MOTTO
“Biarkan semua berjalan mengalir apa adanya” “Tetep optimis dan sabar. Karna semua akan indah pada waktunya.”
PERSEMBAHAN
Tugas akhir ini saya persembahkan kepada :
Allah SWT, Engkaulah Yang Maha Mengetahui apapun keadaan hambaMu ini. Terimakasih atas kesabaran dan ketabahan yang Engkau berikan padaku.
Kedua orangtuaku dan kakak-kakakku, yang tak pernah berhenti mengingatkanku untuk menyelesaikan TA ku ini dan tak pernah berhenti memberikan dukungannya. Ini persembahanku untuk kalian.
Kekasihku yang selalu mendampingiku, mensuport dan mengerti aku, apapun dan bagaimanapun keadaanku.
Ponakan-ponakanku, Ega, Vina, Rayan. Kepolosan kalian membuat tante tetep tegar. Punge_ndud terimakasih untuk kos’nya yang slalu menjadi tempat transitku dan
menjadi teman curhatku.
Indud, Mentul, Mami, Cui, Dea, Neng Lis, Anggi, Norma, terimakasih untuk bantuan dan dukungan kalian selama ini. Aku pasti akan merindukan kebersamaan kita semua karna banyak hal yang tak bisa dilupakan bersama kalian.
commit to user
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penyusun panjatkan kepada Allah SWT, yang telah
melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul ANALISIS KEGUNAAN WADUK GONGGANG SEBAGAI PENGENDALI BANJIR dengan baik. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penyusun banyak menerima bimbingan,
bantuan dan dorongan yang sangat berarti dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
dalam kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tak
terhingga kepada :
1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
beserta stafnya.
2. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta
beserta stafnya.
3. Segenap pimpinan Program D-III Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Surakarta beserta stafnya.
4. Ir. Solichin, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir atas arahan dan
bimbingannya selama dalam penyusunan tugas ini.
5. Rekan – rekan dari Teknik sipil semua angkatan dan semua pihak yang telah
membantu terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini.
Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran maupun masukan yang membawa
ke arah perbaikan dan bersifat membangun sangat penyusun harapkan. Semoga
Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penyusun khususnya dan
pembaca pada umumnya.
Surakarta, 2011
ABSTRAK
FAJAR NURUL KHASANAH, 2011, “Analisis Kegunaan Waduk Gonggang Sebagai Pengendali Banjir”. Tugas Akhir, Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Bendungan merupakan tembok yang dibangun melintang sungai. Bendungan dapat dibuat dari tanah, batu atau beton. Struktur ini menghalangi aliran sungai, sehingga menciptakan danau buatan yang dinamakan waduk.Sedangkan waduk itu sendiri merupakan tampungan air buatan manusia yang digunakan untuk menahan kelebihan air pada masa aliran tinggi dan menggunakannya selama masa-masa tiada hujan. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk menganalisis banjir waduk dengan metode hydrologic routing.
Analisis data menunjukkan bahwa debit puncak aliran keluar (outflow) sebesar 24.4771 m3/dt hingga 130.5446 m3/dt. lebih kecil dari pada aliran masuk (inflow) sebesar 70.1429 m3/dt hingga 280.5717 m3/dt. Hal tersebut disebabkan karena adanya debit yang tertampung dalam waduk sebesar 37.5068 m3/dt hingga 150.0271 m3/dt.. Debit yang tertampung tersebut dapat digunakan sebagai sumber air ketika musim kemarau. Sedangkan perkiraan rencana anggaran biaya pembangunan bendungan Gonggang tahap VI tahun 2011 adalah sebesar Rp. 15.470.466.000,00.
commit to user
ABSTRACT
FAJAR NURUL KHASANAH, 2011.Analysis of The Use of Gonggang Reservoir as Flood Control. Thesis, Bachelor Degree of Urban Infrastructure in Civil Engineering Program. Civil Engineering Department - Faculty of Engineering, Sebelas Maret University.
Dam is a wall built across the river. Dam can be made from soil, stone, or concrete. This structure blocks the river stream, thus an artificial lake called reservoir built. While the reservoir itself is a man-made water container used to hold the water excess in the time of high flow. It is also used during the drought. The purpose of this thesis is to analyze the flood in the reservoir with hydrologic routing method.
The data analysis shows that the peak outflow debit is 24.4771 m3/second to 130.5446 m3/second. It is lesser than the inflow which is 70.1429 m3/second to 280.5717 m3/second. The cause is that the debit contained in the reservoir is 37.5068 m3/second to 150.0271 m3/second. That contained debit can be used as the water source during the dry season. While the budget plan estimation of the Gonggang Dam construction phase VI in 2011 is Rp 15.470.466.000,00.
DAFTAR ISI
1.5. Manfaat Penelitian ……….. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ……….. 4
2.1.1. Waduk ……….. 4
2.1.2. Penelusuran Banjir Waduk ……….. 7
2.2. Landasan Teori ..……… 12
2.2.1. Analisis Data Hujan ………... 12
2.2.2. Analisis Debit Banjir ………. 16
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Studi Lapangan ……….. 23
commit to user
3.2.1. Mencari Data atau Informasi ……….. 24
3.2.2. Mengolah Data ………... 25
3.2.3. Bagan Alir Penelitian ……….. 26
BAB 4 PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengumpulan Data Curah Hujan ………... 27
4.2. Pengolahan Data Hujan ………. 28
4.2.1. Analisa Frekwensi ………. 28
4.2.2. Hujan Rancangan Waduk Gonggang ……… 30
4.2.3. Hujan Efektif Waduk Gonggang ……….. 32
4.2.4. Analisa Debit Banjir ……….. 36
4.3. Rencana Anggaran Biaya ……….. 46
4.4. Pembahasan ………... 53
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ……… 55
5.2. Saran ……….. 55
PENUTUP... 57
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sketsa Hidrograf Nakayasu ………. 17
Gambar 3.1. Peta Lokasi Waduk Gonggang ……… 23
Gambar 3.2. Bagan Alir Penelitian ………….………. 26
Gambar 4.1. Sketsa Ordinat HSS Nakayasu ……… 36
Gambar 4.2. Grafik Ordinat HSS Nakayasu ……… 40
Gambar 4.3. Grafik hidrograf Debit Banjir Waduk Gonggang Tahun 2000 ……42
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Rumus-rumus Koefisien Pengairan ……… 15
Tabel 2.2. Klasifikasi Periode Ulang Berdasarkan Jenis Konstruksi ………….. 20
Tabel 4.1. Data Curah Hujan ………... 27
Tabel 4.2. Rekapitulasi Hujan Maksimum Harian Rata-rata ………... 28
Tabel 4.3. Analisa Frekwensi Hujan Daerah Waduk Gonggang ………. 28
Tabel 4.4. Pemilihan Jenis Distribusi Frekwensi ………. 30
Tabel 4.5. Analisa Hujan Rancangan Metode Log Pearson Type III ………….. 30
Tabel 4.6. Harga G Pada Periode Ulang Tertentu untuk Cs = -0.3155 ………… 31
Tabel 4/7. Hasil Hujan Rancangan Metode Log Pearson Type III ……….. 32
Tabel 4.8. Nilai Koefisien Pengaliran Untuk Periode Ulang tertentu ………….. 32
Tabel 4.9. Distribusi Hujan Untuk Periode ke – t ……… 33
Tabel 4.10. Distribusi Hujan Satuan ……… 33
Tabel 4.11. Hasil Perhitungan Hujan Efektif ………... 34
Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Hujan Efektif Periode ke-t ……….. 35
Tabel 4.13. Contoh Perhitungan Ordinat HSS Nakayasu ……… 39
Tabel 4.14. Contoh Perhitungan Hidrograf Satuan Debit Banjir Waduk Gonggang Tahun 2000 ……… 41
Tabel 4.15. Contoh Perhitungan Penelususran Banjir Waduk ………. 44
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A-1. Tabel 4.13 dan Gambar 4.2. Tabel dan Grafik Ordinat Hidrograf
Satuan Sintetik Nakayasu
Lampiran A-2. Tabel 4.14a. – 4.14.j dan Gambar 4.4a. – 4.4j. Tabel dan Grafik
Perhitungan Debit banjir Waduk Gonggang Tahun 2000-2009
Lampiran A-3. Tabel 4.15a.-4.15j. dan Gambar 4.5a.-4.5j. Tabel dan Grafik
Perhitungan Penelusuran Banjir Waduk/Perhitungan Inflow dan
Outflow Waduk Gonggang
Lampiran A-4. Tabel Harga G
Lampiran A-5. Peta Lokasi, Denah Umum dan Daerah Genangan Bendungan
commit to user
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Negara Indonesia adalah Negara yang berkembang, namun persoalan banjir di
Negara ini tidak kunjung mendapat solusi terbaik untuk mengatasinya. Banjir itu
sendiri memiliki dua pengertian, yaitu :
1. Aliran air sungai yang tingginya melebihi tinggi muka air normal sehingga
melimpas dari palung sungai yang menyebabkan adanya genangan pada lahan
rendah disisi sungai. Aliran air limpasan tersebut yang semakin meninggi,
mengalir dan melimpasi muka tanah yang biasanya tidak dilewati aliran air.
2. Gelombang air yang berjalan kearah hilir system sungai yang berinteraksi
dengan kenaikan air dimuara akibat badai untuk Negara tropis, berdasarkan
sumber airnya, air yang berlebihan tersebut dapat dikategorikan dalam empat
kategori :
Banjir yang disebabkan oleh hujan lebat yang melebihi kapasitas penyaluran system pengaliran air yang terdiri dari system sungai alamiah
dan system drainase buatan manusia.
Banjir yang disebabkan meningkatnya muka air di sungai sebagai akibat pasanglaut maupun meningginya gelombang laut akibat badai.
Banjir yang disebabkan oleh kegagalan bangunan air buatan manusia
seperti bendungan, bending, tanggul dan bangunan pengendali banjir.
Banjir akibat kegagalan bendungan alam atau penyumbatan aliran sungai
akibat runtuhnya/longsornya tebing sungai. Ketika sumbatan/bendungan
tidak dapat menahan tekanan air maka bendungan akan hancur, air sungai
yang terbendung mengalir deras sebagai banjir bandang.
Bendungan adalah tembok yang dibangun melintangi sebuah sungai. Bendungan
dapat dibuat dari tanah, batu, atau beton. Struktur ini menghalang aliran sungai,
sehingga menciptakan danau buatan yang dinamakan waduk. Air yang ditampung
untuk irigasi dan minum, untuk rekreasi serta sebagai pengendali banjir pada
aliran sungai yang terhalang oleh bendungan tersebut. Beberapa bendungan
dibangun dengan tujuan untuk memenuhi fungsi lebih dari satu hal. Oleh karena
itu bendungan merupakan salah satu elemen yang terkait dalam pembangunan
wilayah. Mengacu pada pentingnya fungsi bendungan pada perencanaan suatu
wilayah diperlukan adanya analisis yang berkaitan dengan system bendungan
serta menjadi masukan berharga bagi perencana pembangunan bendungan.
Daerah Kabupaten Magetan khususnya dibagian selatan yaitu Kecamatan Poncol,
Kecamatan Ngariboyo, dan Kecamatan Lambeyan memiliki jumlah penduduk
±108.000 jiwa (th.2003) yang mayoritas masyarakatnya hidup dari hasil pertanian.
Tetapi kondisi masyarakat tersebut tidak dapat berlangsung dengan baik
dikarenakan oleh keadaan alamnya yang sangat kekurangan pasokan air untuk
memenuhi kebutuhan sehari-hari terlebih untuk keperluan bertani. Mengingat
kebutuhan air yang dibutuhkan oleh masyarakat, maka pada tahun 1995 pihak
PPKSDA Bengawan Solo mengidentifikasi potensi air di Sungai Gonggang yang
ditindaklanjuti dengan pekerjaan pra design di lapangan Genilangit desa
Genilangit Kecamatan Poncol Kabupaten Magetan. Kemudian pelaksanaan fisik
dimulai pada tahun 2004 yang dilaksanakan oleh Satuan Kerja Non Vertikal
Tertentu Pengembangan dan Pengelolaan Sumber Daya Air Bengawan Solo.
Sedangkan tipe bendungan tersebut adalah bendungan urugan zonal dengan inti
kedap air tegak atau “bendungan inti tegak”, yaitu bendungan zonal yang zona
kedap airnya terletak di dalam tubuh bendungan dengan kedudukan vertikal, dan
inti tersebut terletak di bidang tengah dari tubuh bendungan.
Penulis melakukan kerja praktek pada proyek tersebut pada tahun 2010. Karena
menemui kendala cuaca hujan proyek ini sampai sekarang belum selesai. Maka
sebagai pembelajaran penulis mencoba melakukan analisis pada data curah hujan
untuk mengetahui kapasitas waduk yang terbentuk pada bendungan tersebut serta
menganalisis apakah bendungan tersebut aman digunakan sebagai pengendali
commit to user
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian pada latar belakang, rumusan masalah dapat disusun sebagai
berikut :
1. Berapakah kapasitas waduk pada bendungan Gonggangtersebut?
2. Berapakah rouating banjir daya waduk Gonggang tersebut?
3. Berapakah Rencana Anggaran Biaya pembangunan bendungan Gonggang
Tahap VI pada tahun 2011 tersebut?
1.3. Batasan Masalah
Mengingat terbatasnya waktu dan biaya penelitian, serta maslah yang dihadapi
maka studi ini dibatasi pada beberapa masalah sebagai berikut :
1. Studi kasus dilakukan di Bendungan Gonggang di Kabupaten Magetan.
2. Data curah hujan yang dianalisis adalah data dari proyek, yaitu data curah
hujan pada tahun 2000 hingga 2009.
3. Rencana anggaran biaya yang digunakan adalah laporan rencana anggaran
biaya Bendungan Gonggang Tahap VI tahun 2011 dari proyek.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Mampu menganalisis data curah hujan untuk mengetahui kapasitas waduk
pada Bendungan Gonggang.
2. Mampu menganalisis banjir waduk dengan metode hydrologic routing.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penulisan laporan Tugas Akhir ini dapat menjadi penambah sumber
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
2.1.1. Waduk
2.1.1.1. Pengertian Umum
Waduk merupakan tampungan air buatan manusia yang digunakan untuk
menahan kelebihan air pada masa-masa aliran tinggi dan menggunakannya selama
masa-masa kekeringan. Pembangunan waduk telah dilakukan semenjak lebih dari
6000 ribu tahun yang lalu, namun baru diakui sekarang ini bahwa pembangunan
waduk merupakan suatu cara yang penting dalam pembangunan dan
pengembangan sumber daya air.
Fungsi utama waduk menurut Linsley dan Frawzinni (1989)adalah menampung air untuk suatu tujuan tertentu, diantaranya tujuan utama dibangunnya suatu
waduk adalah untuk menstabilakan aliran air baik dengan cara pengaturan
persediaan air yang berubah-ubah secara alamiah, maupun dengan cara memenuhi
kebutuhan yang berubah-ubah dari para konsumen atau pengguna waduk.
2.1.1.2. Tampungan Waduk
Macam-macam daerah tampungan waduk adalah :
1. Tampungan Banjir ( Flood Storage)
2. Tampungan Berguna ( Live Storage )
3. Tampungan Mati ( Dead Storage)
4. Tampungan Bukit ( Valley Storage)
commit to user
Setiap daerah tampungan memiliki kegunaannya masing-masing sebagi berikut :
1. Tampungan Banjir ( Flood Storage )
Merupakan daerah yang diestimasikan untuk keamanan waduk, yaitu sebagai
daerah pengendali banjir atau menurunkan puncak banjir yang dating dari hulu
waduk.
2. Tampungan Berguna ( Live Storage)
Merupakan daerah yang terletak diatas tampungan mati ( dead storage ) yang
berguna menjamin supply atau pengeluaran air dalam suatu periode untuk
memenuhi berbagai kebutuhan seperti irigasi, pemenuhann kebutuhan air baku,
pembangkit listrik tenaga air ( PLTA ), dan lain-lain.
3. Tampungan Mati ( Dead Storage)
Merupakan daerah tampungan yang dipergunakan untuk menampung sedimen
atau endapan yang terjadi selama pengoperasian waduk. Selain untuk menampung
sedimen, tampungan mati juga berguna untuk kepentingan rekreasi.
4. Tampungan Bukit ( Valley Storage)
Merupakan simpanan didasar sungai atau aliran banjir sebelum dibangunnya suatu
waduk.
5. Tampungan Simpanan ( Bank Storage)
Merupakan simpanan yang terbentuk dari rongga tanah didasar waduk yang diisi
oleh air. Simpanan ini akan keluar pada saat waduk kering atau debit air sedikit.
Daerah tampungan banjir (flood storage), tampungan berguna (live storage), dan
tampungan mati (dead storage) ditentukan oleh tinggi permukaan air pada waduk
(reservoir level) yaitu :
1. Tinggi Muka Air Maksimum Waduk (Maximum Reservoir Level)
Merupakan tinggi muka air waduk dimana air di waduk akan meningkat selama
air maksimum digunakan untuk menurunkan puncak banjir kembali ke tinggu
muka air normal.
2. Tinggi Muka Air Normal Waduk (Normal Reservoir Level)
Disebut juga Full Reservoir Level. Merupakan tingkatan yang menghubungkan
simpanan kasar, termasuk didalamnya tampungan berguna dan tampungan mati
yang merupakan tingkatan maksimum air waduk sebelum terjadinya pelimpahan
air melalui spillway.
3. Tinggi Muka Air minimum Waduk (Minimum Reservoir Level)
Merupakan tingkatan minimum atau tingkatan pada tampungan mati dimana air
berada dibawah kondisi normal. Tingkatan ini merupakan pertimbangan tetap dari
kebutuhan irigasi dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA), serta penampungan
sedimen selama pengoperasian waduk.
2.1.1.3. Potensi Ketersediaan Air
Air hujan merupakan salah satu sumber air yang banyak dimanfaatkan oleh
manusia dan semua makhluk hidup yang ada di bumi. Sosrodarsono dan Takeda (1987) mengemukakan bahwa sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk kedalam tanah (infiltrasi) dan bagian lain yang merupakan kelebihan
akan mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah
yang rendah, masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut. Tidak semua butir air
yang mengalir akan tiba ke laut. Dalam perjalanannya, sebagian air akan menguap
dan kembali ke udara. Sebagian air yang masuk ke dalam tanah, akan keluar
kembali ke sungai-sungai dan disebut aliran infra (interflow). Sebagian besar air
ini tersimpan sebagai air tanah (groundwater).
Hubungan potensi ketersediaan air ini dengan waduk adalah untuk mengetahui
perkiraan besarnya jumlah aliran air yang tertampung kedalam waduk, sehingga
dapat diketahui tinggi muka air yang ada di dalam waduk dalam hubungannya
commit to user
2.1.1.4. Kapasitas Waduk
Suatu waduk penampung dapat menahan kelebihan air pada masa-masa aliran air
tinggi untuk digunakan selama masa-masa kekeringan. Disamping menampung
air untuk pemanfaatan dikemudian hari, penampungan air banjir tersebut juga
dapat memperkecil kerusakan banjir di hilir waduk. Berhubung fungsi utama dari
waduk adalah untuk menyediakan simpanan (tampungan), maka cirri fisiknya
yang paling penting adalah kapasitas simpanan. Kapasitas waduk yang bentuknya
beraturan dapat dihitung dengan rumus-rumus untuk menghitung volume benda
padat. [Linsley et al (1989)]
Kapasitas waduk pada kedudukan alami biasanya haruslah ditetapkan berdasarkan
pengukuran topografi. Suatu lengkung luas-elevasi dibuat dengan cara mengukur
luas yang diapit oleh tiap-tiap garis kontur di dalam lokasi waduk tersebut dengan
planimeter. Integral dari lengkung luas-elevasi tersebut merupakan lengkung
simpanan atau lengkung kapasitas waduk tersebut. Pertambahan simpanan antara
dua buah elevasi biasanya dihitung dengan mengalikan luas rata-rata pada kedua
elevasi dengan selisih tinggi kontur adlah merupakan volume simpanan dibawah
ketinggian tesebut. [Linsley et al (1989)]
Dalam analisis waduk, langkah pertama yang dibutuhkan adalah menentukan
hubungan antara elevasi-luas dan elevasi-volume untuk lokasi waduk yang
bersangkutan, yang biasanya digambarkan dalam bentuk kurva. Kurva hubungan
elevasi, luas, dan volume dibuat pada saat studi dan investigasi sebelum
dibangunnya waduk.
2.1.2. Penelusuran Banjir Waduk
2.1.2.1. Pendahuluan
Chow (1959) mengemukakan bahwa didalam rekayasa hidrologi, penulusuran
banjir (flood routing) merupakan teknik yang penting, yang diperlukan untuk
mendapatkan penyelesaian lengkap mengenai persoalan pengendalian dan
peramalan banjir. Untuk memenuhi kebutuhan ini, penelusuran banjir dipandang
hilir dari hidrograf yang diketahui dari titik hulu. Pengertian penelusuran banjir
dapat diperluas dengan memasukkan persoalan penelusuran gerakan air dari curah
hujan menjadi buangan air hujan. Teknik penelusuran dapat diterapkan baik pada
aliran air ke saluran (channel) maupun tempat penampungan (reservoir).
Penelusuran banjir pada suatu tempat penampungan disebut reservoir routing.
Reservoir routing menggunakan persamaan matematika untuk menghitung debit
keluaran (outflow) dari sebuah reservoir dimana debit masuk (inflow), kondisi
awal (initial conditions), karakteristik reservoir, dan peraturan operasionalnya
diketahui. Suatu pendekatan klasik untuk penelusuran banjir didasarkan konsep
simpanan dinamakan metode hidrologic routing atau storage routing. Untuk
membedakan dengan metode hydraulic routing, metode ini menggunakan prinsip
massa dan momentum untuk mendapatkan solusi detil untuk setiap pelepasan dan
tingkatan melalui reservoir sedangkan metode hidrologic routing menggunakan
prinsip kontinuitas. Dalam prakteknya, bagaimanapun kebanyakan aplikasi
penelusuran banjir menggunakan konsep simpanan atau metode hydrologic
routing. [Miguel Ponce (1989)]
Dalam tugas akhir ini dilakukan penelusuran banjir waduk untuk mengetahui
naiknya muka air waduk dari muka air normal akibat adanya banjir kala ulang 100
tahun. Hal-hal khusus seperti diatas tidak terjadi pada kasus ini sehingga
penelusuran banjir dilakukan dengan metode hydrologic routingyang berdasarkan
hidrograf yang diketahui di bagian hulu.
2.1.2.2. Penelusuran Banjir Waduk
Bila tinggi muka air disuatu tempat di hulu ditentukan oleh pengendalian pada
ujung arah hilirnya, misalnya pada saluran pelimpah, maka selisih penyimpanan
(storage) yang diperhitungkan adalah dalam batas diatas mercu pelimpah. Dalam
pengendalian banjir dan pengoperasian proyek-proyek serba guna yang terdapat
pada sungai, perhatian utama adalah mengenai tinggi muka air banjir dan prosedur
penelusuran tinggi muka air banjir yang diperlukan. [Chow (1959)]
commit to user
didasarkan pada pengamatan hidrograf dititik lain. Hidrograf banjir ini dapar
ditelusuri lewat palung sungai atau lewat waduk. Penelusuran banir lewat waduk,
dimana penampangnya adalah merupakan fungsi langsung dari aliran keluar
(outflow), maka cara penyelesainnya dapat ditempuh dengan cara yang lebih
eksak.
Pada saat debit pada suatu saluran meningkat, ketinggian muka airnya juga
meningkat dan bersamaan dengan itu meningkat pula volume air yang untuk
sementara tersimpan di dalam saluran. Pada saat banjir mereda, suatu volume air
yang sama harus dilepaskan dari penampungnya. Akibatnya dasar waktu (time
base) suatu gelombang banjir yang bergerak ke bagian hilir saluran menjadi
panjang dan bila volumenya masih tetap maka puncaknya akan menjadi turun.
Gelombang banjir itu dikatakan menjadi melemah (attenuated). Pergerakan
gelombang pada saluran alam dalam desain dan prediksinya dapat diselesaikan
dengan menggunakan penelusuran banjir secara hidrologis (hidrologic equation)
atau persamaan simpanan (storage equation) untuk suatu ruas sungai yang
diperpanjang, yang biasanya dibatasi oleh titik tertentu yang pernah diukur.
[Linsley, Kohler m& Paulhus (1989)]
Dengan mengetahui aliran pada suatu titik disebelah hulu, penelusuran dapat
digunakan untuk menghitung aliran pada suatu titik disebelah hilirnya. Prinsip
penelusuran ini juga berlaku untuk perhitungan pengaruh waduk terhadap bentuk
gelombang banjirnya. Bila gelombang banjir bergerak melalui waduk maka air
yang keluar merupakan fungsi dari jumlah air didalam simpananya. Simpanan
berlaku efektif pada awal permulaan terjadinya banjir, dan teknik-teknik
penelusuran dapat digunakan untuk menghitung hidrograf yang akan dihasilkan
dari suatu pola kelebihan hujan yang khusus. [Linsley, Kohler et al, (1989)]
Gelombang banjir selama perjalanannya mengalami dua proses, yaitu translasi
dan penampungan (pondage or storage action). Sedangkan proses penampungan
dapat diterangkan yaitu apabila air sungai masuk kedalam reservoir akan
menambah ketinggian muka air reservoir, demikian pula debit yang keluar dari
reservoir tersebut, demikian terus selama debit sungai mulai mengecil, tetapi
Sosrodarsono dan Takeda (1978)mengemukakan bahwa permukaan air banjir mulai meningkat pada suatu titik kemudian mencapai maksimum dan berangsur
angsur menjadi rendah. Perkiraan corak banjir pada bagian hilir berdasarkan corak
corak banjir didaerah hulu (sumbernya) disebut penyelidikan perjalanan banjir
yang digunakan untuk peramalan dan pengendalian banjir. Penyelidikan
perjalanan banjir ini bias dihitung dengan menggunakan persamaan kinetic dan
persamaan seri (kontinuitas). Disamping penyelidikan perjalanan banjir dapat
dihitung pula dengan persamaan penampungan.
Dalam tugas akhir ini akan diambil salah satu cara penelusuran banjir pada waduk
metode hydrologic routing yang berdasarkan hidrograf yang diketahui di bagian
hulu. [Bambang Triatmodjo (2000)] 2.1.2.3. Hidrograf Satuan Sintetik
Didalam penyelesaian masalah penelusuran banjir pada waduk, kesulitan akan
timbul apabila debit aliran yang masuk waduk (inflow) tidak diketahui atau tidak
pernah diukur secara langsung di lapangan (ungauged streams). Untuk itu apabila
dibutuhkan inflow dari aliran tersebut dapat dilakukan suatu perhitungan untuk
mendapatkan hidrograf satuan sintetik (synthetic unit hydrograph). [Sri Harto (1981)]
Ada tiga cara perkiraan debit banjir berdasarkan data hujan; yaitu menggunakan
rumus empiris, cara statistic, dan menggunakan unit hidrograf. Dari ketiga cara
tersebut cara ketiga merupakan cara yang paling dapat dipercaya dan hasilnya
dapat berupa grafik hidrograf yang dapat dipakai sebagai debit masukan (inflow)
pada analisis banjir (flood routing). [Mamok Suprapto (1999)]
Hidrograf satuan atau unit hidrograf memberikan distribusi waktu pada limpasan
yang keluar dari suatu daerah pengaliran (watershed), dihasilkan oleh hujan
efektif yang jatuh merata diatas watershed, dengan tinggi tertentu. Hidrograf
satuan menunjukkan bagaimana hujan efektif tersebut ditransformasikan menjadi
limpasan langsung di pelepasan watersheed (outlet). Transformasi tersebut
disertai anggapan berlakunya proses linier. Hidrograf satuan mempunyai sifat
commit to user
permukaan watershed terhadap penelusuran (routing) hujan lewat daerah
tangkapannya. Prinsip-prinsip hidrograf satuan dapat digunakan diantaranya untuk
memperkirakan debit banjir rancangan. Untuk ini dibutuhkan data curah hujan
yang cukup panjang. [C.D. Sumarto (1995)]
Untuk membuat hidrograf banjir pada sungai-sungai yang tidak ada atau sedikit
sekali dilakukan observasi mengenai hidrograf banjirnya, maka perlu dicari
karakteristik atau parameter daerah pengairan tersebut terlebih dahulu, misal
waktu untuk mencapai puncak hidrograf (time to peak magnitude), lebar dasar,
luas, kemiringan, panjang alur terpanjang, koefisien limpasan, dan sebagainya.
Biasanya digunakan hidrograf satuan sintetik yang telah dikembangkan di
negar-negara lain, yang parameter-parameternya harus disesuaikan terlebih dahulu
dengan karakteristik daerah pengaliran yang ditinjau.
Salah satu metode hidrograf satuan sintetik yang dapat digunakan adalah
Hidrograf Satuan Sintetik (HSS) Nakayasu. Nakayasu dari Jepang merumuskan
suatu hidrograf satuan sintetik hasil penyelidikannya yang memasukkan beberapa
parameter atau karakteristik yaitu luas daerah pengaliran (catchment area) dan
panjang sungai. HSS Nakayasu ini banyak digunakan dalam perencanaan
bendungan-bendungan dan perbaikan sungai di Jawa Timur, diantaranya untuk
menentukan banjir rencana. [C.D. Sumarto (1995)]
Dari tinjauan pustaka diatas bahwa metode HSS Nakayasu banyak digunakan
untuk perencanaan bendungan di Jawa Timur, maka dalam analisis muka air
banjir pada waduk Gonggang – Magetan, Jawa Timur ini digunakan Metode
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Analisis Data Hujan
2.2.1.1. Analisis Hujan Daerah
Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air
dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan dari beberapa titik yang
terdapat pada daerah pengaliran (catchment area). Curah hujan ini disebut curah
hujan wilayah/daerah dan dinyatakan dalam satuan millimeter (mm). curah hujan
daerah dapat diperkirakan dari beberapa titik pengamatan curah hujan atau stasiun
hujan yang terdapat didalam catchment area atau disekitarnya. [C.D. Sumarto (1995)]
Dalam tugas akhir ini digunakan data curah hujan dari dua stasiun hujan yang
berada dalam catchment area waduk Gonggang tersebut. Yaitu data curah hujan
dari stasiun Poncol dan stasiun Parang.
2.2.1.2. Analisis Frekuensi
Dalam menentukan distribusi frekuensi ada beberapa persyaratan yang perlu
dipenuhi menegenai nilai parameter-parameter statistic. Parameter-parameter
tersebut antara lain : Koefisien variasi, koefisien asimetri (skewness) dan koefisien
kurtosis. [Sri Harto (1981)]
1. Koefisien Variasi (Cv)
= ……….(2.1)
dimana:
S = Standar Deviasi
commit to user
=∑ ………(2.3)
dengan X = Sampel (curah hujan)
n = banyaknya sampel
= Rata-rata hitung
2. Koefisien Kepencengan/Skewness(Cs)
=( ).( ). ∑( − ) ………(2.4)
3. Koefisien Kurtosis (Ck)
=( ).( ).( ) ∑( − ) ………(2.5)
Adapun kriteria pemilihan jenis distribusi menurut Sri Harto (1981), yaitu: 1. Apabila Cs = 0 dipakai distribusi normal,
2. Apabila Cs/Cv = 3,00 dipakai distribusiLog Normal,
3. Apabila Cs = 1,1398 dan Ck = 5,4002 dipakai distribusi Gumbel,
4. Apabila tidak memenuhi/mendekati persyaratan diatas maka dipakai
distribusi Log Pearson Type III. Adapaun penggunaan metode Log Perason
Type III dapat dilakukan dengan mengacu pada tabel nilai KT untuk
distribusi Log Pearson Type III (kemencengan positif dan negative).
2.2.1.3. Analisis Hujan Rancangan
Analisis ini dikerjakan dengan berbagai metode distribusi, baik metode Normal,
Log Normal, Gumbel maupun Log Pearson Type III, hal ini tergantung dari hasil
analisa frekuensi.
Dalam hal ini akan dikemukakan salah satu metode distribusi frekuensi yaitu
metode distribusi Log Pearson Type III.
Parameter statistik yang diperlukan oleh distribusi ini adalah :
2. Standar deviasi
3. Koefisien kepencengan (skewness).
Untuk menghitung banjir perencanaan dalam praktek, The Hydrology of The
Water Resources Council USAmenganjurkan untuk menginformasi data ke
nilai-nilai logaritmanya, kemudian menghitung parameter-parameter statistiknya.
Karena transformasi tersebut, maka cara ini disebut Log Perason Type III.
[C.D. Sumarto (1995)]
Urutan analisis secara garis besar adalah sebagai berikut :
1. Transformasikan data sebanyak n buah misalnya X1, X2, X3, ……, Xn
kedalam bentuk logaritma menjadi Log X1, Log X2, Log X3, ……., Log Xn.
2. Hitung harga rata-rata (mean) dengan rumus :
=∑ ………(2.6)
3. Hitung harga standar deviasinya dengan rumus :
1 = ∑
( )
………(2.7)
4. Hitung koefisien kepencengan (skewness) dengan rumus berikut ini :
= .∑ ( )
( ).( ). ………(2.8)
5. Hitung besarnya logaritma hujan rancangan dengan waktu baik/periode ulang
(T) yang dikehendaki dengan rumus berikut ini :
= + . 1. ………(2.9)
Nilai G dapat ditentukan berdasrkan harga koefisien kepencengannya (Cs),
baik untuk harga Cs positif maupun Cs negatif. Adapun nilai G dapat dilihat
pada tabel (lampiran).
6. Cari antilog dari Log RTuntuk mendapatkan hujan rancangan dengan waktu
commit to user
Maka didapatkan hujan rancangan (RT) dengan berbagai periode yang
dikehendaki.
2.2.1.4. Analisis Hujan Efektif
Setelah mendapatkan hujan rancangan dengan periode ulang tertentu lalu dicari
hujan efektifnya dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Menghitung koefisien pengaliran
Koefisien pengaliran untuk suatu sungai tertentu tidak tetap, tergantung pada
bagian sungai yang ditinjau (hulu, tengah, atau hilir), kondisi sungai, dan curah
hujannya. [Sosrodarsono & Takeda (1987)]
Adapun rumus-rumus koefisien pengaliran berdasarkan keadaan sungai dan curah
hujannya dapat dilihat pada table 2.1.
Tabel 2.1. Rumus-rumus Koefisien Pengairan
No. Daerah Kondisi sungai curah hujan Rumus Koefisien Pengaliran Rerata
Sember: Dikutip dari S. Sosrodarsono dan K. Takeda, Hidrologi Untuk Pengairan
(Jakarta : PT. Pradinya Paramita, 1987)
2. Menghitung Distribusi Hujan Satuan
Untuk menghitung distribusi hujan satuan diasumsikan bahwa periode hujan
yang turun dalam sehari adalah selama 6 periode. Sebelum menghitung
distribusi hujan satuan terlebih dahulu dihitung distribusi hujan periode ke-t
(Rt) dengan rumus :
= .
/
………..(2.10)
Ro = hujan satuan mm (= 1mm)
t = periode hujan ke-n (n = 1 – 6)
Diasumsikan hujan dalam sehari selama periode, jadi t = periode ke-1 sampai
periode ke-6.
Kemudian dihitung distribusi hujan satuannya dengan rumus :
Hujan ke (t) = . − ( −1) ( ) ………..(2.11)
dimana : t = periode hujan ke-n
Rt = distribusi hujan periode ke-n
[Soeroto (1997)]
3. Menghitung Hujan Efektif
Hujan efektif dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Refektif = α . Rrancangan ………..(2.12)
Dimana : α = koefisien pengaliran
Rrancangan = hujan rncangan / RT(mm)
[Soeroto (1997)]
Hujan efektif kemudian didistribusikan menjadi hujan efektif periode ke-n
dengan rumus :
R periode ke-n = Refektif× Prosentase distribusi ………...(2.13)
Hasil perhitungan ini kemudian digunakan untuk menghitung debit banjir.
2.2.2. Analisis Debit Banjir
Sebelum melakukan penelusuran banjir perlu diketahui besarnya aliran masuk
(inflow) atau debit banjirnya. Apabila inflow tidak pernah diukur (ungauged
streams) maka dapat didekati dengan berbagai cara. Berdasarkan data hujan,
perkiraan debit banjir dapat dilakukan dengan menggunakan hidrograf satuan
(unit hydrograph).
Salah satu cara untuk menghitung hidrograf satuan adalah dengan menggunakan
hodrograf satuan sintetik. Dalam tugas akhir ini digunakan hidrograf satuan
commit to user
sungai yang digunakan adalah luas daerah pengaliran (catchment area) dan
panjang sungai. [C.D. Sumarto (1995)]
1. Ordinat Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu
Nakayasu dari Jepang membuat rumus hidrograf satuan sintesis dari
penyelidikannya sebagai berikut :
= .
, , ,
………..(2.14)
dimana :
Qp = debit puncak banjir (m3/dt)
Ro = hujan satuan (mm)
A = luas daerah pengaliran sungai (km2)
Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadi puncak
banjir (jam)
T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari puncak sampai
menjadi 30% dari debit puncak (jam)
Hidrograf satuan sintetik Nakayasu mempunyai dua bagian lengkung/kurva
yaitu lengkung naik dan lengkung turun. Sketsa hidrograf dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Bagian lengkung/kurva naik (rising limb) hidrograf satuan sintetik Nakayasu
mempunyai persamaan sebagai berikut :
= , ………..(2.15)
dimana :
Qa = limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/dt)
Qp = debit puncak banjir (m3/dt)
t = waktu (jam)
Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadinya puncak
banjir (jam)
Bagian lengkung/kurva turun (decreasing limb) mempunyai persamaan
sebagai berikut :
Qd = limpasan setelah mencapai debit puncak (m3/dt)
Qp = debit puncak banjir (m3/dt)
commit to user
T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak
sampai menjadi 30% dari debit puncak (jam).
Waktu konsentrasi dihitung berdasarkan panjang sungai dengan persamaan
sebagai berikut :
L = panjang alur sungai (km)
Tg = waktu konsentrasi (jam)
Waktu efektif (effektive time) dihitung dengan persamaan :
= 0,5. ………..(2.21)
Dimana :
tr = waktu efektif (jam)
tg = waktu konsentrasi (jam)
Tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai terjadi puncak banjir
dihitung dengan persamaan :
= + 0,8 ………..(2.22)
dimana :
Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir(jam)
Tg = waktu konsentrasi (jam)
Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak sampai
menjadi 30% dari debit puncak dihitung dengan persamaan :
Dimana :
T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak
Sampai menjadi 30% dari debit puncak (jam)
Tg = waktu konsentrasi (jam)
α = untuk daerah pengaliran biasa α = 2.
2. Hidrograf Debit Banjir Nakayasu
Hidrograf debit banjir dapat dihitung untuk berbagai periode ulang (return
period) yang dikehendaki. Klasifikasi untu menentukan criteria debit banjir
periode ulang tertentu dalam kaitannya dengan perencanaan bangunan
konstruksi dapat dilihat pada Table 2.2.
Tabel 2.2. klasifikasi Periode Ulang Berdasarkan Jenis Konstruksi
Jenis Konstruksi Periode Ulang
(tahun)
Bendungan tipe urugan (earth/rock fill dam) 1000
Bendungan konstruksi beton (masonary and concrete dam) 500 – 1000
Bending (weir) 50 – 100
Saluran pengelak banjir (flood diversion canal) 20 – 50
Tanggul 10 – 20
Saluran drainase (drainage canal) 5 – 10
Sumber : Dikutip dari Ir. Mamok Suprapto, BPK Hidrologi (Surakarta : Universitas
Sebelas Maret, 1999)
Pada tugas akhir ini dihitung hidrograf debit banjir satuan sintetik Nakayasu
dengan periode ulang 100 tahun (Q100) dengan pertimbangan standar
perencanaan bendungan tipe urugan.
Perhitungan hidrograf banjir menggunakan data hasil perhitungn ordinat
hidrograf satuan sintetik Nakayasu dengan routing period penelusuran ∆t=1
jam dan hasil perhitungan hujan efektif periode ke-t (t = 1 sampai 6) dengan
kala ulang 100 tahun. Hidrograf debit banjir merupakan jumlah total analisis
commit to user
3. Hidrograf Debit Banjir Waduk GonggangHidrograf debit banjir waduk Gonggang dapat dihitung berdasarkan dari hasil
perhitungan hidrograf debit banjir Nakayasu. Hasil perhitungan hidrograf debit
banjir waduk Gonggang akan digunakan sebagai debit masukan (inflow ) untuk
penelusuran waduk.
Perhitungan debit banjir waduk Gonggang tersebut menggunakan data ordinat
HSS Nakayasu dan curah hujan maksimum pada kurun waktu 10 tahun, yaitu
tahun 2000 sampai 2009.
4. Penelusuran Banjir Waduk
Penelususran waduk merupakan salah satu bentuk dari penelusuran aliran secara
hidrologis. Apabila penelusuran tersebut berupa banjir maka disebut penelusuran
banjir secara hirologis (hydrologic routing).
Pada penelusuran waduk aliran keluar dapat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut :
, , : konstanta yang mempunyai bentuk seperti pada rumus (2.25)
K : koefisien tampungan, yaitu perkiraan waktu perjalanan air sungai
( 2 jam )
Δt : interval waktu ( 0,1 jam )
commit to user
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Studi Lapangan
Tahap ini adalah tahap dimana penulis mencari referensi ke lapangan pada objek
sebuah bendungan yang dalam tahap pembangunan. Berdasarkan kerja praktek
yang telah dilakukan penulis pada proyek pembangunan Bendungan Gonggang
Kecamatan Poncol Kabupaten Magetan, maka studi lapangan yang digunakan
sebagai referensi adalah di bendungan tersebut.
3.2. Langkah – langkah Penelitian
Penelitian ini dilakukan secara bertahap, langkah – langkah penelitian ini adalah :
Mencari data atau informasi
Mengolah data
Bagan alir penelitian
3.2.1. Mencari Data atau Informasi
1. Tahap persiapan
Tahap ini dimaksudkan untuk mempermudah jalannya penelitian, seperti
pengumpulan data, analisis, dan penyusunan laporan.
Tahap persiapan meliputi :
Studi Pustaka
Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan arahan dan wawasan
sehingga mempermudah dalam pengumpulan data, analisis data maupun
dalam penyusunan hasil penelitian.
Observasi Lapangan
Observasi lapangan dilakukan untuk mengetahui dimana lokasi
dilakukannya pengumpulan data yang diperlukan dalam penyusunan
penelitian.
2. Pengumpulan Data
Penelitian ini menggunakan data – data yang diperoleh tidak melalui
pengukuran secara langsung (data primer), melainkan menggunakan data –
data yang pernah dicatat dan didesain oleh instansi yang berkepentingan
(data sekunder). Data untuk penelitian diambil dari data yang dimiliki
konsultan Pengawas yang bersumber dari Proyek Induk Pengembangan
Wilayah Sungai Bengawan Solo di Surakarta.
Data hujan yang diambil adalah data hujan dari dua stasiun terdekat yang
mewakili hujan daerah waduk Gonggang yaitu stasiun Poncol dan stasiun
Parang. Hujan harian maksimum dari kedua stasiun diambil dari tahun
commit to user
Sedangkan data waduk yang dibutuhkan adalah : Data parameter Daerah Pengaliran Sungai ( DPS )
Data elevasi maindam
Data daerah Genangan
Data waduk yang berupa data parameter DPS digunakan sebagai data
masukan untuk analisis muka air banjir waduk Gonggang. Data ini penulis
peroleh dari PT Ika Adya Perkasa selaku konsultan pengawas yang
bekerjasama dengan pihak PPK Pengembangan dan Konservasi Sumber
Daya Air Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo.
3.2.2. Mengolah data
Setelah mendapatkan data yang diperlukan, data sekunder tersebut kemudian
diolah menjadi data yang siap pakai. Data siap pakai kemudian digunakan sebagai
bahan baku analisis data selanjutnya sehingga diperoleh hasil sesuai dengan
tujuan penelitian.
Data curah hujan yang digunakan adalah data curah hujan pada stasiun Poncol dan
stasiun Parang. Dari data kedua stasiun tersebut kemudian dianalisa frekwensinya
sehingga diperoleh pola distribusi hujan yang tepat untuk data tersebut. Lalu
dihitung nilai hujan rancangannya untuk periode ulang tertentu berdasarkan hasil
analisa frekwensi. Setelah didapatkan nilai hujan rancangan untuk periode ulang
tertentu lalu dicari hujan efektifnya.
Parameter DPS seperti luas catchment area dan panjang sungai bersama-sama
dengan hujan efektif digunakan untuk menentukan debit banjir dengan
menggunakan hidrograf satuan. Cara yang digunakan untuk menghitung hidrograf
debit banjir adalah metode HSS Nakayasu. Debit banjir dari hidrograf satuan
sintetik Nakayasu tersebut dijadikan sebagai debit masukan ( inflow)
Data inflow digunakan untuk menghitung debit keluaran ( outflow ) dengan
menggunakan persamaan – persamaan dalam Penelusuran Waduk dari buku
Elevasi muka air banjir maksimum dikontrol terhadap elevasi tanggul. Selisih
antara elevasi tanggul dengan elevasi muka air banjir maksimum harus lebih besar
dari tinggi jagaan tanggul ( free board). Ini berarti tinggi tanggul telah aman dari
limpasan banjir maksimum yang bisa terjadi. Tetapi sebaliknya apabila selisih
antara elevasi tanggul dengan elevasi muka banjir maksimum lebih kecil dari
tinggi jagaan tanggul, berarti tanggul tidaka aman, sehingga perlu adanya
penanggulangan terhadap bahaya limpasan banjir maksimum seperti peninggian
tanggul dan pelebaran pelimpah.
3.2.3. Bagan Alir Penelitian
Seluruh data atau informasi baik primer maupun sekunder yang telah terkumpul
kemudian diolah atau dianalisis dan disusun untuk mendapatkan hasil akhir dari
analisis Hydrologic Routing Waduk. Secara keseluruhan kegiatan penelitian dapat
ditulis dalam bagan alir sebagai berikut :
Gambar 3.2. Bagan Alir Penelitian Mulai
Observasi Lapangan atau Studi Pustaka
Pengumpulan Data
Analisis Data Hujan dengan metode Hydrologic Routing
Aman
Selesai
commit to user
BAB 4
PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengumpulan Data Curah Hujan
Data curah hujan yang digunakan adalah data curah hujan dari Stasiun Poncol dan
Stasiun Parang selama kurun waktu 10 tahun, yaitu dari tahun 2000 sampai 2009.
Data curah hujan tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1. dibawah ini:
Tabel 4.1. Data Curah Hujan
1 2000 22-May 103 146 124,5 124,5
11-Des 0 76 35,5
2 2001 31-Oct 152 45 98,5 98,5
18 Nov 64 97 80,5
8 2007 26-Dec 278 170 224 224
26-Dec 270 170 220
9 2008 25 Nov 87 89 88 88
29-Oct 85 89 87
10 2009 31-Jan 60 61 60,5 110,5
20-Apr 113 108 110,5
Tabel 4.2. Rekapitulasi Hujan Maksimum Harian Rata-rata
Data hujan maksimum harian rata-rata daerah Waduk Gonggang (Tabel 4.2)
diurutkan dari curah hujan terkecil dan dilakukan analisa frekwensi untuk
menentukan jenis distribusi frekwensi yang tepat. Analisa frekwensi dapat dilihat
pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Analisa Frekwensi Hujan Daerah Waduk Gonggang
commit to user
Rata – rata hitung (mean) dihitung dengan rumus 2.3 :̅
=∑ =946,5
10 = 94,65
Standart Deviasi (Simpangan Baku) dihitung dengan rumus (2.2) :
= 114591,3−(946,5) /10
10−1
= 52,7099
Koefisien Variasi (Cv) dihitung dengan rumus (2.1) :
=52,7099
94,65 = 0,5568
Koefisien Kepencengan/Skewness(Cs) dihitung dengan rumus (2.4) :
= 10
(10−1).(10−2). (52,7099) × 1887808,08 = 1,7904
Koefisien Kurtosis (Ck) dihitung dengan rumus (2.5) :
= 10
(10−1).(10−2).(10−3). (52,7099) × 294543317,8 = 0,7571
Perbandingan Cs : Cv
=1,7904
0,5568= 3,2155
Dari perhitungan analisa frekwensi dapat ditentukan jenis distribusi yang tepat
Tabel 4.4. Pemilihan Jenis Distribusi Frekwensi
Distribusi Syarat Hasil Hitungan Keterangan
Normal ≈0 ≈1.7904 Tidak dipilih
Log Normal ≈3.0 ≈3.2155 Tidak dipilih
Gumbel ≈1.1396 ≈1.7904 Tidak dipilih
≈5.4002 ≈0.7571
Apabila hasil hitungan tidak memenuhi/mendekati persyaratan dari ketiga jenis
distribusi diatas maka digunakan distribusi Log Pearson Type III.
4.2.2. Hujan Rancangan Waduk Gonggang
Hujan rancangan dihitung berdasarkan hasil analisa frekwensi curah hujan daerah
waduk Gonggang yaitu dengan distribusi Log Pearson Type III. Adapun
perhitungan analisa hujan rancangan adalah pada Tabel 4.5 berikut :
Tabel 4.5. Analisa Hujan Rancangan Metode Log Pearson Type III
No. x Log X (Log X)2 (Log X - Log Xa)3
1 42 1,62324929 2,634938259 -0,043938893
2 56 1,748188027 3,056161378 -0,011841843
3 56,5 1,752048448 3,069673764 -0,011250291
4 58,5 1,767155866 3,122839855 -0,009124711
5 88 1,944482672 3,781012862 -3,16683E-05
6 88 1,944482672 3,781012862 -3,16683E-05
7 98,5 1,99343623 3,973788005 5,19175E-06
8 110,5 2,043362278 4,175329399 0,000304029
9 124,5 2,095169351 4,389734611 0,00168723
10 224 2,350248018 5,523665748 0,052367103
commit to user
Rata – rata hitung (mean) dari Log x dihitung dengan rumus (2.6) :
=19,2618
10 = 1,9262
Standard deviasinya dihitung dengan rumus (2.7) :
1 = 37,5082−(19,2618) /10
10−1
= 0,2125
Koefisien kemencengan / Skewness(Cs) dihitung dengan rumus (2.8) :
= 10 × (−0,0218)
(10−1).(10−2). (0,2125)
=−0,3155
Untuk harga Cs = - 0.3155 maka didapat harga – harga G (koefisien Pearson)
hasil interpolasi dari harga pada lampiran C pada Tabel 4.6 berikut :
Tabel 4.6. Harga G pada periode ulang tertentu untuk Cs = - 0.3155
T 2 5 10 25 50 100 200 1000 G 0,0524 0,8533 1,2428 1,6372 1,8813 2,0923 2,2795 2,6540
Maka hujan rancangan tiap periode ulang ke-I (RTi) dihitung dengan rumus (2.9)
sebagai berikut :
= 1,9262 +(0,0524 × 0,2125)= 1,937335
= 86,5635
Periode ulang selanjutnya ( i = 5, 10, 25, 50, 100, 200, 1000 ) perhitungan analog
dengan perhitungan diatas dan didapatkan hujan rancangan tiap periode ulang
Table 4.7. Hasil Hujan Rancangan Metode Log Pearson Type III
P (%) T (tahun) Hujan Rancangan (mm)
50 2 86,5635
Landasan Teori) dapat dilihat bahwa rumus koefisien pengaliran tergantung dari
beberapa faktor antara lain daerah sungai (hulu, tengah atau hilir), kondisi sungai
dan besar curah hujannya. Untuk waduk Gonggang dimana terdapat pada derah
sungai bagian tengah dan mempunyai curah hujan RT< 200 mm maka digunakan
rumus pengaliran :
∝= 1−3,14/ /
Tabel 4.8. Nilai Koefisien Pengaliran Untuk Periode Ulang Tertentu
T (tahun) Hujan Rancangan / RT(mm) Koefisien Pengaliran / α
commit to user
4.2.3.2. Distribusi Hujan Satuan
Untuk menghitung distribusi hujan satuan terlebih dahulu dihitung distribusi
periode ke-tdengan rumus (2.10) sebagai berikut :
Untuk periode ke-1 :
Perhitungan selanjutnya analog dengan perjitungan diatas dan didapatkan
distribusi hujan periode ke-tpada Tabel 4.9.
Tabel 4.9. Distribusi Hujan Untuk Periode ke-t
T Rt
Per.ke-1 Per.ke-2 Per.ke-3 Per.ke-4 Per.ke-5 Per.ke-6
6 periode 0,550 0,347 0,264 0,217 0,188 0,167
Kemudian dan distribusi hujan periode ke-t dihitung distribusi hujan satuannya
dengan rumus (2.11) :
( )= × −( −1) × ( )
= 1 × 0,550 – (1 – 1) × 0
= 0,550 = 55,0 %
Perhitungan untuk periode ke-2 dan seterusnya analog dengan perhitungan diatas
dan didapatkan distribusi hujan satuan pada Tabel 4.10.
Tabel 4.10. Distribusi Hujan Satuan
Distribusi Hujan ke (t) = t . Rt – (t -1) R(T – 1)
Per.ke-1 Per.ke-2 Per.ke-3 Per.ke-4 Per.ke-5 Per.ke-6
0,550 0,144 0,099 0,077 0,068 0,062
4.2.3.3. Hujan Agihan / Hujan Efektif
Perhitungan untuk periode ulang selanjutnya analog dengan perhitungan diatas
dan didapatkan hasil perhitungan Hujan Efektif pada Tabel 4.11.
Tabel 4.11. Hasil Perhitungan Hujan Efektif
T (tahun) Hujan Rancangan / RT(mm) α R effektif
2 86,5635 0,2902 25,1185
Hujan efektif kemudian didistribusikan menjadi hujan efektif periode ke-t dengan
rumus (2.13) sebagai berikut :
Untuk hujan effektif kala ulang 2 tahun :
−1 = ×
= 25,1185 × 55% = 13,8152
Perhitungan hujan effektif periode ke-1 ( t = 1 – 6 ) dengan periode ulang tertentu
selanjutya analog dengan perhitungan diatas dan didapatkan hasil perhitungannya
Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Hujan Efektif Periode ke-t
Periode distribusi Hujan effektif (mm/jam)
(%) 2 th 5 th 10 th 25 th 50 th 100 th 200 th 1000 th
1 55 13.81520316 26.56690485 35.41301168 46.71622 55.1353109 63.4336044 18.00619665 91.07441473
2 14.4 3.617071374 6.955698725 9.27177033 12.23116 14.4354269 16.60807097 18.76839803 23.84493767
3 9.9 2.486736569 4.782042873 6.374342102 8.408919 9.92435597 11.41804879 12.90327364 16.39339465
4 7.7 1.934128443 3.719366679 4.957821635 6.540271 7.71894353 8.880704615 10.0358795 12.75041806
5 6.8 1.708061482 3.284635509 4.378335989 5.775823 6.81672935 7.84270018 8.862854625 11.26010946
6 6.2 1.557350175 2.994814729 3.992012225 5.266192 6.21525323 7.150697223 8.08083804 10.26657039
∑ 100
R eff. 25.1185 48 64.3872 84.9385 100.246 115.3338 130.3361 165.5898
α 0.2902 0.3771 0.4154 0.4518 0.4732 0.4911 0.5063 0.5356
RT 86.5635 128.0932 154.9869 187.9771 211.8245 234.8625 257.3912 309.1541
Keterangan :
4.2.4. Analisa Debit Banjir
4.2.4.1. Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu
Diketahui parameter DPS untuk meghitung debit banjir HSS Nakayasu sebagai
berikut :
Luas catchment area waduk Gonggang A = 12,761 km2
Panjang sungai Gonggang L = 11,071 km
Sedangkan sketsa ordinat HSS Nakayasu dapat dilihat pada gambar 4.1.:
Gambar 4.1. Sketsa Ordinat HSS Nakayasu
Waktu konsentrasi (tg) dihitung dengan rumus (2.19) atau rumus (2.20)
berdasarkan panjang sungai (L). Untuk panjang sungai Gonggang yaitu L =
11,071 km atau L < 15 km, maka tg dihitung dengan rumus (2.19) sebagai
berikut:
= 0,21 × 11,071 .
= 1,1301 = 1,13
commit to user
Waktu efektif / effective time(tr) dihitung dengan rumus (2.21) sebagai berikut :
=(0,5 × 1,13) 1,13
= 0,565 1,13
Diambil waktu effektif tr = 1,13 jam = 1,1 jam
Tenggang waktu ( time lag ) dan permulaan hujan sampai terjadi debit puncak
banjir (Tp) dihitung dengan rumus (2.22) :
= 1,13 + (0.8 × 1,13)
= 2,034 = 2,034
Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak sampai menjadi
30% dari debit puncak (T0.3) untuk kurva turun 1 dihitung dengan rumus (2.23) :
. = 2 × 1,13 = 2,26 = 2,2
Untuk kurva turun 2 : 1,5 , = 1,5 × 2,26 = 3,39 = 3,4
Untuk kurva turun 3 : 2 , = 2 × 2,26 = 4,52 = 4,5
Untuk menghitung ordinat satuan, stelah didapatkan harga-harga sumbu x berupa
( T; T0,3; 1,5 T0,3dan 2 T0,3 ) kemudian dihitung harga-harga sumbu y berupa debit
banjir.
Debit puncak banjir (Qp) dihitung dengan rumus (2.14) sebagai berikut :
= 12,761 × 1
3,6(0,3 × 2,1 + 2,2)
= 12,761
10,188
Kurva naik (Qa) dihitung dengan rumus (2.15) :
= 1,252552 × 2,1
,
Kurva naik dihitung dari t = 0 sampai dengan t = Tp = 2,1
Kurva turun 1 (Qd1) dihitung dengan rumus (2.16) :
1 = 1,252552 × 0,3( , )/ ,
Kurva turun 1 dihitung dari t = Tp = 2,034 sampai dengan t = (Tp + T0,3) = (2,1+
2,2) = 4,3 jam
Kurva turun 2 (Qd2) dihitung dengan rumus (2.17) :
2 = 1,252552 × 0,3( , )/ ,
Kurva turun 3 (Qd3) dihitung dengan rumus (2.18) :
3 = 1,252552 × 0,3( , , )/ ,
Kurva turun 3 (Qd3) dihitung dari t = ( Tp + T0,3 + 1,5T0,3 ) = 7,7 jam sampai
dengan debit mendekati nol ( 0 ).
Perhitungan ordinat HSS Nakayasu berdasarkan rumus – rumus diatas dengan
commit to user
Tabel 4.13. Contoh Perhitungan Ordinat HSS Nakayasut (jam) Unit Hidrograf Ket
0 0,0000
Qa
0,1 0,0008
0,2 0,0044
2,1 1,2526
2,2 1,1858
Qd1
4,3 0,3758
4,4 0,2637
Qd2
7,7 0,0820
7,8 0,1098
Qd3
33 0,0001
Keterangan :
Gambar 4.2. Grafik Ordinat Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu
0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000 0.8000 0.9000 1.0000 1.1000 1.2000 1.3000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Q
(
m
3
/d
t)
commit to user
4.2.4.2. Hidrograf Satuan Debit Banjir Waduk Gonggang
Hidrograf satuan debit banjir waduk Gonggang dihitung untuk selama kurun
waktu 10 tahun, yaitu pada tahun 2000 hingga 2009. Perhitungan hidrograf satuan
debit banjir aduk Gonggang menggunakan data ordinat hidrograf satuan Nakayasu
dan curah hujan maksimum.
Contoh perhitungan hidrograf satuan debit banjir waduk Gonggang dapat dilihat
pada tabel 4.14. dengan penjelasan sebagai berikut :
Kolom 1 : t /waktu
Kolom2 : Unit Hidrograf
Kolom 3 : Hasil Perkalian kolom 2 dengan curah hujan maksimum tahun
2000
Tabel 4.14a. Contoh Perhitungan Hidrograf Satuan Debit Banjir Waduk
Gonggang Tahun 2000
t (jam) Unit Hidrograf (m3/dt) Debit Banjir th 2000 (m3/dt)
Gambar 4.3a. Grafik Hidrograf Debit Banjir Waduk Gonggang Tahun 2000
0.0000 20.0000 40.0000 60.0000 80.0000 100.0000 120.0000 140.0000 160.0000 180.0000
0 5 10 15 20 25 30 35
Q
(
m
3
/d
t)
commit to user
4.2.4.3. Penelusuran Banjir Waduk
Contoh perhitungan dilakukan dengan menggunakan Tabel 4.15. dan dengan
tahapan mulai dari waktu (jam) ke 0 menuju jam ke 1 (0,1), hasil yang diperoleh
pada jam ke 1 (0,1) digunakan untuk menghitung nilai – nilai parameter pada jam
ke 2 (0,2), dan seterusnya. Prosedur hitungan adalah sebagai berikut (lihat Tabel
4.15) :
Kolom 1 adalah waktu (jam). Pada waktu ke 0 data debit aliran I1 diketahui
(kolom 2), aliaran keluar O1 dianggap sama dengan I1 yang dianggap sebagai
aliran dasar dan diserikan pada kolom 6.
Interval waktu Δt = 0.1 jam dan K = 2 jam. Dengan menggunakan persamaan
(2.25) sampai (2.27) maka diperoleh :
= ∆ /
Kemudian dihitung nilai , , seperti diberikan pada persamaan (2.24)
dan hasilnya diberikan pada kolom 3, 4, dan 5 :
= 0,025 × 0,1046 = 0,0026 /
= 0,025 × 0,0000 = 0,0000 /
Aliran keluar dihitung dengan persamaan (2.24) :
= + +
= 0,0026 + 0,0000 + 0.0000
= 0,0026 /
Hitungan dilanjutkan untuk langkah – langkah berikutnya dan diberikan pada
Tabel 4.15a. dan Gambar 4.4a. adalah hidrograf aliran masuk dan aliran keluar.
Tabel 4.15a. Contoh perhitungan penelusuran banjir waduk
t I (th 2000)
C0I2 C1I1 C2O1
O (outflow)
jam m3/dt m3/dt
0 0,0000 - - - 0,0000
0,1 0,1046 0,0026 0,0000 0,0000 0,0026
0,2 0,5522 0,0138 0,0026 0,0025 0,0189
32,6 0,0179 0,0004 0,0005 0,0366 0,0375
32,7 0,0175 0,0004 0,0004 0,0356 0,0365
32,8 0,0170 0,0004 0,0004 0,0347 0,0356
32,9 0,0166 0,0004 0,0004 0,0338 0,0346
33 0,0161 0,0004 0,0004 0,0329 0,0337
Gambar 4.4a. Hidrograf Aliran Masuk dan Keluar tahun 2000
0.0000 20.0000 40.0000 60.0000 80.0000 100.0000 120.0000 140.0000 160.0000 180.0000
0 5 10 15 20 25 30 35
Q
(
m
3/d
t)
t (jam)
4.3. Rencana Anggaran Biaya Bendungan Gonggang
Dalam perencanaan suatu pekerjaan akan lebih baik dilakukan dengan
penyusunan semua jenis pekerjaan dalam sebuah format RAB. Penyusunan semua
jenis pekerjaan itu dianjurkan untuk menggunakan sistematika yang terstruktur
agar mudah dievaluasi dan dikendalikan. Pada hakikatnya perencanaan anggaran
biaya merupakan satu bagian kecil dari tahap perencanaan dan merupakan satu
kesatuan dengan proses pengendalian.
Dalam kesempatan kali ini tidak akan dibahas bagaimana langkah-langkah
penyusunan RAB pada Bendungan Gonggang. Melainkan hanya akan
melampirkan Rencana Anggaran Biaya Pembangunan Bendungan Gonggang
Tahap VI Tahun 2011, yang penulis dapatkan dari PT Ika Adya Perkasa selaku
Konsultan Pengawas dalam proyek pembangunan Bendungan Gonggang tersebut.
Adapun RAB Pembangunan Bendungan Gonggang Tahap VI Tahun 2011 dapat
Tabel 4.16. Rencana Anggaran Biaya Proyek Bendungan Gonggang Tahap VI Tahun 2011
1 Alat, Instalasi Dan Test Pneumatic Piezometer set
40.637.250,00
-
2 Multi layer Settlement Meter buah
47.310.912,00 0,11
5.322.477,60
3 Surface Settlement Survey Point buah
8.618.788,00 21,00
180.994.548,00
4 Crest Settlement Survey Point buah
9.695.700,00 10,00
96.957.000,00
5 Open Stand Pipe Piezometer buah
16.480.444,00 0,75
6 Automatic Water Level Indicator set
1 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak < 500m m3
35.674,84
-
2 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 500m s/d 1000m m3
39.031,80
-
3 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 1000m s/d 1500m m3
43.138,27
-
4 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 1500m s/d 2000m m3
47.746,99
-
5 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 2000m s/d 2500m m3
51.682,13 15.915,33
822.538.301,84
6 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 2500m s/d 3000m m3
56.752,17 25.912,00
1.470.562.229,04
7 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 3000m s/d 3500m m3
61.477,34
-
8 Timbunan Zone 1 (Clay) jarak 3500m s/d 4000m m3
63.441,00
-
9 Timbunan Zone 2 (Filter Halus) m3
149.194,46 14.455,43
2.156.670.172,43
10 Timbunan Zone 4 (Random Material) 130.935,01
10a Timbunan Zone 4 (Random Material) jarak < 500m, dari Stock pile m3
30.095,70
-
10b Timbunan Zone 4 (Random Material) jarak 500m s/d <1000m, dari Stock pile m3
33.340,31
-
10c Timbunan Zone 4 (Random Material) jarak <500m, dari Borrow area m3
36.224,77
-
10d Timbunan Zone 4 (Random Material) jarak 500 s/d <1000m, dari Borrow area m3 39.566,01 62.435,01 2.470.304.145,81
10e Timbunan Zone 4 (Random Material) jarak 1000 s/d <2000m, dari Borrow area m3
44.512,64 68.500,00
3.049.115.840,00
10f Timbunan Zone 4 (Random Material) jarak 2000 s/d <3000m, dari Borrow area m3
44.788,59
-
11 Timbunan Zone 5 (Riprap) m3
2.4 PEKERJAAN JALAN DI CREST BENDUNGAN UTAMA
-1 Subgrade course m3
5 Pipa Galvanis dia.7.5 cm m'
129.727,50 500,00
64.863.750,00
6 Pipa Galvanis dia.5.0 cm m'
70.822,50 500,00
35.411.250,00
7 Beton tiang (Hand rail K-300) m3
647.262,00 42,00
27.185.004,00
8 Buis beton 1/2 dia.30 cm drainase m'
11 Beton pengunci panjang 0.50 m K-225 buah
31.500,00 1.000,00
TOTAL ITEM NO. 2.4 - 544.744.958,52
NO. 3 PEKERJAAN MORNING GLORY
-1 Beton K- 300 m3
5 Pipa Galvanis dia 1" m'
35.829,21
-
6 Besi Baja WF 200x100 kg
2 Plugging I (Hilir) - K.300 m3
649.208,23 9,70
6.297.319,83
3 Plugging I (Hilir) - K.125 m3
1 Stop Log Ukuran (2,85x2,75)m unit
-TOTAL ITEM NO. 4 - 123.586.819,35
-NO.5 PEKERJAAN LAIN-LAIN
-5.1 Penerangan Puncak Bendungan
-1 Tiang Listrik dan Lampu set
NO.6 JEMBATAN INSPEKSI DIATAS MORNING GLORY
-1 Beton K 300 Pondasi pilar jembatan m3
653.986,00 125,66
82.176.610,83
2 Besi tulangan pilar jembatan ton
14.975.467,00 8,40
125.793.922,80
3 Begisting pondasi pilar jembatan m2
397.66,.00 300,00
119.298.000,00
4 Besi baja WF 200x100 pada plat no 3 kg
38.086,00 525,00
19.995.150,00
5 Besi baja gelegar CNP 180 kg
38.086,00 9.286,20
353.674.213,20
6 Besi baja rangka jembatan CNP 120 kg
8 Beton K 300 pada jembatan inspeksi diatas morning glory m3
653.986,00 11,25
7.357.342,50
9 Besi tulangan jembatan inspeksi diatas morning glory ton
14.975.467,00 2,01
30.100.688,67
10 Bekisting jembatan inspeksi diatas morning glory m2
397.660,00 58,50
11 Hand rail Q 2,5 incs m'
144.022,00 240,00
34.565.280,00
TOTAL ITEM NO. 6 1.038.394.149,00
A Jumlah 14.064.060.321,89
B PPN 10% 1.406.406.032,19
C Jumlah harga (A+B) 15.470.466.354,08