PERENCANAAN PENGENDALIAN BANJIR DI SUNGAI BATANG
MIMPI KENEGARIAN GUNUNG MEDAN KABUPATEN
DHARMASRAYA
Hendrik Efendi,Lusi Utama, Zahrul Umar
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang E-mail :hendrik.efendi91@yahoo.com,lusi_utamaindo115@yahoo.co.id,
zahrul_umar@yahoo.com
Abstrak
Kenegarian Gunung Medan yang terletak di Kecamatan Sitiung Kabupaten Dharmasraya sering mengalami banjir, bencana banjir ini terjadi diakibatkan oleh Sungai Batang Mimpi yang tidak mampu menampung curah hujan. Luapan banjir menggenangi daerah pemukiman, persawahan, serta perkebunan yang berada di sekitarnya. Genangan air dapat mencapai 80 cm.Oleh karena itu perlu dilakukan Normalisasi Batang Mimpi berupa perencanaan dimensi penampang, serta analisa stabilitas perkuatan tebing. Dalam perencanaan menggunakan data curah hujan dari tahun 2006 – 2015, yang didapat dari Stasiun Pulau Punjung, Stasiun Koto Baru Piruko dan Stasiun Padang Sidondang. Perhitungan curah hujan rata-rata menggunakan metode aljabar didapat curah hujan rata-rata 140,06 mm, berdasarkan data ini dihitung curah hujan rencana 5 tahun dengan menggunakan metode Gumbel didapat R5= 178,550 mm,
selanjutnya dihitung debit banjir rencana 5 tahun dengan metode Hasper dan diperoleh Q5=
183,444 m3/dtk. Dengan menggunakan debit banjir 5 tahun direncanakan penampang sungai berbentuk trapesium dengan lebar(b) =21 m dan tinggi (h)=3,50 m, faktor keamanan stabilitas perkuatan tebing terhadap geser didapat 1,92 > 1,2 dan terhadap guling didapat 3,71 > 1,5.
Kata kunci : banjir, sungai, normalisasi, penampang. Pembimbing I
Ir. Lusi Utama, M.T.
Pembimbing II
PLANNING FLOOD CONTROL RIVER IN BATANG MIMPI
KENEGARIAN GUNUNG MEDAN DISTRICK DHARMASRAYA
Hendrik Efendi,Lusi Utama, Zahrul Umar
Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University in Padang
E-mail :hendrik.efendi91@yahoo.com,lusi_utamaindo115@yahoo.co.id,
zahrul_umar@yahoo.com
Abstrak
Kenegarian Gunung Medan, located in District Sitiung Dharmasraya often experience flooding, the flooding occurred due to Sungai Batang dream unable to accommodate rainfall. Outburst floods inundated residential areas, rice fields and plantations in the surrounding areas. Stagnant water can reach 80 cm.Oleh because it needs to be done in the form of normalization Rod Dreams perencanaandimensi cross-section, as well as strengthening the stability analysis of the cliff. In planning the use of rainfall data from the years 2006 - 2015, which is derived from the Arbor Island Station, Station Koto Baru Padang Sidondang Piruko Station. Calculation of average rainfall using algebraic methods gained an average rainfall of 140.06 mm, based on this data dihitungcurah rain 5-year plan using the Gumbel obtained R5 = 178.550 mm, then calculated the flood discharge 5-year plan with the method and obtained Hasper Q5 = 183.444 m3 / sec. By using the 5-year flood discharge river direncanakanpenampang trapezoidal shape with a width (b) = 21 m and a height (h) = 3.50 m, strengthening the stability safety factor against shear cliffs gained 1.92> 1.2 and to bolster obtained 3, 71> 1.5.
Kata kunci : flood, river, normalization, cross-section.
1. PENDAHULUAN
Bencana alam adalah bencana yang diakibatkan oleh peristiwa atau serangkaian peristiwa yang disebabkan oleh alam antara lain berupa gempa bumi, tsunami, gunung meletus, banjir, kekeringan, angin topan dan tanah longsor, Salah satu bencana yang terjadi Kabupaten Dharmasraya adalah Banjir.
Banjir merupakan fenomena alam dimana terjadi kelebihan air yang tidak tertampung oleh sungai, sehingga menimbulkan genangan yang merugikan.
Kerugian yang diakibatkan banjir seringkali sulit diatasi baik oleh masyarakat maupun instansi terkait. Banjir disebabkan oleh berbagai macam faktor yaitu daerah tangkapan hujan, durasi hujan yang lama, intensitas hujan yang tinggi, kondisi topografi, dan kapasitas jaringan sungai.
Bencana banjir yang terjadi Kabupaten Dharmasraya, tepatnya Kenegarian Gunung Medan yang diakibatkan oleh curah hujan yang tinggi dibagian hulu Daerah Aliran Sungai (DAS) Batang
Mimpi. Batang Mimpi ini juga merupakan muara limpasan air dari beberapa sungai seperti Batang Piruko, Batang Runcing, Batang Lapan, Sungai Lawe dan Sungai Palangko pada saat hujan dengan waktu yang bersamaan ke 5 sungai ini menerima curah hujan ini lah yang menyebabkan banjir, Luapan banjir tersebut menggenangi daerah pemukiman, persawahan, serta perkebunan yang berada disekitarnya, genangan air nya cukup tinggi berkisar dari 60 – 80 cm. Semua informasi yang didapat adalah berdasarkan hasil survey kelapangan dikenegarian Gunung Medan Kecamatan Pulau Punjung Kab. Dharmasraya pada tanggal 02 Juni 2016. untuk itu perlu direncanakan penampang sungai yang mampu menerima curah hujan.
Untuk itu dilakukan“Perencanaan Pengendalian Banjir Di Sungai Batang Mimpi Kenegarian Gunung Medan Kabupaten Dharmasraya”.
2. METODOLOGI
2.1.Kondisi Umum Kawasan
Secara geografis wilayah Kabupaten Dharmasraya berada pada posisi 0o 47’7” LS sampai 1o 41’56” LS dan 101o 9’21” BT sampai 101o 54’27” BT.
Batang Mimpi melalui wilayah kecamatan Pulau Punjung, dan mempunyai anak sungai diantaranya Batang Piruko, Batang
Runcing, Batang Lapan, Sungai Lawe dan Sungai Palangko yang mengalir menuju muaranya di Sungai Batang Hari. Batang Mimpi mengalir melalui Kenagarian Gunung Medan, Kecamatan Pulau Punjung, Kabupaten Dharmasraya dengan panjang 34.50 km dan luas DAS Batang Mimpi ini sekitar 137,98 km2.
Peta kabupaten dharmasraya
2.2.Data Teknis Sungai
Data teknis dari DAS Batang Mimpi yang dibutuhkan dalam penulisan tugas akhir ini yaitu :
a. Luas Catchmant (A) = 138 Km² b. Panjang Sungai (L1) = 34,5 Km c. Kemiringan Sungai Ketinggian di hulu= 250 m Ketinggian di hilir=94 m Kemiringan sungai= = 0,00502 m
d. Data Morpologi Sungai (Geometrik Sungai).
Batang Mimpi memiliki tikungan yang bervariasi, di suatu tempat ada yang rapat dan ada juga yang
berjarak. Tepat nya pada lokasi studi yang penulis angkat, keadaan Batang Mimpi yang penulis amati yaitu pada tebing ditikungan luar sangat tergerus akibat banjir. Kondisi tersebut mengancam lahan pertanian dan juga pemukiman. Oleh karena itu harus cepat di benahi.
2.3.Data Hidrologi 2.3.1.Topografi
2.3.2.Peta Daerah Aliran Sungai
2.3.3.Cathment Area Batang Mimpi
2.3.4.Data Curah Hujan
Data curah hujan yang digunakan pada lokasi studi terdiri dari Stasiun Koto Baru Piruko dan Stasiun Pulau Punjung, diambil data selama 10 tahun dari tahun 2006 sampai 2015, seperti terlampir dalam tabel berikut: N O TA HU N STASIUN Pulau Punju ng Koto Baru Piruko PadangS idondan g (mm) (mm) (mm) 1 2006 92 115 290 2 2007 250 192 133 3 2008 230 240 120 4 2009 95 105 91 5 2010 167 125 90 6 2011 117 224 125 7 2012 149 139 110 8 2013 115 82 132 9 2014 125 109 50 10 2015 125 145 120 3. PENGOLAHAN DATA
3.1.Perhitungan Curah Hujan Rata - Rata Dengan Metode Aljabar
Untuk perhitungan curah hujan rata-rata menggunakan metode Aljabar, pengambilan metode ini berdasarkan faktor luas DAS yang < 500 km2. Metode ini
cocok untuk kawasan topografi rata atau datar dan alat penakar tersebar hampir merata. Rumus : n Rn R R R 1 2 ...
3 290 115 92 R = 165.7 mm
Untuk tahun selanjutnya disajikan dalam tabel berikut : N o TAHU N STASIUN RATA – RATA (mm) Pulau Punjun g (mm) Koto Baru Piruk o (mm ) Padang Sidondan g (mm) 1 2006 92 115 290 165.67 2 2007 250 192 133 191.67 3 2008 230 240 120 196.67 4 2009 95 105 91 97.00 5 2010 167 125 90 127.33 6 2011 117 224 125 155.33 7 2012 149 139 110 132.67 8 2013 115 82 132 109.67 9 2014 125 109 50 94.67 1 0 2015 125 145 120 130.00 Σ = 1400.67
3.2.Analisa Curah Hujan Rencana
Untuk perhitungan curah hujan rencana dilakukan dengan 3 (tiga) metode, yaitu metode Gumbel, metode Normal,dan metode Log person III. Dari ketiga metode tersebut di ambil nilai curah hujan rata-rata. Hal ini dilakukan untuk mencari angka curah hujan yang mungkin terjadi dalam periode tertentu.
3.2.1.Metode Distribusi Gumbel
Data curah hujan yang digunakan untuk perhitungan curah hujan rencana dengan metode gumbel yaitu data curah hujan rata-rata, dengan tahapan sebagai berikut: Rumus : XT = Sx Sn Yn Yt X untuk mendapatkan nilai Sx = 1 ) ( 2
n X X Dimana :XT =Hujan dengan return periode T (mm)
̅= Curah hujan maksimum rata-rata (mm)
n = Banyak data tahun pengamatan Sx = Standart deviasi
Yn =Reduced mean (hubungan dengan banyak data, n)
YT =Reduced variate (hubungan dengan
return Period, t)
Sn= Reduced standar deviation (hubungandengan banyaknya data, n). Reduced Variated+Yt Return Period (year) RedudedVariated (Yt) 2 0,3665 5 1,4999 10 2,2502 20 2,9702 25 3,1985 50 3,9019 100 4,6001 200 5,2958
o Perhitungan curah hujan rencana distribusi gumbel
Curah hujan rata-rata:
X =
=
= 140,06 mm Standar deviasi: Sx =√=
√
=
36,38Dengan harga n = 10 maka didapat untuk nilai Sn dan Yn ditentukan dengan menggunakan Tabel hubungan Reduced
Mean Yn dan Tabel Reduced Standart Deviation Sn. Sn = 0,9496 Yn = 0,4952 Maka : XT = Sx Sn Yn Yt X X2= 140,06+
0,9496
0,4952
3665
,
0
x 36,38 = 135,129 mmUntuk perhitungan selanjutnya ditabelkan
N Yn Sn Sx Yt Rn (mm) 2 0,4952 0,9496 36,38 0,3665 135,129 5 0,4952 0,9496 36,38 1,4999 178,550 10 0,4952 0,9496 36,38 2,2502 207,295 20 0,4952 0,9496 36,38 2,9702 234,879 25 0,4952 0,9496 36,38 3,1985 240,831 50 0,4952 0,9496 36,38 3,9019 270,574 100 0,4952 0,9496 36,38 4,6001 297,321
3.2.2.Metode Distribusi Normal
Perhitungan distribusi Normal menggunakan rumus : No Curah Hujan Rata – Rata (mm) (Xi-X) (mm) (Xi-X)² (mm) 1 165.67 25.60 655.36 2 191.67 51.60 2662.56 3 196.67 56.60 3203.56 4 97.00 -43.07 1854.74 5 127.33 -12.73 162.14 6 155.33 15.27 233.07 7 132.67 -7.40 54.76 8 109.67 -30.40 924.16 9 94.67 -45.40 2061.16 10 130.00 -10.07 101.34 Juml ah 1400.67 11912.8 4 No. Curah Hujan Rata – Rata (mm) (Xi-X) (mm) (Xi-X)² (mm) 1 165.67 25.60 655.36 2 191.67 51.60 2662.56 3 196.67 56.60 3203.56 4 97.00 -43.07 1854.74 5 127.33 -12.73 162.14 6 155.33 15.27 233.07 7 132.67 -7.40 54.76 8 109.67 -30.40 924.16 9 94.67 -45.40 2061.16 10 130.00 -10.07 101.34 Jumlah 1400.67 11912.84 Kt S X Xt
KT = faktor frekuensi, nilainya bergantung
dari T ( table Variabel Reduksi Gauss). Curah hujan rata-rata
X= = 10 1400,67 = 140.06 mm Standar Deviasi(Sx) = 1 -n ) X -(Xi 2
= 1 -0 1 11912,82 = 36.38 Tentukan nilai KT dari tabelNo Periode Ulang KT 1 2 0.00 2 5 0.84 3 10 1.28 4 20 1.64 5 25 1.71 6 50 2.05 7 100 2.33
Hitung curah hujan kala ulang -tahun
S K X
XT
Perhitungan untuk periode ulang 2,5,10,20,25,50,100 Tahun :
= 140,06+ (0 x 36,38) 140.067 mm Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan
No periode ulang KT S XT (mm) 1 2 0 36,38 140,067 2 5 0,84 36,38 170,628 3 10 1,28 36,38 186,636 4 20 1,64 36,38 199,733 5 25 1,71 36,38 202,219 6 50 2,05 36,38 214,650 7 100 2,33 36,38 224,837
3.2.3.Metode Distribusi Log Person III
Persamaan Umum :
Perhitungan curah hujan rencana distribusi log normal
1. Nilai rata-rata log X yang didapat pada perhitungan sebelumnya n X Log X Log i n i
1 mm X Log 2.1331 10 33 , 21 2. Nilai standar deviasi Log X yang didapat pada perhitungan sebelumnya No. Curah Hujan (mm) log Xi (mm) (logXi-logX)² (mm) (logXi-logX)³ (mm) 1 165.67 2.2192 0.0074 0.0006 2 191.67 2.2825 0.0223 0.0033 3 196.67 2.2937 0.0258 0.0041 4 97.00 1.9868 0.0214 -0.0031 5 127.33 2.1049 0.0008 0.0000 6 155.33 2.1913 0.0034 0.0002 7 132.67 2.1228 0.0001 0.0000 8 109.67 2.0401 0.0087 -0.0008 9 94.67 1.9762 0.0246 -0.0039 10 130.00 2.1139 0.0004 0.0000 Jumlah 1400.67 21.33 0.11 0.0005
1 ) log (log log 2
n x xi x S 1 10 0,11 log x S 0.1130 logx S3. Hitung nilai koefisien kemencengan
3 3 1 log 2 1 log log X S n n X X n Cs i n i
10 1
10 2
0,1130
0,0453 2,1331 -21,33 10 3 CsDari Nilai Cs = 0,0453 Untuk n = 2 didapat nilai K = -0.0059
4. Hitung curah hujan kala ulang T-tahun
)
logX SLogXxK
X
Log TR
Untuk periode ulang 2,5,10,20,25,50,100 Tahun
Log X2=2,1331 + (0,1130 x -0,0059)
=2,1324
Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan
No T Log Xn Xn (mm)
1 2 2,1324 135,669
2 5 2,2281 169,116
3 10 2,2781 189,707
4 20 Tidak ada Tidak ada
5 25 2,3311 214,325
6 50 2,3645 231,976
7 100 2,3962 248,986
Analisa curah hujan rencana yang dipakai merupakan rata-rata dari 3 (tiga) metode yang digunakan:
a. Metode Gumbel
b. Metode Distribusi Normal c. Metode Log Person III
Rata-Rata Curah hujan Rencana Ketiga Metode Meto de GUMB EL NORM AL LOG-PEARSO ON III RATA-RATA Perio de Cura h Huja n R2 (mm) 135,129 140,067 135,669 136,955 R5 (mm) 178,550 170,628 169,116 172,764 R10 (mm) 207,295 186,636 189,707 194,546 R25 (mm) 240,831 202,219 214,325 219,125 R50 (mm) 270,574 214,650 231,976 239,066 R100 (mm) 297,321 224,837 248,986 257,048
3.4.Uji Keselarasan Sebaran Dengan Smirnor-kolmogorof
Dari semua metode yang digunakan, penentuan jenis distribusi memakai tiga metode, Metode Gumbel,Metode Normal,dan Metode Log Person III.
Hasil perhitungan uji keselarasan sebaran smirnov-kolmogrof untuk metode Gumbel adalah sebagai berikut :
Perhitungan nilai T f(t) Sn Yn Yt T 1.91 0.9496 0.4952 2.3071 10.5540 1.67 0.9496 0.4952 2.0787 8.5045 0.21 0.9496 0.4952 0.6897 2.5348 -0.13 0.9496 0.4952 0.3713 2.0067 -0.36 0.9496 0.4952 0.1518 1.7346 -0.40 0.9496 0.4952 0.1202 1.7007 -0.62 0.9496 0.4952 -0.0914 1.5022 -0.63 0.9496 0.4952 -0.1067 1.4897 -0.64 0.9496 0.4952 -0.1077 1.4889 -1.01 0.9496 0.4952 -0.4611 1.2575
Keterangan tabel 4.14 dan 4.15 : I= nomor urut data
Xi= data hujan diurut dari yang besar ke kecil (mm)
P(Xi) = peluang empiris
f(t) = untuk distribusi probabilitas Gumbel, dimana KT = f(t)
P’(Xi) = ditentukan berdasarkan nilai Yn, Sn. ( I Made Karmiana. 2011)
Contoh
Untuk nilai f(t) = 1,91, Yn = 0,4952, Sn = 0,9496
Maka berdasarkan persamaan (4.15) di dapat nilai Yt = 2,3071 dapat dihitung T = 10,5540 tahun, sehingga dapat dihitung peluang teoritis P’(Xi) = 1/T =1/10,5540 = 0,094. Demikian seterusnya untuk baris berikutnya cara perhitungannya adalah sama.
Kesimpulan:
Syarat (∆PMAX) < (∆Pkritis) = hasil
metode sebaran yang diuji dapat diterima.
Kesimpulan perhitungan Uji Distribusi Probabilitas dengan Metode Smirnov-Kolmogorov.
Setelah dilakukan uji distribusi probabilitas dari 3 metode untuk menghitung debit rencana maka metode yangdipakai yaitu: Metode Gumbel karena nilai (∆Pmax) terkecil selisih terbesar.
3.5.Analisa Debit Banjir Rencana
Analisa debit banjir yang dilakukan dengan periode ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 20 tahun, 25 tahun, 50 tahun dan 100 tahun. Proses perhitungan debit banjir dimulai dengan pengumpulan data hujan dan topografi. Setelah data curah hujan rata-rata dan curah hujan rencana didapat maka dilanjutkan dengan perhitungan debit banjir rencana. Berdasarkan hasil penentuan distribusi dan uji keselerasan, maka data curah hujan harian maksimum
N o Jenis (∆Pmax) (∆Pkritis) Seli sih Keterang an Proba bilitas 1 Proba bilitas Norma l 0.19 0.41 0.22 Dapat diterima 2 Proba bilitas Gumb el 0.07 0.41 0.34 Dapat diterima 3 Proba bilitas Log Person III 0.13 0.41 0.28 Dapat diterima
yang akan digunakan untuk analisis debit banjir rencana adalah hasil dari distribusi probabilitas gumbel.
3.5.1.Analisa Debit Rencana Metode Melchior Panjangsungai : L1 = 34,5 km L2 = 2/3 L1 = 2/3 x 34,5 = 22,77 km LuasEllips Melchior (F) F = ¼ x x L1 x L2 = ¼ x 3,14 x 34,5 x 22,77 = 616,668 km2
Koefisien Run Off (α) = 0,65 (hutan dengan kelebatan sedang) F = 616,668km2
Berdasarkan hasil interpolasi q terhadap luas (f). ( ) = 2,73m3/dtk/km. Kemiringan Sungai L’ = 0,9 L1 = 0,9 x 34,5 = 31,05 km = 31050 m H = H1-H2 = 250-94 = 156m S = = = 0,00502 S’ = 20 % x S = 20 % x 0,00502 = 0,0010 WaktuKonsentrasi V= 1,31√ =1,31√ = 0,365 m/dtk = 3600 x 0,365 = 1317,52 m/jam Tc= = = 23,56 jam a. T= 23,56jam F=616,668km2 q = 2,5m3/dtk/km2 (grafik Melchior) V= 1,31√ = 1,31√ = 0,358m/dtk = 3600x 0,358 m/jam = 1291,73 m/jam Tc = = = 24,03 jam b. T= 24,03jam F =616,668km2 q= 2,3m3/dtk/km2 (grafikMelchior) V= 1,31√ = 1,31√ = 0,352m/dtk = 3600 x 0,352 m/jam = 1270,36 m/jam Tc = = = 24,44 jam c. T= 24,44jam F =616,668km2
q= 1,9m3/dtk/km2 (grafik Melchior) V= 1,31√ = 1,31√ = 0,349m/dtk = 3600 x 0,349 m/jam= 1256,40 m/jam Tc= = = 24,71 jam Jadi: t = 24,71jam = 1482,60menit Dari daftar II Melchior didapat19 %q =
1,9 + (19% x 1,9) = 2,261m3/dtk/km2
Menghitung Debit Rencana Q2= α x A x q x (Rt/200)
= 0,65 x 138x 2,261 x (135,129 /200) = 137,029 m3/det
Hasil perhitungan debit banjir metode melchior. T RT(m m) A A (km2) q QT(m3/d et) 2 135,1 29 0,65 138 2,261 137,02 9 5 178,5 50 0,65 138 2,261 181,06 0 10 207,2 95 0,65 138 2,261 210,21 4 25 240,8 31 0,65 138 2,261 244,21 6 50 270,5 74 0,65 138 2,261 274,37 4 100 297,3 21 0,65 138 2,261 301,50 0
3.5.2.Analisa debit rencana metode Hasper
Pada perhitungan debit banjir rencana metode Hasper, tinggi hujan
yang diperhitungkan adalah tinggi curah hujan pada titik pengamatan.
Rumus umum : Q = α . β . f .q 1. Hitung besarnya koefisien daerah pengaliran Luas Pengaliran = 138 km2
0,7 7 . 0 138 075 . 0 1 138 012 . 0 1 3603511 , 3 3776561 . 1 = 0,45412. Hitung waktu konsentrasi (t) Panjang Sungai
= 34,5 km
Kemiringan rata-rata sungai = 0,00502
Maka waktu konsentrasi (t) :
3. Hitung nilai koefisien reduksi β
818 , 1 12 138 15 31 , 8 10 7 , 3 31 , 8 1 1 3/4 2 31 , 8 4 . 0 550 , 0 818 , 1 1 4. Hitung hujan maksimum (q) RT = 135,129 mm (perhitungan
curah hujan periode 2 tahun) Untuk t = 2-19 jam 614 , 120 1 31 , 8 129 , 135 31 , 8 Rt Sehingga : = 4,031 m3/dtk/km2
5. Hitung debit banjir kala ulang T-tahun (Q)
β
Debit banjir kala ulang 2 tahun Q2= 0,4541 x 0,550 x138 x
4,031= 138.933 m3/dt. Perhitungan untuk periode ulang 2, 5, 10,
20, 25, 50, dan 100 tahun. Hasil perhitungan metode hasper
T RT(mm) Q(m3/dtk) 2 135,129 138,933 5 178,550 183,444 10 207,295 212,982 25 240,831 247,432 50 270,574 277,987 100 297,321 305,470
Rekap hasil perhitungan debit banjir rencana masing-masing metode.
Untuk nilai debit banjir rencana diambil Metode Hasper.
Q5 = 183,444 m3/dt
3.6.Perhitungan Dimensi Penampang
Dalam merencakan dimensi penampang Batang Mimpi menggunakan data debit rencana periode ulang 5 tahun sebesar 183,444 m3/dtk. Dimensi Normalisasi Batang Mimpi direncanakan dengan menggunakan saluran trapezium.
h H I I B Periode Ulang Tahunan Metode Melchior (mm) Metode Hasper (mm) 2 137,029 138,933 5 181,060 183,444 10 210,214 212,982 25 244,216 247,432 50 274,374 277,987 100 301,500 305,470
Rumus :
Penampang Saluran Trapesium Q = A . V A = (b + m . h) h P = b + 2 h√ R = A/P V = 1/n . R2/3 . I1/2 Dimana : Q = Debit (m3/detik)
V = Kecepatan aliran rata-rata (m/detik) n = Koefisien kekasaran manning R = Jari-jari hidrolis (m) P = Keliling basah (m) m = Talud
A = Luas keliling basah (m2) I = Kemiringan saluran Data Desain :
Q2 normal desain = 138,933 m3/detik
Q5 banjir desain = 183,444 m3/detik
I dasar sungai = 0,00502
Penampang desain berbentuk trapesium majemuk dengan talud 1 : 1 Direncanakan
Lebar B = 21 m
Koef. Manning (n) = 0,035 Mencari tinggi h
Tinggi h didapat dengan menggunakan cara Trial and error :
Hasil perhitungan nilai h1
Dari perhitungan diatas didapatkan tinggi h1 = 2,44 m 2,50 , sehingga : A = (b1 + m . h) h = (21 + 1 x 2,50) 2,50 = 58,75 m² P = b + 2 h√ =21 + 2 (2,50)√ = 31,00 m R= A/P = 58,75/31,00 =1,90 m V= 1/n . R2/3 . I1/2 = 1/0,035.1,90.2/3 . 0,005021/2 = 3,62 m/detik Q = A . V = 58,75 x 3,62 = 212,675m3/dtk = 212,675m3/dtk>Qdesain =183,444 m3/dtk . . . ok!
Tinggi Penampang untuk Qdesain
= 212,675 m3/dtk adalah (h) = 2,50 m. h(m) B(m) A(m2) P(m) R2/3 V(m/dtk) Q(m3/dtk) 1,00 21 22,00 25,00 0,88 2,17 47,714 2,00 21 46,00 29,00 1,59 3,21 147,757 2,20 21 51,04 29,80 1,71 3,38 172,553 2,50 21 58,75 31,00 1,90 3,62 212,675 3,00 21 72,00 33,00 2,18 3,97 286,035 4,00 21 100,00 37,00 2,70 4,58 458,213
Tinggi keseluruhan tanggul (H) = h + f = 2,50 m + 1m = 3,50 m 2,5 m 3,5 m 21 m
Hasil perhitungan dimensi penampang
3.7.Perhitungan stabilitas perkuatan tebing
Perhitungan stabilitas bertujuan untuk memeriksa stabilitas perkuatan tebing terhadap guling dan geser serta memeriksa tegangan tanah yang timbul akibat gaya yang ditimbulkan oleh beban konstruksi. Gaya-gaya yang bekerja antara lain :
1.Akibat berat sendiri 2.Akibat gaya gempa 3.Akibat tekanan tanah Data-data :
Berat isi tanah lempung (γs) = 1,59 t/m3
Berat jenis batu kali = 2,2 t/m3 Sudut geser tanah (Ø) = 11°
- Kohesi (C) = 0,23
Akibat Berat Sendiri (Pada saat
debit kosong)
Berat sendiri perkuatan tebing adalah berat yang diakibatkan oleh bangunannya.Berat sendiri perkuatan tebing tergantung kepada bahan yang digunakan untuk membuat bangunan perkuatan tebing tersebut. Dalam tinjauan ini bahan yg digunakan adalah beton bertulang dengan berat jenis ɣ = 2,4 t/m3 dan pasangan batu kali dengan berat jenis ɣ = 2,2 t/m3 . α1 = arc tan = 45˚ α2 = arc tan = 45˚ Gaya (W1) = -(0,5 . 2) . 2,4= -2,4 Lengan momen (W1) = = -0,25 m
Momen (W1) = Gaya .Jarak
= -2,4 . -0,25 = -0,66 t
Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan sebagai berikut :
Beban Gaya (t) Jarak (m)
Momen (t.m) W1 2,4 0,25 -0,6 W2 1,2 0,66 -0,79 W3 10,86 3,99 -43,33 W4 1,2 4,74 -5,68 Σ =15,66 Σ =-50,40
Akibat gaya gempa
Gaya yang diakibatkan oleh gempa harus diperhitungkan terhadap kekuatan bangunan.Gaya gempa ini bekerja ke arah yang berbahaya dengan garis kerja melewati titik bangunan dalam mendatar.Pada Peta Zona Gempa Indonesia dapat dilihat pembagian wilayah gempa yang berbeda.
Koefisien gempa dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
K =
ad = n (ac x z)m
Dimana :
K = Koefisein gempa
ad = Percepatan gempa desain (m/dt2)
ac = Percepatan gempa dasar (m/dt2) V = Faktor koreksi pengaruh jenis tanah setempat
Z = Koefisien zona gempa
n = Faktor koreksi pengaruh jenis tanah setempat
m = Koefisien untuk jenis tanah q = Percepatan gravitasi (980 cm/dt2)
Diketahui :
Z = 2,11 (gambar zona gempa sumatera) ac = 85 m/dt2 n = 2,76 ad = n( ac x z)m = 2,76(85 x 2,11)0,71= 109,9 K = = = 0,112
Gaya gempa yang bekerja secara horizontal pada titik tangkap gaya berat sendiri bangunan.
He = K x G Dimana :
He = koefisien gempa G = gaya per segmen
He = K x G= -0,112 x -2,4= -0,26 t Momen= -0,40 . 1= -0,26 t.m
Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan sebagai berikut : Segmen Gaya (t) Koefisien Gempa Gaya Gempa (t) Jarak (m) Momen (t.m) W1 2,4 0,112 0,40 1 -0,26 W2 1,2 0,112 0,13 0,66 -0,08 W3 10,86 0,112 1,21 3,75 -4,53 W4 1,2 0,112 0,13 5 -0,65 Σ =15,66 Σ =1,87 Σ =-5,52
Akibat tekanan tanah
Gaya-gaya yang timbul akibat tekanan tanah dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
P = ½ . ɣˈ .L² . Ka Dimana :
P = Gaya akibat tekanan tanah (t) ɣˈ = Berat jenis tanah efektif (t/m3) Ka = Tekanan tanah aktif
ɣˈ = ɣs - ɣw
Dimana :
ɣˈ = Berat jenis efektif tanah (t/m3
ɣs = Berat jenis tanah (t/m3)
ɣw = Berat jenis air (t/m3)
ɣˈ = ɣs - ɣw
= 1,59 – 1,00 = 0,59 (t/m3) Tekanan tanah aktif :
Ka = tan² (45 – Ø/2) = tan² (45 – 11/2) = 0,67
Jarak = (1/3 . 5,5) = 1,83(t) Gaya (Pa1) = ½ . ɣˈ .L² .Pa
= ½ .0,59 . 5,5² . 0,67= 5,97 t Momen = Gaya .Jarak
= -5,97 . 1,83 = 10,92 t.m Tekanan tanah pasif :
Kp = tan² (45 + Ø/2)= tan² (45 + 11/2) = -1,47 Jarak = (1/3 . 2) + 1= -1,66(t) Gaya (Pp1) = ½ . ɣˈ .L² .Pp = ½ .0,59 . 2² . 1,47 = -1,73 t
Momen = Gaya . Lengan momen = 1,73 . 1,66 = -2,87 t.m Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan sebagai berikut: Beban Uraian Gaya (t) Jarak (m) Momen (t.m) H H Pa1 -½ .0,59 . 5,5² .0,67 5,97 1,83 10,92 Pp1 ½ .0,59 . 2² .1,47 -1,73 -1,66 -2,87 Σ = -4,24 Σ = -8,05
Kontrol stabilitas perkuatan tebing Resume gaya No . Uraian Besa r Gaya (t) Mome n (t.m) V H V H 1. Berat Sendiri -15,66 -50,40 2. Gaya Gempa -1,87 -8,05 3. Tekanan Tanah -4,24 -5,52 Σ = -15,66 Σ = -6,11 Σ = -50,40 Σ = -13,5 7 Mt = -50,40t.m Mg = -13,57 t.m ΣV = -15,66 t ΣH = -6,11 t
Kontrol terhadap guling Sf = ≥ 1,5
= ≥ 1,5
= 3,71> 1,5 (aman terhadap guling)
Kontrol terhadap geser Sf = . 0,75 ≥ 1,2
= . 0,75 ≥ 1,2
= 1,92> 1,2 (aman terhadap geser)
4.Kesimpulan
Berdasarkan dari uraian bab-bab sebelumnya, maka di ambil kesimpulan dari Tugas Akhir yang dibuat dengan judul perencanaan pengendalian banjir di Sungai
Batang Mimpi
KabupatenDharmasrayasebagai berikut: 1. Data Curah Hujan yang di analisa
adalah data dari tahun 2006 sampai tahun 2015. N o TAHU N STASIUN RATA – RATA (mm) Pulau Punjun g (mm) Koto Baru Piruk o (mm ) Padang Sidondan g (mm) 1 2006 92 115 290 165.67 2 2007 250 192 133 191.67 3 2008 230 240 120 196.67 4 2009 95 105 91 97.00 5 2010 167 125 90 127.33 6 2011 117 224 125 155.33 7 2012 149 139 110 132.67 8 2013 115 82 132 109.67 9 2014 125 109 50 94.67 1 0 2015 125 145 120 130.00 Σ = 1400.67
2. Perhitungan curah hujan rencana pada tugas akhir menggunakan3
metode yaituMetode
Gumbel,Metode Normal,dan Metode Log Person Type III.
Meto de GUMB EL NORM AL LOG-PEARSO ON III RATA-RATA Perio de Cura h Huja n R2 (mm) 135,129 140,067 135,669 136,955 R5 (mm) 178,550 170,628 169,116 172,764 R10 (mm) 207,295 186,636 189,707 194,546 R25 (mm) 240,831 202,219 214,325 219,125 R50 (mm) 270,574 214,650 231,976 239,066 R100 (mm) 297,321 224,837 248,986 257,048
3. Penentuan jenis distribusi dengan uji keselarasan sebaran dengan smirnov kolmogorof dan didapat hasil perhitungan
No Jenis (∆Pmax) (∆Pkritis) Selisih Keterangan
Probabilitas 1 Probabilitas Normal 0.19 0.41 0.22 Dapat diterima 2 Probabilitas Gumbel 0.07 0.41 0.34 Dapat diterima 3 Probabilitas Log Person III 0.13 0.41 0.28 Dapat diterima
Setelah dilakukan uji distribusi probabilitas dari 3 metode untuk menghitung debit rencana,maka metode yang dipakai yaitu: Metode Gumbel karena nilai (∆P
max)
4. Perhitungan debit banjir rencana menggunakan 2 metode yaitu Metode Melchior, dan Metode Hasper
5.Dimensi penampang sesuai Debit Banjir Rencana dengan menggunakan Metode Hasper yaitu debit rencana periode ulang 5 tahun sebesar 212,675m3/detik.
6. Dari perhitungan merencanakan dimensi saluran berbentuk penampang trapesium dengan talud 1:1,lebar (b) 21 meter, tinggi (h) sebesar 2,5 meter,dan tinggi jagaan (f) 1 meter maka di dapat tinggi keseluruan tanggul (H) 3,5 meter, sehingga mampu melewatkan debit banjir rencana periode ulang 5 tahun (Q5) sebesar
212,675m3/detik.
7. Perhitungan stabilitas perkuatan tebing yang penulis periksa hanya stabilitas perkuatan tebing terhadap guling dan geser serta memeriksa tegangan tanah yang timbul akibat gaya yang di timbulkan oleh beban kontruksi maka di dapat hasil perhitungan control terhadap guling 3,71> 1,5 (aman terhadap guling) dan control terhadap geser 1,92>1,2 (aman terhadap geser)
Saran:
1. Masyarakat atau instansi pemerintah yang terkait agar segera membuat saluran penampang sungai seperti hasil perencanaan ini yang berguna untuk menyelesaikan permasalahan banjir yang ada pada kasawan
2. Perlu adanya pemeliharan dan minitoring yang baik serta menerus untuk menjaga agar kapasitas pengaliran sungai tetap stabil. Periode Ulang Tahunan Metode Melchior (mm) Metode Hasper (mm) 2 137,029 138,933 5 181,060 183,444 10 210,214 212,982 25 244,216 247,432 50 274,374 277,987 100 301,500 305,470
5. Daftar Pustaka
Departemen Pekerjaan Umum, ”Standar
Perencanaan Irigasi Bagian Perencanaan Jaringan Irigasi KP-01". CV. Galang Persada, Jakarta, 2013. SK SNI M - 1989 -F
I Made Kamiana ”Teknik Perhitungan
Debit Rencana
Bangunan Air”.Graha Ilmu,Yogyakarta, 2011. Subramanya, K. ”Flow Open Chanel”,
second edition. Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, New Delhi, 2006.
Suripin, M.Eng, Dr. Ir. ”Sistem Drainase
Perkotaan Yang
Berkelanjutan”. ANDI, Yogyakarta, 2004.
Suryono Sosrodarsono, Ir. "Hidrologi Untuk Pengairan". PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 2003.
Ven Te Chow, Ph.D . "Hidrolika Saluran Terbuka". Erlangga, Jakarta, 1997.
