada bab ini berisi tentang teori-teori yang berhubungan dengan permasalaha yang akan dianalisis, meliputi teori tentang DAS, sungai, banjir, hidrologi, hidrolika, HEC-RAS.
Bab III METODOE PENELITIAN, pada bab ini menjelaskan tentang metode penelitian yang mencakup lokasi penelitian, jenis penelitian, variabel penelitian, teknik pengumpulan data, prosedur penelitian serta bagan alir penelitian.
Bab IV HASIL DAN PEMBAHASAN, pada bab ini menjelaskan mengenai hasil penlitian analisis debit banjir puncak dan kapasitas penampang Sungai Pappa.
Bab V KESIMPULAN DAN SARAN, pada bab ini menjelaskan tentang kesimpulan hasil analisis dan berbagai saran dari penulis untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah Aliran Sungai (DAS) secara umum didefinisikan sebagai suatu hamparan wilayah atau kawasan yang dibatasi oleh pembatas topografi (punggung bukit) yang menerima, mengumpulkan air hujan, sedimen dan unsur hara serta mengalirkan melalui anak-anak sungai dan keluar pada sungai utama ke laut atau ke danau.
Menurut Asdak (1995), Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah daerah yang dibatasi punggung-punggung gunung dimana air hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan ditampung oleh punggung gunung dan dialirkan melalui sungai kecil ke sungai utama.
Daerah Aliran Sungai (DAS) biasanya dibagi menjadi daerah hulu, tengah, dan hilir. Daerah hulu merupakan daerah konservasi dengan percepatan drainase lebih tinggi dan berada pada kemiringan lebih besar (>15%), bukan merupakan daerah banjir karena pengaturan pemakaian air ditentukan oleh pola drainase. Daerah hilir merupakan daerah dengan kemiringan lereng kecil sampai sangat kecil (<8%), pengaturan pemakaian air ditentukan oleh bangunan irigasi. Daerah tengah DAS merupakan darah transisi dari dua keadaan DAS yang berbeda tersebut di atas (Asdak, 2010).
Gambar 1. Skema Daerah Aliran Sungai , Sumber : (Wordpress.com) Karena air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah sepanjang lereng maka garis batas sebuah DAS adalah punggung bukit sekeliling sebuah sungai. Garis batas DAS tersebut merupakan garis khayal yang tidak bisa dilihat, tetapi dapat digambarkan pada peta. Batas DAS kebanyakan tidak sama dengan batas wilayah administrasi. Akibatnya sebuah DAS bisa berada pada lebih dari satu wilayah administrasi.
B. Sungai
Sungai adalah aliran air di permukaan yang besar dan berbentuk memanjang yang mengalir secara terus-menerus dari hulu (sumber) menuju hilir (muara).Sungai merupakan tempat mengalirnya air secara grafitasi menuju ke tempat yang lebih
rendah, Sungai juga merupakan salah satu wadah tempat berkumpulnya air dari suatu kawasan. Apabila aktivitas manusia yang berada di sekitar aliran sungai tidak diimbangi dengan kesadaran melestarikan lingkungan sungai, maka kualitas air sungai akan buruk. Tetapi jika sebaliknya aktivitas manusia diimbangi oleh kesadaran menjaga lingkungan sungai, maka kualitas air sungai akan relatif baik.
Arah aliran sungai sesuai dengan sifat air mulai dari tempat yang tinggi ke tempat rendah. Sungai bermula dari gunung atau dataran tinggi menuju ke danau atau lautan.
Pada beberapa kasus, sebuah sungai secara sederhana mengalir meresap ke dalam tanah sebelum menemukan badan air lainnya. Melalui sungai merupakan cara yang biasa bagi air hujan yang turun di daratan untuk mengalir ke laut atau tampungan air yang besar seperti danau. Sungai terdiri dari beberapa bagian, bermula dari mata air yang mengalir ke anak sungai. Beberapa anak sungai akan bergabung untuk membentuk sungai utama. Aliran air biasanya berbatasan dengan saluran dengan dasar dan tebing di sebelah kiri dan kanan. Pengujung sungai di mana sungai bertemu laut dikenali sebagai muara sungai.
Sungai merupakan salah satu bagian dari siklus hidrologi. Air dalam sungai umumnya terkumpul dari presipitasi, seperti hujan, embun, mata air, limpasan bawah tanah, dan di beberapa negara tertentu juga berasal dari lelehan es/salju.
Selain air, sungai juga mengalirkan sedimen dan polutan. (wikipedia.com)
Gambar 2. Aliran Sungai, Sumber : (Nasional.Okezone.com) Kapasitas Sungai
a) Pengertian Kapasitas
Menurut KBBI Kapasitas adalah ruang yang tersedia dan daya tampung. Secara umum kapasitas berarti jumlah maksium output fisik yang dapat disimpan atau di tampung oleh suatu wadah atau tempat.
b) Kapasitas Tampungan Sungai
Kapasitas tampungan sungai merupakan kemampuan sungai untuk mengalirkan aliran air. Apabila kapasitas tampungan sungai tidak mampu lagi mengalirkan debit air, maka akan terjadi luapan pada sungai dan menyebabkan genangan pada daerah bantaran banjir. Pengurangan kapasitas tampungan sungai
dapat disebabkan oleh pengendapan yang berasal dari erosi tanggul sungai yang berlebihan dan sedimentasi di sungai tersebut (Kodoatie dan Sugiyanto, 2002:78).
Analisis kapasitas tampungan sungai diperlukan untuk mengidentifikasi apakah dimensi penampang sungai yang mampu mengalirkan debit banjir rencana.
Kapasitas tampungan sungai dianalisis dengan menggunakan software HEC-RAS.
Gambar 3. Profil Melintang Penampang Sungai, Sumber : (Slideplayer.info) c) Peningkatan Kapasitas Sungai
Peningkatan kapasitas sungai (River improvement) dilakukan terutama berkaitan erat dengan pengendalian banjir, yang merupakan usaha untuk memperbesar kapasitas pengaliran sungai. Hal ini dimaksud untuk menampung debit banjir yang terjadi untuk dialirkan ke hilir atau laut, sehingga tidak terjadi limpasan. Pekerjaan ini pada dasarnya dapat meliputi kegiatan anatara lain:
1) Perbaikan bentuk penampang melintang.
2) Mengatur penampang memanjang sungai.
3) Menurunkan angka kekasaran dinding alur sungai.
4) Melakukan sudetan pada alur sungai meander.
5) Melakukan rekonstruksi bangunan di sepanjang sungai yang tidak sesuai dan mengganggu pengaliran banjir.
6) Menstabilkan alur sungai.
7) Pembuatan tanggul banjir.
System pengerukan alur saluran bertujuan untuk memperbesar kapasitas tampungan sungai dan memperlancar aliran sungai. Analisis yang harus diperhitungkan adalah analisis hidrologi, analisis hidraulika dan analisis sedimentasi. Analisis perhitungan perlu dilakukan dengan cermat mengingat kembalinya sungai ke bentuk semula sangat besar. Pengerukan juga kegiatan- kegiatan melebarkan sungai, mengarahkan alur sungai dan memperdalam sungai.
Untuk mengarahkan sungai dan melebarkan penampangnya sering diperlukan pembebasan lahan. Oleh karena itu dalam kajiannya harus juga memperhitungkan aspek ekonomi (ganti rugi) dan aspek sosial terutama bagi masyarakat atau stake holders lainnya yang merasa dirugikan akibat lahannya berkurang.
Hal-hal penting dalam river improvement diantaranya adalah:
1) Perencanaan penampang melintang sungai, 2) Hidrologi dan hidraulika banjir,
3) Elevasi, talut dan lebar tanggul,
4) Stabilitas terhadap erosi dan longsoran,
5) Perkuatan tebing sungai (revetment),
6) Efek pengaruh back water akibat bangunan dan pasang surut.
C. Banjir
Suatu definisi banjir menurut suripin (2004) adalah suatu kondisi dimana tidak tertampungnya air dalam saluran pembuang (palung sungai) atau terhambatnya aliran air di dalam saluran pembuang, sehingga meluang menggenangi daerah (dataran banjir) sekitarnya. Banjir dapat disebabkan karena beberapa hal seperti tingginya curah hujan diwilayah tersebut, penampang dari saluran atau saluran tidak dapat menampang debit air yang ada, banyaknya sedimen yang tertampung didalam sungai atau saluran sehingga mengurangi kapasitas dari sungai atau saluran tersebut.
Gambar 4. Peristiwa Banjir, Sumber : (Tribunnews.com)
Perisriwa banjir yang terjadi tentunya bermacam-macam tergantung pada penyebabnya. Oleh karena itu, terjadinya banjir dilihat dari penyebabnya terbagi menjadi beberapa jenis, antara lain:
1) Banjir Air
Banjir air merupakan banjir yang sering sekali terjadi saat ini. Penyebab dari banjir ini adalah kondisi air yang meluap di beberapa tempat, seperti sungai, danau maupun selokan. Meluapnya ai dari tempat-tempat tersebut yang biasanya menjadi tempat penampungan dan sirkulasinya membuat daratan yang ada di sekitarnya akan tergenang air. Banjir ini niasanya terjadi karena hujan yang begitu lama sehingga sungai, danau maupun selokan tidak lagi cukup untuk menampung semua air hujan tersebut.
2) Banjir (Cileuncang)
Banjir ini hampir sama dengan banjir air. Tetapi banjir cileuncang ini terjadi karena hujan yang deras dengan debit/aliran air yang begitu besar.sedemikian sehingga air hujan yang sangat banyak ini tidak mampu mengalir melalui saluran air (drainase) sehingga air pun meluap dan menggenangi daratan.
3) Banjir Rob (Laut Pasang)
Banjir laut pasang atau dikenal dengan sebutan banjir rob merupakan jenis banjir yang disebabkan oleh naiknya atau pasangnya air laut sehingga menuju ke daratan sekitarnya. Banjir jenis ini biasanya sering menimpa permukiman bahkan kota-kota yang berada di pinggir laut, seperti daerah Muara Baru di Ibukota Jakarta.
Terjaadinya air pasang ini di laut akan menahan aliran air sungai yang seharusnya menuju ke laut. Karena tumpukan air sungai tersebutlah yang menyebabkan tanggul jebol dan air menggenangi daratan.
4) Banjir Bandang
Banjir bandang merupakan banjir yang tidak hanya membawa air saja tapi material-material lainnya seperti sampah dan lumpur. Biasanya banjir ini disebabkan karena bendungan air yang jebol. Sehingga banjir ini memiliki tingkat bahaya yang lebih tinggi daripada banjir air. Bukan hanya karena mengangkut material-material lain di dalamnya yang tidak memungkinkan manusia berenang dengan mudah, tetapi juga arus air yang terdakang sangat deras.
5) Banjir Lahar
Banjir lahar merupakan jenis banjir yang disebabkan oleh lahar gunung berapi yang masih aktif saat mengalami erupsi atau meletus. Dari proses erupsi inilah nantinya gunung akan mengeluarkan lahar dingin yang akan menyebar ke lingkungan sekitarnya. Air dalam sungai akan mengalami pendangkalan sehingga juga akan ikut meluap merendam daratan.
6) Banjir Lumpur
Banjir ini merupakan jenis banjir yang disebabkan oleh lumpur. Salah satu contoh identic yang masih terjadi sampai saat ini adalah banjir lumpur Lapindo di Sidoarjo, Jawa Timur. Banjir lumpur ini hampir menyerupai banjir bandang, tetapi lebih disebabkan Karen keluarnya lumpur dari dalam bumi yang kemudian menggenangi daratan. Tentu lumpur yang keluar dari dalam bumi tersebut berbeda dengan lumpur-lumpur yang ada di permukaan. Hal ini bisa dianalisa dari kandungan yang dimilikinya, seperti gas-gas kimia yang berbahaya.
D. Hidrologi
hidrologi berhubungan dengan air yang ada di bumi, baik sifat air, penyebarannya dan pengaruhnya terhadap lingkungan sekitarnya. Ilmu itu berhubungan dengan berbagai bentuk kelengasan yang ada, dan beralihnya wujud zat cair, zat padat dan bentuk gas itu di udara dan di lapisan permukaan daratan.
Ilmu itu pun lautan sumbernya dan kumpulan semua air yang memberi hidup di planet ini (E.M. Wilson, 1993).
Di dalam hidrologi, salah satu aspek analisis yang diharapkan untuk menunjang perencanaan bangunan hidrolik adalah ketepatan besaran-besaran rancangan, baik hujan, banjir maupun unsur hidrologi lainnya. Hal ini merupakan salah satu masalah yang cukup rumit karena disuatu pihak di tuntut hasil yang memadai, namun di pihak lain sarana yang diperlukan untuk itu sering tidak memadai.
Siklus air atau lebih dikenal sebagai siklus hidrologi adalah gerak air tanpa henti dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer melalui proses kondensasi, presipitasi, evaporasi, dan transpirasi. Sikluas hidrologi dapat juga juga berarti lebih sederhana yaitu peredaran air dari laut ke atmosfer melalui penguapan, kemudian akan jatuh pada permukaan bumi dalam bentuk hujan, yang mengalir didalam tanah dan di atas permukaan tanah sebagai sungai yang menuju ke laut.
Gambar 5. Siklus Hidrologi, Sumber : (Cerdika.com) 1. Curah Hujan Rerata
Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Curah hujan 1 mm artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi 1 mm atau tertampung air sebanyak satu liter. Dalam perhitungan curah hujan rata - rata wilayah Daerah Aliran Sungai (DAS) ada tiga metode yaitu metode rata - rata aljabar, metode poligon thiessen, dan metode isohyet.
Dalam penelitian ini digunakan metode polygon thiessen.
Metode Polygon Thiessen
Apabila tidak stasiun pencatat dengan jarak 10 – 20 km, maka digunakan stasiun hujan dengan jarak kurang dari 50 km, dengan syarat minimal 3 stasiun hujan. Dalam kasus ini, hujan rerata kawasan dapat dicari dengan metode Polygon Thiessen. Metode ini memperkirakan luas wilayah yang diwakili oleh
masing – masing stasiun, tinggi curah hujan dan jumlah stasiun. Metode polygon thiessen dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝑅 = 𝐴1𝑅1+𝐴2𝑅2+⋯+𝐴𝑛𝑅𝑛
𝐴1+𝐴2+⋯+𝐴𝑛 ...
(1)
𝑹̅ = 𝑪𝟏𝑹𝟏+ 𝑪𝟐𝑹𝟐 + … + 𝑪𝒏𝑹𝒏 ... ( 2 ) C = Koefisien Thiessen = 𝐀
𝑨𝟏+𝑨𝟐 + … +𝑨𝒏 ... ( 3 ) Dengan:
R = Curah hujan maksimum rata - rata (mm) R1, R2,…Rn = Curah hujan pada stasiun 1, 2, …., n (mm) A1, A2,…An = Luas daerah pada polygon 1, 2, …., n (km2)
Nilai perbandingan antara luas polygon yang mewakili setiap stasiun terhadap luas total Daerah Aliran Sungai (DAS) tersebut disebut sebagai faktor bobot thiessen untuk stasiun tersebut. Dengan demikian cara ini dipandang lebih baik dari cara metode rata-rata aljabar karena telah memperhitungkan pengaruh letak penyebaran stasiun penakar hujan.
2. Curah Hujan Rencana
distribusi probabilitas adalah suatu distribusi yang menggambarkan peluang dari sekumpulan variant sebagai pengganti frekuensinya. Ada beberapa fungsi distribusi yang dapat digunakan antara lain :
1. Distribusi normal
Distribusi normal atau kurva normal disebut disebut pula distribusi Gauss.unuk analisa frekuensi curah hujan mengunakan metode Distribusi Normal, dengan persamaan sebagai berikut (Soewarno, 1995):
𝑋𝑇 = 𝑋̅ + 𝐾𝑇 𝑥 𝑆 ... (4) Dimana:
𝑋𝑇 = Variabel yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun
X = Harga rata-rata dari data K = Variabel Reduksi 𝑆𝑥 = Standar Deviasi 2. Distribusi log normal
Untuk analisa frekuensi curah hujan menggunakan metode Distribusi Log Normal, dengan persamaan Sebagai berikut (Soewarno, 1995):
log 𝑥 = √log 𝑥 + 𝐾𝑇 𝑥 𝑆𝑙𝑜𝑔 ... (5) Dimana:
Log XT = Variabel yang diekstrapolasikan, yaitu bsarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun
Log X = Harga rata-rata dari data
𝐾𝑇 = Variabel Reduksi S log X = Standar Deviasi
3. Distribusi log pearson III
Merupakan hasil transformasi dari distribusi pearson type III dengan menggantikan varian menjadi nilai logaritmik
log 𝑥 = √log 𝑥 + 𝐾𝑇 𝑥 𝑆log 𝑋 ... (6) Dimana:
Log XT = Variabel yang diekstrapolasikan, yaitu bsarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun
Log X = Harga rata-rata dari data 𝐾𝑇 = Variabel Reduksi
S log X = Standar Deviasi 4. Distribusi gumbel
Distribusi gumbel atau disebut juga distribusi ekstrem tipe I 𝑋 = 𝑋̅ + 𝑠
𝑠𝑛 (𝑌 − 𝑌𝑛) ... (7) Dimana:
Xt = Besarnya debit rencana untuk periode ulang T X = Harga rata-rata dari debit
S = simpangan baku data debit
Yn = Reduced mean sebagai fungsi dari banyak n data
Yt = Reduced variate sebagai fungsi dari banyak periode ulang T tahun Sn = Reduced standard deviasi sebagai fungsi dari banyaknya n data Parameter statistik yang digunakan dalam hidrologi yaitu :
Rata-rata Hitung
Merupakan nilai rata-rata dari sekumpulan data 𝑋̅ =1
𝑛 ∑𝑛𝑖=1𝑋𝑖 ... (8)
Simpangan Baku
Umumnya paling banyak digunakan adalah deviasi standar.
Apabila penyebaran data sangat besar terhadap nilai rata-rata nilai S akan besar, tetapi apabila penyebaran data sangat kecil terhadap rata- rata maka S akan kecil.
𝑆 = √∑𝑛𝑖=1(𝑋𝑖− 𝑋̅)2
(𝑛−1) ... (9)
Koefisien Skewness
Pengukuran kemencengan adalah mengukur seberapa besar kurva frekuensi dari suatu distribusi tidak simetris atau menceng.
𝐶𝑣 = 𝑛
(𝑛−1)(𝑛−2).𝑆3∑𝑛𝑖−1(𝑋𝑖− 𝑋̅)3 ... (10)
Koefisien Variasi
Merupakan nilai perbandingan antara deviasi standar dengan nilai rata-rata hitung dari suatu distribusi
𝐶𝑣 = 𝑠
𝑥 ... (11)
Koefisien Kurtosis
Hal yang dimaksudkan untuk mengukur kemencengan dari bentuk kurva distribusi, yang umunya dibandingkan dengan distribusi normal.
𝐶𝑘 = 𝑛2
(𝑛−1)(𝑛−2)(𝑛−3).𝑆4∑𝑛𝑖=1(𝑋𝑖− 𝑋̅)4 ... (12) Pemilihan tipe distribusi
Tipe distribusi Normal (Cs ≈ 0 ; Ck ≈ 3) Tipe distribusi Log Normal (Cs ≈ 3Cv) Tipe distribusi Gumbel (Cs ≈ 1,139; Ck ≈ 5,4)
Bila ketiga sebaran diatas tidak memenuhi kriteria, kemungkinan tipe sebaran yang cocok adalah Tipe distribusi Log Pearson Type III.
3. Intensitas Curah Hujan
Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada suatu kurun waktu air hujan terkonsentrasi (Wesli,2008). Dalam perhitungan intansitas curah hujan ada beberapa metode diantaranya mononobe, ishiguro, sherman, talbot. Dalam penelitian ini digunakan metode mononobe. Rumus mononobe :
I = 𝑅
24 (24
𝑡)2⁄3 ... (13) Keterangan :
I = intensitas curah hujan (mm/jam) t = waktu curah hujan (jam)
R24 = curah hujan maksimum dalam 24 jam (jam) 4. Debit Banjir Rancangan
Debit banjir rancangan adalah debit maksimum pada suatu aliran sungai dengan periode ulang tertentu. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menghitung debit banjir rancangan. Dalam penelitian ini digunakan metode empiris yaitu hidrograf satuan yang digunakan untuk menghitung besarnya debit banjir. Dalam penelitian ini digunakan metode HSS nakayasu, HSS ITB-1, dan HSS Snyder.
HSS Nakayasu merupakan salah satu metode dalam perhitungan debit banjir rencana.Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Rumus waktu naik : 𝑄𝑡 = 𝑄𝑝 𝑥 (𝑡
𝑇𝑝)2,4 ... (14) Rumus waktu turun 1 :
𝑄𝑡 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑥 0,3(
𝑡−𝑇𝑝 𝑇 0,3)
... (15) Rumus waktu turun 2 :
𝑄𝑡 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑥 0,3(𝑡−𝑇𝑝+0,5 𝑇 0,3 1,5 𝑇 0,3 )
... (16) Rumus waktu turun 3 :
𝑄𝑡 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑥 0,3(
𝑡−𝑇𝑝+1,5 𝑇 0,3 2 𝑇 0,3 )
... (17)
Gambar 6. Hidrograf satuan – metode Nakayasu Sumber : (google.com)
Perhitungan debit banjir rencana metode HSS ITB-1
Untuk menganalisis hidrograf satuan pada suatu DAS dengan cara ITB perlu diketahui beberapa komponen penting pembentuk hidrograf satuan sintesis yaitu :
a. Tinggi dan durasi hujan satuan
Tinggi hujan satuan yang umum digunakan adalah 1 inchi atau 1 mm.
durasi hujan umumnya diambil Tr = 1 jam, namun dapat dipilih durasi lain asalkan dinyatakan dalam satuan jam (misal 0.5 jam atau 30 menit =
½ jam). Jika durasi data hujan semula dinyatakan dalam 1 jam, jika diingikan melakukan perhitungan dalam interval 0.5 jam, maka tinggi hujan setiap jam harus dibagi 2 dan didistribusikan dalam interval 0.5 jam.
b. waktu puncak (Tp) dan waktu dasar (Tb) 1) time lag (𝑇𝐿)
Rumus standard untuk time lag yang digunakan adalah penyederhanaan dari rumus syder sebagai berikut :
𝑇𝐿 = 𝐶𝑡 0.81225 𝐿0.6 ... (18) Dimana : 𝑇𝐿 = time lag (jam)
𝐶𝑡 = koefisien waktu (untuk proses kalibrasi ) L = panjang sungai (Km)
2) waktu puncak (Tp)
waktu puncak Tp didefinisikan sebagai berikut :
𝑇𝑝 = 𝑇𝐿+ 0.5 𝑇𝑟 ... (19) Dimana : Tp = waktu puncak (jam)
𝑇𝐿 = time lag (jam)
Tr = satuan durasi hujan (jam) 3) waktu dasar (Tb)
Untuk DAS kecil (A < 2 km2), menurut SCS harga Tb dihitung dengan : Tb 83 Tp... (20) Untuk DAS berukuran sedang dan besar harga secara teoritis Tb dapat berharga tak berhingga (sama dengan cara Nakayasu), namun prakteknya Tb dapat dibatasi sampai lengkung turun mendekati nol, atau dapat juga menggunakan harga berikut Tb = (10 s/d 20)*Tp
c. bentuk dasar hidrograf
Prosedur umum yang diusulkan dapat mengadopsiberbagai bentuk dasar HSS yang akan digunakan.Beberapa bentuk HSS yang dapat digunakan antaralain adalah SCS Triangular, SCS Cuvilinear, USGSNationwide SUH, Delmarvara, Fungsi Gamma dan.lain-lain.Selain itu kami telah
mengembangkan dua bentu kdasar HSS yang
dapat.digunakan.yaitu.bentuk.HSS.ITB-1.dan.HSS.IT2.sebagai.berikut.:
a. HSS ITB-1 memiliki persamaan lengkung naik dan lengkung turun seluruhnya yang dinyatakandengan satu persamaan yang sama yaitu:
𝑞(𝑡) = exp {2 − 𝑡 −1
𝑡}𝑎𝐶𝑝 ... (21) b. HSS ITB-2 memiliki persamaan lengkung naik dan lengkung turun yang dinyatakan dengan dua persamaan yang berbeda yaitu 1. Lengkung naik (0 t 1) :
𝑞(𝑡) = 𝑡𝑎 ... (22) 2. Lengkung turun (t > 1 s/d ∞) :
𝑞(𝑡) = exp{1 − 𝑡𝛽 𝐶𝑝} ... (23) dimana t = T/Tp dan q = Q/Qp masing-masing adalah waktu dan debit yang telah dinormalkan sehingga t=T/ Tp berharga antara 0 dan 1, sedang q = Q/Qp. Berharga antara 0 dan ∞ (atau antara 0 dan 10 jika harga Tb/
Tp=10).
Gambar 7. Hidrograf satuan – metode ITB-1 Sumber : (google.com)
Perhitungan debit banjir metode HSS Snyder
Dalam permulaan tahun 1938, F. F. Snyder dari Amerika Serikat, telah mengembangkan rumus empiris dengan koefisien-koefisien empiris yang menghubungkan unsur-unsur hidrograf satuan dengan karakteristik daerah pengaliran. Unsur-unsur hidrograf tersebut dihubungkan dengan
A = Luas daerah pengaliran (km²) L = panjang aliran utama (km) LC = jarak antara titik berat daerah
pengaliran dengan pelepasan (outlet) yang diukur sepanjang aliran utama.
Dengan unsu unsur tersebut Snyder membuat rumus-rumusnya sebagai berikut:
𝑡𝑝 = 𝐶𝑡 (𝐿. 𝐿𝑐)^0.3 ... (24) 𝑡𝑟 = 𝑇𝑝/5.5 ... (25) 𝑄𝑝 = 2.78 𝐶𝑝. 𝐴/𝑡𝑝 ... (26)
0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000 7.0000 8.0000
0.00 6.00 12.00 18.00 24.00
Debit Unit ( m3/det)
Waktu ( Jam )
𝑇𝑏 = 72 + 3𝑡 𝑝 ... (27) Koefisien-koefisien Ct dan CP harus ditentukan secara empiris, karena besarnya berubah-ubah antara daerah yang satu dengan daerah yang lain.
Besarnya Ct = 0,75 – 3,00 sedangkan CP = 0,90 – 1,40. Lamanya hujan efektif tr '= tp /5,5 dimana tr diasumsi 1 jam.
Jika tr’ > tr (asumsi), dilakukan koreksi terhadap tp
𝑡𝑝′= 𝑡𝑝 + 0.25 (𝑡𝑟 − 𝑡𝑟′) ... (28) Maka :
𝑇𝑝 = 𝑡𝑝′+ 𝑡𝑟/2... (29) Jika tr’ < tr (asumsi), maka :
𝑇𝑝 = 𝑡𝑝 + 𝑡𝑟/2 ... (30) Menentukan grafik hubungan antara Qp dan t (UH) berdasarkan persamaan Alexseyev sebagai berikut:
Q = Y. Qp ... (32) Dimana :
𝑌 = 10−𝑎(1−𝑋)2𝑥 ... (33) X = t/Tr ... (34) a = 1.32 λ^2 + 0.15 λ + 0.045 ... (35) λ = (Qp. Tr)/(h.A) ... (36)
setelah λ dan a dihitung, maka nilai y untuk masing-masing x dapat dihitung (dengan membuat tabel), dari nilai-nilai tersebut diperoleh :
t = x. Tp dan Q = y.Qp, selanjutnya dibuat grafik hidrograf satuan.
Gambar 8. Hidrograf satuan – metode Snyder Sumber : (google.com)
E. Hidrolika
Hidrolika merupakan suatu topik dalam ilmu terapan dan teknik yang berurusan dengan sifat-sifat mekanis fluida, yang mempelajari perilaku dari aliran air secara mikra maupun makro. Analisis hirolika sungai dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas alur sungai pada kondisi sekarang terhadap banjir rencana dan profil muka air banjir sepanjang alur yang di tinjau. Salah satu hasil perhitungan kapasitas alur adalah nilai kapasitas sungai. Salah satu pendekatan dalam perhitungan hidraulik sungai adalah dengan menggunakan rumus Manning yang menganggap aliran sungai adalah tetap sebagai berikut :
Analisis Hidrolika sungai dimaksudkan untuk menganalisis profil muka air banjir di sungai dengan berbagai kala ulang dari debit rencana. Dalam analisis
hidrolika akan dianalisa seberapa jauh pengaruh pengendalian banjir yang terjadi.
Untuk mendukung analisis hidrolika sungai maka dilakukan pengukuran topografi disepanjang sungai yang bersangkutan, yaitu pengukuran situasi, penampang memanjang dan melintang. Perhitungan hidrolika sungai, penelusuran aliran puncak dilakukan dengan kriteria bahwa : Hidrograf aliran masuk untuk setiap sungai (lateral in flow) menggunakan hirdograf banjir dengan beberapa kala ulang, selanjutnya dianalisa pengaruh banjirnya.
Tahapan kegiatan yang dilakukan untuk analisa hidrolika sebagai berikut : a. Penyiapan Skematik Sungai
b. Input data Geometri Sungai (Melintang dan memanjang)]
c. Input data Debit aliran Sungai (Flow data) d. Perhitungan elevasi muka air banjir
Data-data yang dibutuhkan adalah sebagai berikut :
a. Data koordinat as sungai atau tebing sungai yang ditinjau untuk menyusun skema sungai.
b. Posisi titik-titik percabangan sungai dan lokasi jembatan.
c. Data potongan memanjang sungai yang meliputi :jarak memanjang pada as, tebing kiri dan tebing kanan, elevasi dasar.
d. Data cross section sungai yang diambil dari hasil pengukuran topografi sungai.
e. Posisi batas patung sungai (tebing kiri dan tebing kanan) pada data cross section.
f. Angka kekasaran Manning (n) pada palung sungai dan bantaran sungai.
F. HEC-RAS
Hydraulic Engineering Center-River Analysis System atau HEC-RAS merupakan program yang didesain untuk memodelkan aliran disungai, program River Analysis System (RAS), yang dibuat oleh Hydraulic Engineering Center (HEC) yang merupakan suatu devisi di dalam institute for water resources (IWR) di bawah US Army Corps of Engineering (USACE). HEC-RAS merupakan model suatu satu dimensi aliran permanen maupun tak permanen (stedy and unstedy one- dimensional flow model) (Istiarto, 2014). HEC-RAS juga mampu memperhitungkan penampang muka air aliran subkritis dan superkrikis. Sistem ini mengandung 4 komponen analisis hidrolik satu dimensi, yaitu perhitungan penampang muka air aliran tetap (steady flow), aliran tidak tetap (unsteady flow), perhitungan transportasi sedimen, dan kualitas air.
Dalam bagian ini HEC-RAS memodelkan suatu sungai dengan aliran steady berubah lambat laun. System ini dapat mensimulasikan aliran pada seluruh jaringan saluran ataupun pada saluran tunggal tanpa percabangan, baik itu aliran kritis, subkritis, ataupun campuran sehingga didapat profil muka air yang diinginkan.
Konsep adsar dari perhitungan adalah menggunakan persamaan energi dan persamaan momentum. Kehilangan energi juga di perhitungkan dalam simulasi ini
dengan menggunakan prinsip gesekan pada saluran, belokan serta perubahan penampang, baik akibat adanya jembatan, gorong-gorong ataupun bndung pada saluran atau sungai yang ditinjau.
Pada system permodelan ini, HEC-RAS mensimulasikan aliran unsteady pada jaringan saluran terbuka. Awalnya aliran unsteady hanya di disain untuk memodelkan aliran subkritis, tetapi versi terbaru dari HEC-RAS yaitu versi 6.0 dapat juga untuk memodelkan aliran superkritis, kritis, subkritis ataupun campuran, srta loncatan hidrolik. Selain itu penghitungan kehilangan energi pada gesekan saluran, belokan serta perubahan penampang juga di perhitungkan.
Gambar 9. Analisis Kapasitas Penampang Sungai Menggunakan HEC-RAS Sumber : (ntmeng.com)
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Lokasi Penelitian
Penelitian yang akan kami kerjakan berada di Daerah Aliran Sungai (DAS) di Kecamatan Patene Kabupaten Takalar tepatnya di aliran Sungai Pappa yang terdapat pada koordinat 5°25'41"S 119°27'39"E dan mengikuti alur sungai hingga titik 5°24'41"S 119°28'06"E. Panjang dari lokasi penelitian adalah 2,525 meter.
Gambar 10. Lokasi Penelitian (Sumber : Google Earth)
B. Jenis Penelitian Dan Sumber Data 1. Jenis Penelitian
Dalam perencanaan ini menggunakan metode kuantatif. kuantitatif menurut Sugiyo (2015) adalah data yang berbentuk angka, atau data kuantitatif yang diangkakan (scoring). Jadi data kuantitatif merupakan data yang memiliki kecenderungan dapat dianalisis dengan cara atau teknik statistic. Data tersebut dapat berupa angka atau skor dan biasanya diperoleh dengan menggunakan alat pengumpul data yang jawabanya berupa rentang skor atau pertanyaan yang di beri bobot.
Untuk metode kuantitatif juga sering disebut metode discovery dikarenakan metode jenis ini bisa dikembangkan dan ditemukan berbagai IPTEK baru.
2. Sumber Data
Dalam perhitungan menentukan debit banjir di Daerah Aliran Sungai (DAS) pappa kec. Pattene Kab. Takalar menggunakan beberapa data yaitu sebagai berikut:
a. Data geometri sungai
Data geometri di dapatkan dengan melakukan pengukuran dilapangan dan dengan menggunakan data peta DEMNAS dan peta lokasi dari google earth yang nantinya diolah menggunakan software Arc-GIS.
b. Data curah hujan dan debit sungai
Data curah hujan dan debit sungai di dapatkan tercatat di setiap stasiun curah hujan pada cakupan daerah aliran sungai yang akan di tinjau di dapat dari balai pompengang jene berang`
C. Variabel Penelitian
Menurut silean (2018:69) mengungkapkan bahwa “Variabel penelitian adalah konsep yang mempunyai bermacam-macam nilai atau mempunyai nilai yang bervariasi, yakni suatu sifat, katakteristik atau fenomena yang dapat menunjukkan sesuat untuk dapat diamati atau diukur yang nilainya berbeda-beda atau bervariasi.”
1. Variabel yang digunakan pada penelitian ini yaitu: curah hujan, debit banjir, penampang sungai menggunakan HEC RAS 6.0
2. Operasional variable
Definisi operational variable menurut Sugiyono (2015,h.38) adalah suatu atribut atau sifat atau nilai dari obyek atau kegiatan yang memiliki variasi tertentu yang telah ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari dan kemudian ditarik kesimpulannya. Defenisi variabel-variabel penelitian harus di rumuskan untuk menghindari kesesatan dalam pengumpulan data. Maka berdasarkan variabel di atas maka gambaran mengenai operasional variable dalam penelitian ini yaitu:
a. Curah hujan, curah hujan dapat di artikan jumlah air hujan yang turun di daerah tertentu dalam satuan waktu tertentu. Jumlah curah hujan merupakan volume
air yang terkumpul di permukaan bidang datar dalam suatu periode tertentu (harian, mingguan, bulanan, atau tahunan).
b. Debit banjir rencana menggunakan metode nakayasu yaitu digunaka untuk memperkirakan besaranya debit banjir yang akan terjadi pada suatu daaerah ketika curah hujan yang tinggi
c. HEC-RAS merupakan model suatu satu dimensi aliran permanen maupun tak permanen (stedy and unstedy one-dimensional flow model) (Istiarto, 2014).
HEC-RAS juga mampu memperhitungkan penampang muka air aliran subkritis dan superkrikis. Sistem ini mengandung 3 komponen analisis hidrolik satu dimensi, yaitu perhitungan penampang muka air aliran tetap (steady flow), aliran tidak tetap (unsteady flow), dan perhitungan transportasi sedimen.
D. Teknik Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan untuk memperoleh informasi data yang baik dan tepat agar tujuan penelitian dapat tercapai dengan baik, pengumpulan data yang di kumpulkan sebagai berikut:
1. Data geometri sungai
Data geometri sungai didapatkan dari hasil olah peta DEMNAS dan peta dari google earth yang telah digitasi yang kemudian diolah menggunakan software Arc-GIS. Setelah diolah kemudian di import ke dalam aplikasi HEC- RAS untuk mendapatkan data cross section, long section, dan bentuk sungai dilokasi.
2. Data curah hujan
Dalam menghitung curah hujan ada beberapa stasiun yang dapat digunakan dalam menghitung debit air pertahun daerah aliran sungai (DAS) dengan menggunakan stasiun yaitu:
a. Stasiun curah hujan Malolo b. Stasiun curah hujan Pamukkulu c. Stasiun curah hujan Pappa d. Stasiun curah hujan Jenemarung E. Prosedur Penelitian
a. Analisis hidrologi
1. Penentuan peta daerah aliran sungai di lokasi penelitian.
2. Pengumpulan data curah hujan di lokasi penelitian.
3. Perhitungan curah hujan rerata menggunakan metode polygon thieesen.
4. Perhitungan dispersi.
5. Perhitungan curah hujan rencana.
6. Perhitungan distribusi hujan jam-jaman.
7. Analisis hidrograf satuan sintetik debit banjir menggunakan HSS Nakayasu.
b. Analisis penampang sungai menggunakan HEC-RAS 1. Membuat File Project HEC-RAS
a. Buka Aplikasi HEC-RAS
Gambar 11. Tampilan Utama Aplikasi HEC-RAS b. Pilih New Project Dari Menu File
Gambar 12. Tampilan Pengisian Nama Project Aplikasi HEC-RAS c. Pengaturan Unit System
Sistem satuan yang bisa digunakan dalam HEC-RAS ada dua yaitu Sistem Amerika (US Customary) dan Sistem Internasional (SI).
Default dalam HEC-RAS adalah Sistem Amerika. Untuk mengubahnya,
klik pada menu Option | Unit System (US Customary/SI) | System International.
Gambar 13. Tampilan Pengaturan System Unit Pada Aplikasi HEC-RAS 2. Input Data Geometri Sungai
Tahap-tahap dalam input data geometri sungai
a. Untuk bisa menggabar sesuai dengan peta aslinya, kita dapat menggunakan gambar lokasi pada google earth ditambah dengan peta demnas yang kemudian di olah menggunakan Arc-GIS yang nantinya akan di import ke HEC-RAS.
b. Buka geometri data, kemudian pilih file kemudian pilih import from GIS kemudian pilih file yang telah dibuat sebelumnya. Tunggu proses import file selesai dan data geometri sungai pun terisi.
Gambar 14 .Tampilan Input Data Cross Section Sungai Pada HEC- RAS
Gambar 15. Tampilan Geometri Sungai Pada HEC-RAS
3. Input Data Debit Banjir
Pilih Steady Flow Data dapa menu edit. Akan keluar tampilan sperti gambar 14 . Data debit yang digunakan adalah debit banjir rencana yang didapat dari hasil analisis hidrologi pada perhitungan sebelumnya.
Kita masukkan debit banjir maks pada setiap kala ulang tahun. Dan selanjutnya pada reach boundary condition pilih Know W. S.
Gambar 16. Tampilan Input Data Debit Banjir Rencana 4. Melakukan RUN Aplikasi
Setelah semua data dimasukkan, pilih Steady Flow Analysis pada menu Run. Lalu klik Compute, seperti pada gambar 17. Dan hasilnya seperti gambar 18.
Gambar 17. Tampilan Analisis Project Pada HEC-RAS
Gambar 18. Proses Run Project Selesai Pada HEC-RAS
Pilih close untuk menutup tab, untuk melihat hasil running dapat dilihat pada geometri data. Hasil run dari aplikasi berupa tinggi air pada penampang sungai, data-data hidrolika pada penampang sungai, dan lain- lain. Untuk melihat profil cross sectionnya pilih cross section yang ingin dilihat lalu klik kanan dan pilih plot cross section. Untuk melihat data- data hidrolika, pilih tabular output.
F. Bagan Alur Penelitian
Gambar 19. Bagan Alur penelitian
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisis Hidrologi
a) Penentuan Derah Aliran Sungai
Dalam pembuatan peta daerah aliran sungai ini kita menggunakan bantuan sofware Arc-GIS. Dalam peta daerah aliran sungai ini kita menggunakan beberapa stasiun curah hujan yang berada dalam DAS Pappa, yaitu Stasiun Curah Hujan Malolo, Stasiun Curah Hujan Pappa, Stasiun Curah Hujan Pamukkulu, Stasiun Curah Hujan Jene’marung. Berikut adalah peta daerah aliran sungai yang telah dibuat menggunakan bantuan software Arc-GIS:
Gambar 20.Peta Daerah Aliran Sungai Pappa (Sumber : Arc-GIS)
b) Perhitungan Curah Hujan Rerata Menggunakan Metode Polygon Thiessen
Setelah menggambar poligon thiessen pada peta DAS Pappa diperoleh data sebagai berikut:
Tabel 1. Data Pengukuran Menggunakan Polygon Thissen
(Sumber : Perhitungan)
Dengan menggunakan data diatas, kita dapat menghitung curah hujan rerata metode polygon thissen menggunakan rumus yang telah di bahas di bab sebelumnya.
Koefisien tiap stasiun :
St. Malolo : 101.81/440 = 0.2545265
St. Pappa : 69.77/440 = 0.1744364
St. Pamukkulu : 131.40/440 = 0.3285120
St. Jenemarung : 97.01/440 = 0.2425251
𝑹̅ = 𝑪𝟏𝑹𝟏+ 𝑪𝟐𝑹𝟐 + … + 𝑪𝒏𝑹𝒏 (117 𝑥 0,25)+(69 𝑥 0,17)+(54 𝑥 0,32)+(13 𝑥 0,24)
4 =
62.71 mm
= 400 km²
= 101.81 km² W1 = 0.25
= 69.77 km² W2 = 0.17
= 131.40 km² W3 = 0.33
= 97.01 km² W4 = 0.24
KOEFISIEN LUAS DAS
ST. MALOLO ST. PAPPA ST. PAMUKKULU ST.JENEMARUNG
Untuk perhitungan tahun selanjutnya digunakan cara yang sama. Berikut adalah tabel hasil perhitungan menggunakan polygon thiessen :
Tabel 2 . Perhitungan Hujan Rerata Metode Polygon Thiessen
(Sambungan tabel sebelumnya)
(sumber: Perhitungan)
4-Feb 152 132 53 10 81.55
2-Feb 94 184 68 10 80.79
21-Feb 92 32 210 50 110.11
15-Jan 29 15 10 125 43.60
31-Jan 174 180 168 0 130.88
13-Jan 93 240 160 0 118.10
31-Jan 174 180 168 0 130.88
1-Feb 25 31 60 100 55.73
12-Jan 139 112 130 3 98.35
14-Jan 90 155 50 0 66.37
12-Jan 139 112 130 3 98.35
16-Jun 2 0 16 130 37.29
25-Jan 125 0 0 0 31.82
7-Feb 74 90 0 0 34.53
12-Jan 0 60 98 15 46.30
10-Jan 0 50 20 75 33.48
25-Nov 138 10 10 15 43.79
9-Jan 1 245 78 50 80.74
10-Jan 0 50 95 60 54.48
10-Jan 0 50 95 60 54.48
25-Dec 135 21 0 0 38.02
5-Jan 49 30 40 50 42.97
11-Apr 3 2 87 20 34.54
4-May 0 0 31 400 107.19
24-Jan 116 75 121 20 87.21
30-Dec 7 127.5 7 0 26.32
24-Jan 116 75 121 20 87.21
28-Jun 0 0 0 200 48.51
3-Jan 187 0 181 0 107.06
23-Jan 11 140 2 0 27.88
17-Dec 166 120 197 100 152.15
16-Dec 40 0 19 300 89.18
11-Feb 131 0 156 0 84.59
24-Sep 38 75 60 0 42.47
11-Feb 131 0 156 0 84.59
17-Feb 0 0 0 150 36.38
21-Dec 122 76 108 75 97.98
22-Dec 15 123 16 165 70.55
2-Feb 117 65 125 100 106.43
3-Feb 50 29 56 250 96.81
11-Jan 188 37 121 13 97.21
7-Feb 102 175 73 50 92.60
11-Jan 188 37 121 13 97.21
21-Jan 13 16 15 215 63.17
JUMLAH 2009
2008
2015 2014 2013 2012 2011 2010
110.11
130.88
98.35
46.30
80.74
107.19
87.21
152.15
84.59
106.43
97.21
2075.13 103.76 2018
2017 2016
RATA-RATA
