PERENCANAAN SISTEM DRAINASE SALURAN RUNGKUT MEDOKAN
Ir. FX. Didik Harijanto. CESJurusan DIII Teknik Sipil, Fakultas Teknologi Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Indonesia 60111
Abstrack - Normalisasi saluran drainase Rungkut Medokan dimaksudkan untuk mengatasi banjir yang sering melanda wilayah Rungkut Medokan. Di saat musim penghujan wilayah Rungkut Medokan sering terjadi genangan air hujan yang mencapai ketinggian ± 30 cm, sehingga membuat aktivitas masyarakat terganggu.
Dalam perencanaan ini akan dilakukan normalisasi pada saluran yang bermasalah. Adapun normalisasi yang akan dilakukan sesuai dengan analisa perhitungan curah hujan rencana yang menggunakan Metode Distribusi Person Type III dan Log Person Type III. Kemudian metode tersebut diuji menggunakan Metode Chi Kuadrat dan Smirnov-Kolmogorov.
Dari perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa tidak semua saluran sekunder dapat menampung debit rencana, perlu normalisasi pada saluran yang kapasitasnya tidak sesuai dengan rencana. Saluran Rungkut Asri dinormalisasi dengan lebar 7 m dan ketinggian 1,5 m. Saluran Rungkut Asri Timur dinormalisasi dengan lebar 2,3 m dan ketinggian 2,3 m..
I. Pendahuluan A. Latar Belakang
Saluran Rungkut Medokan adalah salah satu saluran sekunder yang ada di Surabaya. Ada 6 saluran sekunder yaitu Rungkut Asri, Rungkut Asri Utara, Rungkut Medokan, Rungkut Asri Timur, Medokan Asri Selatan, dan Medokan Asri. Saluran tersebut sering terjadi banjir pada musim hujan. Dengan genangan air yang ada akan mengganggu aktivitas masyarakat sekitar. Ada banyak faktor yang mempengaruhi banjir di daerah sekitar tersebut. Faktor-faktor yang menyebabkan banjir antara lain curah hujan tinggi, dataran saluran tersebut cenderung rendah dan perubahan tata guna lahan.
Penulisan proyek akhir ini adalah salah satu upaya memberikan solusi dalam penanggulangan banjir dikawasan tersebut. Dengan perencanaan berkala banjir diharapkan tidak terjadi lagi.
B. Perumusan Masalah
Adapun beberapa macam permasalahan, adalah :
1. Dengan sudah direncanakannya saluran tersier dan diasumsikan saluran tersier mampu menampung semua air, apakah saluran sekunder dapat menampung air dari saluran tersier dan dari debit rencana ?
2. Berapakah debit rencana saluran sekunder apabila saluran sekunder tidak mampu menampung debit air dari debit
rencana ? C. Tujuan
Tujuan utama dari pekerjaan proyek akhir ini adalah : 1. Merencanakan sistem drainase di kawasan Saluran Rungkut
Medokan agar tidak terjadi genangan di area Rungkut Medokan.
2. Meninjau kembali kondisi eksisting saluran sekunder pada pematusan Saluran Rungkut Medokan dengan segala perubahan tata guna lahan di wilayah tersebut.
3. Menormalisasi Saluran Sekunder dengan harapan tidak terjadi lagi genangan di kawasan Rungkut Medokan.
D. Manfaat
Dengan adanya pembahasan ini diharapkan dapat dibuat bahan pertimbangan untuk perencanaan kembali pada saluran-saluran yang mengalami banjir.
E. Batasan Masalah
Pokok bahasan dalam penulisan ini adalah melakukan perencanaan pada jaringan drainase Saluran Rungkut Medokan Surabaya.
Pembahasan ini dibatasi pada : 1. Saluran drainase sekunder.
2. Tidak membahas debit air buangan. F. Lokasi Wilayah
Gambar 1.1 Peta Rungkut Medokan
II. Dasar Teori A. Pembahasan Umum
Drainase berasal dari bahasa inggris, drainase mempunyai arti menguras, membuang. Dalam bidang teknik sipil, drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan maupun rembesan, sehingga fungsi kawasan atau lahan tidak terganggu. Drainase juga dapat diartikan sebagai sanitasi. Jadi, drainase tidak hanya menyangkut air tanah. Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi
untuk mengurangi atau membuang kelebihan air
dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal ( Suripin, 2003:7-8 ).
Darainase merupakan suatu sistem pembuangan air menggenang pada suatu daerah yang berfungsi untuk mengalirkan kelebihan air hujan menuju ke badan air menerima dengan aman, sehingga dapat mengalihkan terjadinya banjir ( Masduki, 1998:1-1 ).
B. Peran drainase
Sistem Drainase diperlukan unutk melakukan tindakan teknis dalam mengendalikan :
a. Kelebihan Air.
Sistem drainase dapat mengendalikan terhadap kemungkinan adanya banjir, genangan air pada lahan produktif, erosi tanah serta kerusakan dan gangguan fisik, kimia dan biologi pada tanah produktif.
b. Elevasi Badan Air Permukaan.
Adanya arus limpasan air hujan menuju badan air penerima maka akan timbul kemungkinan naiknya elevasi badan air permukaan. Selain itu, dampak lain yang dapat mengganguadalah kemungkinan terjadinya air balik ( back water ) dan kerusakan terhadap badan air permukaan yang disebabkan oleh melimpahnya air permukaan.
c. Elevasi Permukaan Air Tanah Pada Lahan Produktif. Bila ada air hujan tanpa adanya saluran drainase, maka yang akan terjadi adalah menggenangnya jalan tanah dan lain sebagainya tanpa terkendali.
Jadi kegunaan drainase secara umum adalah sebagai alat pematusan daerah dari kelebihan air permukaan dan air tanah. Apabila tidak adanya pematusan atau pengendali dan pengontrol, maka kiriman air hujan akan masuk secara tidak terkendali ke dalam badan penerima. Selain fungsi utama dari drainase adalah sebagai pemelihara dan pengendali sumber air yaitu untuk memelihara elevasi air baik air tanah maupun air permukaan.
C. Analisa Hidrologi
Analisa hidrologi merupakan analisa awal dalam perencanaan konstruksi bangunan air yaitu untuk mengetahui besarnya debit yang akan disalurkan sehingga dapat ditentukan dimensi bangunan air tersebut secara ekonomis. Besar debit yang dipakai sebagai dasar dasar perencanaan adalah debit hujan rencana tidak boleh terlalu besar untuk menghindari ukuran bangunan yang terlalu besar dan tidak ekonomis.
Penetapan besarnya banjir rencana memang merupakan masalah pertimbangan hidro ekonomis. Untuk memperkirakan besarnya banjir rencana yang sesuai, Pengetahuan analisa hidrologi mempunyai peranan penting. Dalam perhitungan dapat digunakan data suatu sungai atau saluran atau curah hujan yang nantinya akan diolah menjadi debit rencana.
1. Analisa Curah Hujan Maksimum Harian Rata-rata Data hujan dari 3 ( tiga ) stasiun curah hujan besarnya mungkin tidak sama dan untuk kawasan yang luas, salah satu data belum menggambarkan hujan wilayah tersebut. Dalam hali ini diperlukan hujan kawasan yang dari harga rata-rata curah hujan harian dari beberapa stasiun hujan disekitar kawasan tersebut. Mengingat data hujan yang didapat dari 3 ( tiga ) stasiun hujan yang berbeda maka cara mencari hujan maksimum harian rata-rata adalah menggunakan langkah sebagai berikut ( Suripin, 2003:60 ).
a. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu disalah satu pos hujan.
b. Cari besarnya curah hujan pada tanggal – bulan – tahun yang sama untuk pos hujan yang lain.
c. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yang dipilh. d. Tentukan hujan maksimum harian ( seperti langkah 1 ) pada
tahun yang sama untuk pos hujan yang lain. e. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk setiap tahun.
Dari hasil data yang diperoleh ( sesuai dengan jumlah pos hujan ) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang terpilih setiap yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang terpilih setiap tahun merupakan hujan maksimum harian DAS untuk yang bersangkutan.
∑
= = n i X n X 1 1 ... ( 2.1 ) Dimana : 𝑋𝑋� = Hujan rata-rata ( mm ) n = Jumlah dataX = Hujan yang diamati ( mm )
2. Analisa Curah Hujan Maksimum Harian Rencana Data hujan dari 3 ( tiga ) stasiun curah hujan besarnya mungkin tidak sama dan untuk kawasan yang luas, salah satu data belum menggambarkan hujan wilayah tersebut. Dalam hali ini diperlukan hujan kawasan yang dari harga rata-rata curah hujan harian dari beberapa stasiun hujan disekitar kawasan tersebut. Mengingat data hujan yang didapat dari 3 ( tiga ) stasiun hujan yang berbeda maka cara mencari hujan maksimum harian rata-rata adalah menggunakan langkah sebagai berikut ( Suripin, 2003:60 ).
a. Tentukan hujan maksimum harian pada tahun tertentu disalah satu pos hujan.
b. Cari besarnya curah hujan pada tanggal – bulan – tahun yang sama untuk pos hujan yang lain.
c. Hitung hujan DAS dengan salah satu cara yang dipilh. d. Tentukan hujan maksimum harian ( seperti langkah 1 ) pada
tahun yang sama untuk pos hujan yang lain. e. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk setiap tahun.
Dari hasil data yang diperoleh ( sesuai dengan jumlah pos hujan ) dipilih yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang terpilih setiap yang tertinggi setiap tahun. Data hujan yang
terpilih setiap tahun merupakan hujan maksimum harian DAS untuk yang bersangkutan.
3. Perhitungan Curah Hujan Rencana
Hujan rencana adalah curah hujan terbesar tahunan yang dengan peluang tertentu mungkin terjadi di suatu daerah.
Untuk menghitung curah hujan rencana dapat menggunakan beberapa metode tergantung luasan area dan kondisi kawasan tersebut.
1. Metode Distribusi Pearson Type III
Paremeter–parameter yang diperlukan dalam perhitungan Distribusi Pearson Type III adalah :
• Harga Rata-rata • Standard Deviasi • Koefisien Kemencengan
Lagkah kerja perhitungan adalah dengan mengurutkan data curah hujan ( R ) mulai dari harga terbesar smpai harga yang terkecil, kemudian dihitung :
• Nilai rata–rata ( Mean )
N X
X=
∑
... ( 2.2 )• Standard Deviasi ( Deviation of Standard ) 1 ) ( 2 − − =
∑
N X X Sd ... ( 2.3 )• Koefisien kemencengan ( Skewness of Coefficient )
3 3 ) 2 )( 1 ( ) ( Sd N N N X X Cs − − − =
∑
... ( 2.4 ) • Persamaan Metode Pearson Type IIISd K X Xt = + * ... ( 2.5 ) Dimana : 𝑋𝑋� = Hujan rata-rata ( mm ) X = Hujan yang terjadi ( mm ) N = Jumlah data
Sd = Standard Deviasi Cs = Koefisien kemencengan
K = Faktor dari sifat Distribusi Pearson Type III, yang didapat dari tabel Fungsi Cs dan Probabilitas kejadian
2. Metode Distribusi Log Pearson Type III
Metode Log Pearson III didasarkan pada perubahan data yang ada dalam bentuk logaritma ( Supirin, 2003:41). Langkah–langkah untuk menghitung besarnya probabilitas hujan rencana dengan periode ulang t ( tahun ) dengan Metode Log Pearson Type III sebagai berikut :
• Nilai rata–rata ( Mean ) N
LogX
LogX=
∑
... ( 2.6 ) • Standard Deviasi ( Deviation Of Standard )1 ) ( 2 − − =
∑
N LogX LogX SdLogX ... ( 2.7 )• Koefisien Variasi ( Variation of Coefficient )
LogX SdLogX
Cv= ... ( 2.8 ) • Koefisien kemencengan ( Skewness of Coefficient )
3 3 ) )( 2 )( 1 ( ) ( SdLogX N N N LogX LogX Cs − − − =
∑
... ( 2.9 )• Persamaan Metode Pearson Type III SdLogX K LogX LogX = + * ... ( 2.10 ) Dimana : 𝑋𝑋� = Hujan rata-rata ( mm ) X = Hujan yang terjadi ( mm ) N = Jumlah data
Sd = Standard Deviasi Cv = Koefisien variasi Cs = Koefisien kemencengan K = Faktor Distribusi 3. Metode Distribusi Normal
Distribusi Normal banyak digunakan dalam analisis hidrologi, misal dalam Analisis Frekuensi Curah Hujan, Analisis Statistik dari Distribusi Rata-rata Curah Hujan Tahun, Debit Rata-rata Tahun dan sebagainya.
Distribusi Normal atau Kurva Normal disebut pula distribusi Gauss. Fungsi densitas peluang normal dari variabel acak kontinyu X dapat ditulis sebagai berikut :
2 2 1 2 1 ) ( − − = ς µ π σ x e X P ... ( 2.11 ) Dimana :
P(X) = Fungsi densitas peluang normal ( ordinat kurva normal )
π = 3,14 e = 2,718
X = Variabel acak kontinyu µ = Rata-rata nilai X σ = Deviasi Standard Nilai X 4. Metode Distribusi Gumbel
Aplikasi Distribusi Gumbel Type I
Distribusi Type I Gumbel atau disebut juga dengan distribusi ekstrim tipe I umumnya digunkan untuk analisis frekuensi banjir. Peluang komulatif dari Distribusi Gumbel adalah: y e e x X P=( ≤ )= −− ... ( 2.12 ) Dengan - ∞ < X < ∞ Dimana : ) (X x
P= ≤ = Fungsi densitas peluang Tipe I Gumbel X = Variabel Acak Kontinyu
e = 2,71828
Y = Faktor Reduksi Gumbel
Persamaan garis lurus model matematik Distribusi Gumbel Type I yang ditentukan dengan menggunakan Metode
Momen adalah : Y = a ( X - X0 )……….. ( 2.13 ) 𝑎𝑎=1,283𝜎𝜎 ... ( 2.14 ) 𝑋𝑋0=𝜇𝜇 −0,577𝑎𝑎 , atau → X = µ - 0,445 σ... ( 2.15 ) Dimana : π = 3,14
X = Variabel acak kontinyu µ = Rata-rata nilai X σ = Deviasi Standard Nilai X
Distribusi Tipe I Gumbel, mempunyai Koefisien Kemencengan Cs = 1,139, Nilai Y, factor Reduksi Gumbel merupakan fungsi dari besarnya peluang atau Periode Ulang Tertentu.
4. Uji Kecocokan Distribusi Frekuensi Curah Hujan Rencana
Untuk menentukan kecocokan distribusi frekuensi dari contoh terhadap fungsi peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi tersebut diperlukan pengujian parameter.
• Uji Chi–Kuadrat
Uji Chi–Kuadrat digunakan untuk menentukan apakah persamaan peluang ( metode yang digunakan untuk mencari hujan rencana ), dapat mewakili distribusi sampel data yang analisis.
Parameter yang digunakan untuk pengambilan keputusan uji ini adlah X2, sehingga disebut Uji Chi–Kuadrat. Parameter X2 dapat dihitung dengan rumus:
i i i E E n h X =
∑
− 2 2 (0 ) ...( 2.16 ) Dimana:X2h = Parameter Chi-Kuadrat terhitung G = Jumlah Sub Kelompok
Oi = Jumlah nilai pengamatan pada Sub Kelompok Ke-1 Ei = Jumlah Nilai teoritis pada Sub Kelompok Ke-1
Paramater X2h merupakan Variabel acak.
Peluang untuk mencapai X2h sama atau lebih besar daripada nilai Chi-Kuadrat yang sebenarnya X2
Prosedur Uji Chi-Kuadrat adalah:
1. Urutkan data pengamatan ( dari yang terbesar ke yang terkecil atau sebaliknya ).
2. Kelompokkan data menjadi G sub grup, tiap-tiap sub grup minimal empat data pengamatan.
3. Jumlah data pengamatan sebesar Oi tiap-tiap sub grup. 4. Jumlah data pengamatan sebesar distribusi yang digunakan
sebesar
∑
∑
= sub Oi Ei5. Tiap-tiap sub grup hitung nilai: ( Oi – Ei ) dan
E E Oi i 2 ) ( −
6. Jumlahkan seluruh G sub grup nilai
E E Oi i 2 ) ( −
7. Tentukan derajat kebebasan dk = G – [ P + 1 ] ( dengan nilai P = 2 untuk distribusi normal dan binominal, dan nilai P = 1 untuk distribusi Poisson ).
• Uji Smirnov–Kolmogorov
Uji Smirnov–Kolmogorov sering juga disebut uji kecocokan non parametik ( non parametric test ). Karena pengujian tidak menggunak fungsi distribusi tertentu.
Prosedur Uji Smirnov–Kolmogorov adalah :
1. Urutkan data pengamatan ( dari data terbesar sampai yang terkecil atau sebaliknya ) dan tentukan besarnya peluang masing-masing data tersebut.
X1 = P(X1) X2 = P(X2) Xm = P(Xm) Xn = P(Xn) 𝑃𝑃(𝑋𝑋𝑋𝑋) =𝑋𝑋𝑚𝑚+1 dan P(Xm) = 1 – P(Xi)…. ( 2.17 ) Dimana : P(X) = Peluang
m = Nomor urut kejadian n = Jumlah data
2. Tentukan nilai masing-masing peluang teoritis dan hasil penggambaran data ( persamaan distribusi ).
X1 = P’(X1) X2 = P’(X2) Xm = P’(Xm) Xn = P’(Xn) 𝐹𝐹(𝑡𝑡) =𝑋𝑋−𝑋𝑋�𝑆𝑆𝑆𝑆 dan P’(Xi) = 1 – P’(Xm)…. ( 2.18 ) Dimana :
P’(Xm) = Peluang teoritis yang terjadi pada nomor ke-m yang didapat dari tabel
X = Curah hujan harian
𝑋𝑋� = Curah hujan rata-rata F(t) = Distribusi normal standard
3. Tentukan selisih terbesar dari peluang peluang pengamatan dengan peluang teoritis dari kedua nilai peluang tersebut. Dmaks = [P(Xm) – P’(Xm)]……….. ( 2.19 ) 4. Tentukan harga Do berdasarkan tabel nilai kritis
Smirnov–Kolmogorov.
5. Perhitungan Hujan Rencana
Hujan rencana adalah curah hujan terbesar tahunan yang dengan peluang tertentu mungkin terjadi di suatu daerah. Dari hasil ujidistribusi yang digunakan, maka untuk menghitung curah hujan rencana akan menggunakan metode log pearson type III prosedur penghitungannya telah dilakukan sebelumnya.
6. Perhitungan Debit Banjir Rencana
Dalam merencanakan bangunan air seperti misalnya bendungan, spillway, flood control, drainase, dan lain sebagainya. Perlu memperirakan debit terbesar yang mungkin terjadi dalam suatu periode tertantu dari aliran sungai atau saluran yang bisa disebut dengan debit rencana. Periode ulang adalah periode tertentu dimana kemungkinan banjir rencana terulang. Perhitungan debit banjir rencana unutk saluran drainase kota dilakukan berdasarkan hujan harian maksimum yang terjadi pada periode ulang tertentu. Berdasarkan aliran sungai ditentukan dari besarnya hujan turun atau tertentu identitas hujan, luas area hujan, lama waktu hujan, dan luas sungai, juga ciri-ciri daerah alirannya.
Metode rasional yang digunakan untuk menghitung debit banjir rencana, apabila data hujan yang digunakan untuk data aliran sungai tidak mencukupi.
A I C Q .. 6 , 3 1 = ... ( 2.20 ) Dimana :
Q = Debit puncak banjir ( m2/detik ) C = Koefisien pengaliran
I = Intensitas curah hujan ( km/jam ) A = Luas Daerah pengaliran ( ha ) 7. Koefisien Pengaliran
Koefisien Pengaliran adalah perbandinganantara jumlah air yang mengalir dipermukaan akibat hujan pada suatu daerah dengan jumlah hujan yang turun di daerah tersebut. Besarnya koefisien pengaliran dipengaruhi oleh :
1. Kemiringan Daerah Aliran. 2. Struktur Geologi Tanah. 3. Jeis Permukaan Tanah. 4. Klimatologi.
Untuk menentukan harga koefisien pengaliran dihitung dengan rumus berikut ( Subarka, 1980:51 ).
∑
∑
= = = n i n i A C A Cm 1 1 1 1 ...( 2.21 ) Dimana :Cm = Koefisien pengaliran rata-rata Ai = Luas masing-masing tata guna lahan
Ci = Koefisien pengaliran masing-masing tata guna lahan n = banyaknya jenis pengguna tanah dalam pengaliran 8. Intesitas Curah Hujan
Intesitas curah hujan adalah tinggi curah hujan yang terjadi per satuan waktu. Untuk perhitungan intesitas curah hujan harian dari stasiun curah hujan digunkan perumusan Dr. Mononobe. 3 2 24 24 24 = c t R I ………..……. ( 2.22 ) Dimana :
I = Intesitas Hujan dalam t jam ( mm/jam ) R24 = Curah hujan efektif dalam 1 hari tc = Waktu Konsentrasi ( jam )
Lamanya hujan pada perumusan diatas dinyatakan sama dengan waktu konsentrasi ( tc ), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari titik terjauh.
Dengan memperhitungkan kemiringan daerah aliran dan kemiringan sungai, maka :
tc = t0 + tf ………. ( 2.23 ) Dimana :
tc = Waktu Konsentrasi ( jam )
t0 = Waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir di permukaan hingga mencapai intake ( jam )
tf = Waktu yang diperlukan air untuk mengalir disepanjang channel flowting ( jam )
Untuk mencari harga t0 dan tf dipakai rumus: • Rumus Kirpich 𝑡𝑡0= 0,0195�𝐿𝐿√𝑆𝑆0� 0,77 ………..…. ( 2.24 ) • Rumus Kerby 𝑡𝑡0= 1,44�√𝑆𝑆𝐿𝐿0� 0,467 → untuk L0≤ 400 m… ( 2.25 ) Dimana :
t0 = Waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir di permukaan hingga mencapai intake ( jam )
L0 = Jarak titik terjauh dengan saluran ( m )
S =Kemiringan daerah aliran. Dimana kemiringan adalah perbandingan antara selisih tinggi dengan
panjang saluran 𝑆𝑆=∆𝐻𝐻 𝐿𝐿 ∆H = Selisih tinggi ( m ) L = Panjang saluran ( m ) • Rumus Dr. Rizha 𝑡𝑡𝑓𝑓 =𝐿𝐿𝑉𝑉 dengan 𝑉𝑉= 72 �∆𝐻𝐻𝐿𝐿� 0.6 ………..…. ( 2.26 ) Dimana :
tf = Waktu yang diperlukan air untuk mengalir disepanjang channel flowting ( jam )
∆H = Selisih tinggi ( m ) L = Panjang saluran ( m ) D. Analisa Hidrolika
Analisa hidrolika diperlukan untuk merencanakan dimensi saluran drainase yang dapat menampung limpasan baik ditinjau hidrolis maupun dari elevasi lapangan. Tinjauan hidrolis dimaksudkan untuk melakukan evaluasi kapasitas tampungan saluran dengan debit banjir periode tertentu. Evaluasi lapangan adalah pengamatan langsung di lapanganyang bertujuan untuk melihat kondisi saluran secara
langsung.
Apabila dalam pengamatan di lapangan terjadi genangan, maka normalisasi menjadi salah satu solusi.tetapi bila kondisi lapangan sebaliknya, maka perlu dikaji kembali apakah masih relevan dipertahankan sampai tahun proyeksi. Dari hasil identifikasi maka perencanaan saluran drainase menggunakan batasan :
• Dalam aliran, luas penampang lintang aliran, kecepatan aliran serta debit selalu tetap setiap penampang melintang.
• Garis energi dan dasar saluran selalu sejajar.
• Bentuk penampang saluran drainase dapat berupa saluran terbuka autau tertutup.
Rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan rata-rata pada perhitungan dimensi saluran adalah Rumus Manning. Rumus Manning digunakan karena mempunyai bentuk sederhana. Rumus Manning :
2 1 3 2 . . 1 I R n V = ... ( 2.27 ) V A Q= . ...( 2.28 )
h
h
m
b
A
=
(
+
.
)
...( 2.29 ) 2 1 2h m b P= + + ... ( 2.30 ) P A R= ... ( 2.31 )Gambar 2.1 Dimensi Eksisting Saluran Dimana :
Q = Debit saluran ( m3/det ) V = Kecapatan aliran ( m/det ) A = Luas basah saluran ( m2 ) P = Keliling basah saluran ( m ) R = Jari-jari hidrolis ( m ) n = Koefisien kekasaran Manning I = Kemiringan dasar saluran ( mm/jam ) h = Tinggi air dalam saluran ( m ) b = Lebar dasar saluran ( m ) m = Kemiringan dinding saluran
III.Metodelogi A. Persiapan
Tahap persiapan sangat penting karena pada tahap ini akan dirancang tahapan-tahapan berikutnya. Pada tahapan ini kami menyusun proyek akhir dan mengurus surat-surat sebagai kelengkapan administasi demi kelengkapan proyek akhir ini. B. Studi Literatur
Mempelajari berbagai literatur yang berkaian dengan permasalahan-permasalahan, buku yang dipakai antara lain : • Hidrologi Aplikasi Statistik untuk Analisa Data. • Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air. • Modul Kuliah Drainase.
C. Survey Lapangan
Tahapan ini merupakan peninjauan secara langsung ke lapangan. Ini dilakukan untuk mengetahui keadaan eksisting saluran yang nantinya akan dilakukan perhitungan.
1. Dimensi Saluran.
Peninjauan dimensi saluran secara langsung ke lapangan dimaksudkan untuk perhitungan full bank capacity. Dalam survey lapangan haruslah dilakukan dengan teliti agar hasil perhitungan valid.
2. Mencari informasi dari saluran.
Informasi dari masyarakat sangat diperlukan untuk mengetahui waktu dan ketinggian banjir yang terjadi
a. Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan untuk membantu jalannya studi, data yang dikumpulkan meliputi data primer dan sekunder, data primer diambil langsung dari studi lapangan yaitu dimensi dan elevasi saluran.
Data sekunder diambil dari data instansi terkait, literature dan laporan dan topik sejenis sebagai berikut:
• Peta Umum Kota Surabaya. • Data Curah Hujan.
b. Analisa Data dan Perhitungan
Perhitungan analisa hidrologi
• Perhitungan hujan pada setiap stasiun hujan. • Perhitungan hujan rencana.
• Perhitungan debit banjir rencana.
Analisa hidrolika
• Skema jaringan drainase Saluran Rungkut Medokan. • Perhitungan saluran drainase Saluran Rungkut
Medokan.
Gambar 3.1 Peta Sistem Drainase Saluran Rungkut Medokan D. Pengolahan Data
Data yang terhimpun kemudian diklasifikasikan ke dalam suatu susunan berupa tabel, grafik, dan gambar. Data berupa angka dipindahkan ke dalam tabel kerja untuk memudahkan analisa, kegiatan ini dilakukan untuk memudahkan kegiatan dalam tahapan analisa. Analisis yang dilakukan dalam kajian ini meliputi analisa hidrologi dan analisa hidrolika.
Area DAS Saluran Tersier Saluran Sekunder Saluran Primer Legenda x b t w h m
E. Sistematika Penyelesaian Masalah
Penyusunan penyelesaian masalah berdasarkan perencanaan sistem pengendalian banjir, yaitu meliputi:
Kajian Hidrologi
1. Perhitungan Curah Hujan Rata-rata
Perhitungan hujan rata-rata dilakukan dengan pengolahan data yang sudah didapat dari masing-masing stasiun penangkaran hujan.
2. Menentukan Curah Hujan Harian Maksimum Rencana Dari data curah hujan maksimum yang diambil dari beberapa stasiun penangkar hujan, kita dapat memperkirakan hujan rencana untuk masing-masing periode waktu, metode yang digunakan adalah Log Normal dan Log Pearson Type III. 3. Uji Kesesuaian Distribusi
Pengujian ini dipakai untuk mengetahui apakah suatu data jenis sebaran yang dipilih setelah penggambarannya pada kertas probalitas, perlu pengujian lebih lanjut pengujian itu dengan 2 cara yaitu :
Uji Smirnov–Kolmogorov
Pengujian ini dilakukan dengan menggambarkan probalitas untuk setiap data distribusi teoritis dan empiris.
Uji Chi–Kuadrat
Pengujian ini dilakukan unutk menguji apakah distribusi pengamatan dapat disamai dengan baik oleh distribusi teoritis.
4. Perhitungan Debit Rencana
Perhitungan ini dipakai untuk mengetahui sebagai dasar untuk merencanakan tingkat bahaya banjir pada suatu kawasan dengan penerapan angka-angka kemungkinan terjadinya banjir karena metode ini pengembangannya sangat sederhana dan memasukkan parameter DAS sebagai unsur pokok selain sifat-sifat hujan masukan, jenis dan sifat-sifat hujan masukan, jenis dan sifat parameter DAS tidak terperinci satu persatu akan tetapi pengaruh secarah keseluruhan ditampilkan sebagai Koefisien limpasan.
5. Perhitungan Full Bank Capacity
Tujuan perhitungan ini adalah unutk mengetahui apakah penampang palung sungai existing mampu mengalirkan debit yang ada dengan aman atau meluber.
6. Perbandingan Q Full Bank Capacity dengan kapasitas rencana.
Perbandingan ini dimaksudkan untuk mengetahui manakah metode yang akan digunakan untuk mencari kapasitas rencana dengan metode rasional yang mempunyai kapasitas rancana lebih efektif dari Q Full Bank Capacity, sehingga dapat dipakai sebagai dasar perencanaan.
7. Desain Saluran.
Tujuan pembuatan desain saluran untuk memperbaharui saluran eksisting di saluran eksisting di Saluran Rungkut Medokan.
8. Kesimpulan dan Saran.
Pada bagian kesimpulan dan saran ini berisikan jawaban isi permasalahan dan menjaditujuan dari proyek akhir ini.
Urutan perencanaan dalam pengerjaan proposal ini akan dijelaskan dalam gambar 3.2
IV. Hasil dan Pembahasan A. Analisa Hidrologi
Analisa hidrologi mempunyai peranan penting dalam hal yang berkaitan air, khususnya dalam pengendalian banjir. Hasil dari analisis ini digunakan untuk mengetahui besarnya debit banjir yang terjadi.
1. Analisa Frekuensi
Analisa frekuensi adalah analisa untuk mengetahui pengulangan suatu kejadian untuk mengetahui besarnya hujan atau debit periode ulang tertentu dengan menggunakan metode perhitungan statistik. Periode ulang diartikan sebagai waktu yang diduga dimana hujan atau debit dengan besaran tertentu akan disamai atau dilampaui sekali dalam jangka waktu tersebut.
2. Uji Parameter Statistik
Sebelum dilakukan perhitungan distribusi probabilitas dari data yang tersedia, dilakukan terlebih dahulu uji parameter
Luber Tidak Mulai Selesai Persiapan Pengumpulan Data : 1. Data eksisting saluran 2. Data hujan 3. Peta DAS Pengolahan Data : 1. Perhitungan debit rencana 2. Perhitungan debit eksisting A Analisa kapasitas Perncanaan dimensi saluran Penghitungan trial and error Tidak luber / aman A
Selesai
statistic terhadap data yang ada sebab masing-masing distribusi yang disebutkan memiliki sifat-sifat yang khas sehingga data hidrologi harus diuji kesesuaiannya dengan sifat statistik masimg-masing. Pemilihan distribusi yang tidak tepat dapat menyebabkan kesalahan perkiraan yang cukup besar baik over estimate maupun under estimate yang keduanya tidak diinginkan.
Tabel 4.1 Hasil perhitungan parameter statistik
3. Uji Distribusi
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Distribusi Pearson Type III
4. Uji Kesesuaian Distribusi
Untuk menentukan kecocokan distribusi frekuensi dari contoh terhadap fungsi peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi tersebut diperlukan pengujian parameter yang dalam hal ini menggunakan :
1. Uji Chi-Kuadrat
2. Uji Smirnov-Kolmogorov
Umumnya pengujian dilaksanakan dengan cara menggambarkan data pada kertas peluang dan menentukan apakah data tersebut merupakan garis lurus, atau dengan membandingkan kurva frekuensi teoritisnya.
Apabila dalam pengujian fungsi distribusi yang dipilih memenuhi ketentuan persyaratan kedua uji tersebut diatas, maka perumusan distribusi yang dipilih dapat diterima dan jika tidak akan ditolak.
Uji Chi-Kuadrat
Uji Chi-Kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi yang telah dipilih dapat mewakili dari statistik sampel data yang dianalisis.
Uji Smirnov-Kolgomorov
Uji Smirnov–Kolmogorov sering juga disebut uji kecocokan non parametik ( non parametric test ). Karena
pengujian tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. 5. Perhitungan Hujan Rencana
Hujan Rencana adalah hujan tahunan terbesar dengan peluang tertentu yang mungkin terjadi disuatu daerah. Dari hasil uji distribusi yang digunakan, maka untuk menghitung curah hujan rencana akan menggunakan Metode Log Person Type III, prosedur perhitungannya telah dilakukan sebelumnya.
6. Perhitungan Debit Banjir
Perhitungan debit banjir rencana untuk saluran sekunder pada sistem drainase saluran Rungkut Medokan dilakukan berdasarkan hujan harian maksimum yang terjadi pada suatu periode ulang tertentu. Hal ini mengingat adanya hubungan antara hujan dan aliran sungai dimana besarnya aliran dalam sungai ditentukan dari besarnya hujan, intesitas hujan, luas daerah hujan, lama waktu hujan, luas daerah aliran sungai dan ciri-ciri daerah alirannya.
Metode yang digunakan untuk menghitung debit banjir rencana yaitu :
• Metode Rasional
Metode ini dipakai apabila data aliran sungai tidak mencukupi sehingga digunakan data hujan serta debit aliran perkotaan. Persamaan yang dipakai adalah persamaan 2.37, dalam persamaan ini terdapat intesitas cura hujan yaitu ketinggian curah hujan yang terjadi persatuan waktu. Sedangkan untuk menghitung intesitas curah hujan menggunakan persamaan 2.39. Pada persamaan ini terdapat waktu konsentrasi (tc) dan nilainya dapat dicari menggunakan persamaan 2.41.
Contoh perhitungan debit air dengan metode rasional pada saluran Sekunder Rungkut Asri Utara dengan hujan rencana periode ulang 5 tahun adalah sebagai berikut : Untuk menghitung to dipakai rumus :
𝑡𝑡0= 0,0195�𝐿𝐿0 √𝑆𝑆� 0,77 = 0,0195� 434,5 √𝑆𝑆0,0002� 0,77 = 0,93 jam
Untuk menghitung tf dipaki rumus :
𝑡𝑡𝑓𝑓 =𝐿𝐿𝑉𝑉 dengan 𝑉𝑉= 72 �∆𝐻𝐻𝐿𝐿� 0.6
𝑡𝑡𝑓𝑓= 1,58
72 � ∆𝐻𝐻1,58�0.6 = 3,64 jam
Untuk menghitung tc dipakai rumus : tc = t0 + tf
= 0,93 + 3,64 = 4,56 jam
Untuk menghitung I dipakai rumus :
X Total 1953,5 Standard Deviasi 19,80 Cs 1,64 Cv 0,20 Ck 6,80 Periode Ulang Curah Hujan Rata-rata Standard Deviasi Faktor Distribusi Curah Hujan Maksimum T X Sd K Xt 2 97.68 19.80 -0.254 92.65 5 97.68 19.80 0.675 111.04 10 97.68 19.80 1.329 123.98 25 97.68 19.80 2.163 140.49 No I Jumlah Data Oi - Ei (𝑂𝑂𝑂𝑂 − 𝐸𝐸𝑂𝑂)2 𝐸𝐸𝑂𝑂 Oi Ei 1 R ≤ 92.65 11 4 7 12.25 2 92.65 ≤ R ≤ 111.04 4 4 0 0 3 111.04 ≤ R ≤ 123.98 2 4 -2 1 4 123.98 ≤ R ≤ 140.49 2 4 -2 1 5 R ≥ 140.49 1 4 -3 2.25 Jumlah 20 20 16.50
3 2 56 , 4 24 24 65 , 92 = I = 11,67 mm/jam
Untuk menghitung Q Rencana dipakai rumus :
𝑄𝑄=3,61 𝐶𝐶.𝐼𝐼.𝐴𝐴 =3,61 0,9.11,67.1,81 = 5,28 m3/det B. Analisa Hidrolika
Analisa hidrolika dimaksudkan untuk melakukan evaluasi kapasitas tampungan saluran dengan debit banjir periode ulang 5 tahun saluran sekunder, sedangkan evaluasi kondisi dilapangan adalah didasarkan pengamatan secara langsung dilapangan apakah saluran yang ada mampu atau tidak mampu mengalirkan pada saat hujan. Apabila dari hasil pengamatan dilapangan kondisi saluran yang ada tidak mampu lagi menampung air hujan, maka alternatif yang akan diambil adalah dilakukan normalisasi tetapi apabila kondisi lapangan yang terjadi adalah sebaliknya maka saluran yang ada perlu dikaji kembali apakah masih relevan dipertahankan sampai tahun proyeksi.
1.
Full Bank Capacity ExistingFull Bank Capacity Existing adalah besarnya debit tampungan pada saluran sesuai dengan keadaan dilapangan. Perhitungan ini diperlukan untuk mengetahui seberapa besar kemampuan penampang saluran untuk menampung limpasan air hujan.
2.
Kapasitas Saluran EksistingKapasitas saluran eksisting adalah batas maksimum suatu saluran untuk menampung debit air yang akan ditampungmya. Saluran memiliki karakteristik yang berbeda satu dengan yang lain. Hal ini dikarenakan dimensi, bahan dasar saluran dan kemiringan saluran setiap saluran berbeda. Oleh sebab itu untuk merencanakan kapasitas saluran faktor-faktor di atas harus di perhatikan dan dihitung dengan teliti.
3.
Perbandingan Kapasitas Saluran Eksisting dengan Debit RencanaPerbandingan kapasitas saluran eksisting dengan debit rencana adalah cara membandingkan kapsitas saluran dengan debit rencana. Apabila kapsitas saluran lebih besar daripada debit rencana, maka saluran tersebut dapat dikatakan aman. Tetapi, apabila debit rencana lebih besar dari pada kapasitas saluran maka saluran tersebut luber.
4.
Analisis Kapasitas Rencana Saluran SekunderAnalisis Kapasitas rencana saluran sekunder adalah merencanakan dimensi saluran pada saluran yang luber. Dimensi saluran yang dirubah adalah tinggi saluran dan
kemiringan saluran. Kemiringan saluran berubah karena tinggi saluran berubah.
Cara yang dilakukan untuk mendapatkan tinggi rencana dan kemiringan saluran rencana menggunakan metode Trial and Error. Cara ini dilakukan karena mudah dan hasilnya akurat.
Contoh perhitungan analisis kapasitas rencana saluran sekunder dengan metode Trial and Error pada saluran Rungkut Asri Utara ( km 2,28 – 2,29 ). Q = A.V 𝑉𝑉=𝑄𝑄𝐴𝐴 𝑉𝑉=1𝑋𝑋.𝑅𝑅2�3.𝐼𝐼1�2 𝑄𝑄 (𝑏𝑏+𝑚𝑚.ℎ)ℎ= 1 𝑋𝑋� (𝑏𝑏+𝑚𝑚.ℎ)ℎ 𝑏𝑏+ 2ℎ√1 +𝑚𝑚2� 2�3 𝐼𝐼1�2 Setelah dicoba trial dan error, diperoleh h = 0.58
8,76 (7,0 + 0,5.1,5)1,5 =0.021 � (7,0 + 0,5.1,5)1,5 7,0 + 2𝑥𝑥1,5�1 + 0,52� 2�3 0,00021�2 0,44 = 0,44
5. Perhitungan Long Section dan Cross Section
Long section adalah potongan memanjang. Cross section adalah potongan melintang. Long section dan cross section digunakan untuk mengetahui elevasi, bentuk dan kemiringan pada potongan memanjang dan melintang. Perhitungan long section dan cross section dilakukan untuk mempermudah dalam penggambaran.setiap elevasi dasar saluran, elevasi tanggul, elevasi dasar rencana dan elevasi muka air banjir ditambahkan dengan ketinggian muka air laut pada elevasi-elevasi tersebut.
V. Kesimpulan A. Kesimpulan
Dari perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa tidak semua saluran sekunder dapat menampung debit rencana. Perlu normalisasi padasaluran yang kapasitasnya tidak sesuai rencana.
Saluran Rungkut Asri dinormalisasi dengan lebar 7 m dan ketinggian 1,5 m. Saluran Rungkut Asri Timur dinormalisasi dengan lebar 3,9 m dan ketinggian 1,3 m. B. Saran
Untuk Mengantisipasi dan mengurangi genangan air pada saluran sekunder yang terjadi, maka saran yang kami sampaikan antara lain :
1. Pemeliharaan rutin dengan jangka waktu tertentu meliputi pengerukan dan pembersihan sampah yang
dapat mengakibatkan pendangkalan dan penyumbatan aliran air.
2. Perlu dipikirkan lagi penggunaan plat beton yang menutupi saluran karena mengakibatkan kesulitan dalam pembersihan saluran.
VI. Daftar Pustaka
Soewarno. 1995. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Jilid 1.Bandung. Penerbit Nova.
Soewarno. 1995. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Jilid 2.Bandung. Penerbit Nova.
SDMP ( Surabaya Drainage Master Plan ).
Suripin. 2003. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Semarang. Megister Teknik Sipil Program Pasca Sarjana Universitas Diponegoro.
Madsuki, H. S. 1998. Drainase Pemukiman ( Hand Book ). Bandung. Institut Teknologi Bandung.
Biodata Penulis:
Nama : Dimas Adi Wibisono Angger Andrianto Putra TTL : Surabaya, 13 Juni 1989
Surabaya, 17 Nopember 1988 Alamat 1 : Jl. Semampir Selatan 1A/12 Surabaya 2 : JL. Karang Poh 4/9 Surabaya
Riwayat Pendidikan:
I : SDN Rungkut Menanggal II Surabaya 1995 - 2001 SMPN 35 Surabaya 2001 - 2004
SMA Trimurti Surabaya 2004 - 2007 DIII Teknik Sipil ITS 2007 – Skg II : SDN Tandes Lor I Surabaya 1994 - 2000
SMPN 2 Surabaya 2000 - 2003 SMAN 11 Surabaya 2003 - 2006 DIII Teknik Sipil ITS 2007 – Skg
