STUDI POTENSI SUPLESI SUNGAI SILAU KE SUNGAI BUNUT UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DI D.I. SERBANGAN DAN D.I. PANCA ARGA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat
Untuk Memenuhi ujian sarjana Teknik Sipil
ROBI ARIANTA SEMBIRING 08 0404 066
DOSEN PEMBIMBING
IVAN INDRAWAN ST. MT. NIP. 19761205 200604 1 001
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Kekurangan debit air pada suatu irigasi sangat mempengaruhi terhadap hasil produksi suatu pertanian. Hal ini terjadi pada DI. Serbangan dan DI. Panca arga yang memanfaatkan air dari sungai Bunut di Kabupaten Asahan masih mengalami kekurangan debit air setiap tahunnya. Sedangkan di dekat sungai Bunut terdapat sungai Silau yang memiliki debit air sangat besar. Penelitian ini dilakukan untuk menilai potensi dilakukannya suplesi dari sungai Silau ke sungai Bunut untuk meningkatkan debit air sungai Bunut.
Penelitian dilakukan dengan menganalisa ketersediaan debit sungai Silau dan sungai Bunut. Lalu menganalisa water balance penggunaan air dari sungai tersebut. Kemudian dihitung berapa besar debit yang bisa disuplesi dari sungai Silau ke sungai Bunut. Untuk mengetahui letak rencana trase suplesi yang potensial dilakukan penilaian dengan menggunakan data tofografi.
Dari hasil penelitian yang dilakukan didapat bahwa sungai Silau berpotensi untuk menyuplesi debit air ke sungai Bunut sebesar 4 m /detik. Lokasi hulu saluran yang potensial berawal pada koordinat 2°53'56.53" LU dan 99°30'47.88" BT yang terletak di sungai Silau dekat pabrik PTPN 3 Kecamatan Buntu Pane sampai pada koordinat 2°56'23.66" LU dan 99°30'57.27" BT yang terletak di sungai Bunut yang berada di Kecamatan Setia Janji dengan selisih elevasi muka air sebesar 1,54 m. Panjang saluran direncanakan berjarak 5 km berbentuk trapesium dengan lebar saluran 5 m, kemiringan talid 1:1, dan kedalaman 1,84 m. Lebar pintu air direncanakan sebesar 1,03 m dan tingginya sebesar 2,44 m.
Debit tambahan sebesar 4 m /detik dapat memenuhi kebutuhan irigasi di DI. Serbangan dan DI. Panca arga. Namun perlu dilakukan penelitian yang lebih lanjut mengenai kondisi tata guna lahan untuk rencana suplesi yang lebih epektif dan ekonomis.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “STUDI POTENSI SUPLESI SUNGAI SILAU
KE SUNGAI BUNUT UNTUK KEBUTUHAN IRIGASI DI DI.
SERBANGAN DAN DI. PANCA ARGA”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Bapak Ivan Indrawan ST. MT. selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Teruna Jaya M.Sc, Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
6. Teristimewa kedua orang tua saya, Ayahanda Terima Sembiring, S.Pd dan Ibunda Kata Manis Br. Singarimbun serta adik saya Indra Lesmana Sembiring dan Rizki Karina Br. Sembiring yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas.
7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi, Bang Amin, dan Mas Bandi).
8. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Oktober 2013 Penulis
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Pembatasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan ... 3.
1.5 Manfaat ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Hidrologi ... 4
2.1.1 Curah Hujan ... 5
2.1.2 Analisis Frekuensi ... 8
2.1.3 Uji Distribusi Frekuensi Curah Hujan ... 13
2.1.4 Debit Banjir ... 15
2.1.5 Hidrograf Satuan Sintesis ... 17
2.2 Kebutuhan Air ... 22
2.2.1 Debit Andalan ... 22
2.2.2 Neraca Air ... 23
2.3 Daerah Aliran Sungai ... 24
2.4 Tinjauan Hidraulis Sungai ... 24
2.5 Bangunan Pengambilan ... 26
BAB III METODE PENELITIAN ... 28
3.2 Rancangan Penelitian ... 28
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 32
3.4 Variabel yang Diamati ... 33
BAB IV HASIL DAN PERENCANAAN ... 34
4.1 Analisa Curah Hujan ... 34
4.1.1 Menghitung Curah Hujan Kawasan ... 34
4.1.2 Penentuan Pola Distribusi Hujan ... 37
4.1.3 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Person III ... 43
4.1.4 Perhitungan Uji Kesesuaian Distribusi Log Person III .... 44
4.2 Menentukan Daerah Aliran ... 45
4.3 Analisa Ketersediaan Debit Sungai ... 46
4.3.1 Analisa Debit Andalan Sungai Bunut ... 46
4.3.2 Analisa Debit Andalan Sungai Silau ... 48
4.4 Analisa Debit Banjir ... 48
4.4.1 Debit Banjir Sungai Bunut ... 48
4.4.2 Debit Banjir Sungai Silau ... 54
4.5 Analisa Keseimbangan Air ... 57
4.6 Perencanaan Saluran Suplesi ... 67
4.6.1 Perencanaan Trase ... 67
4.6.2 Perencanaan Dimensi Saluran ... 71
4.6.3 Tinggi Jagaan ... 72
4.6.4. Perencanaan Pintu Air ... 73
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 76
5.1 Kesimpulan ... 76
5.2 Saran ... 77
DAFTAR PUSTAKA ... x
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1 Koeffisien Limpasan Dr. Mononobe ... 17
Tabel 4.1 Curah Hujan Bulanan Rata-rata ... 35
Tabel 4.2 Jumlah Hari Hujan Perbulan Rata-rata ... 36
Tabel 4.3 Perhitungan Curah Hujan Harian Maksimum Rata-rata ... 38
Tabel 4.4 Urutan Peringkat Curah Hujan Harian Maksimum ... 39
Tabel 4.5 Parameter Statistik Sebaran Normal ... 40
Tabel 4.6 Parameter Statistik Hujan Metode Logaritmatik ... 41
Tabel 4.7 Parameter Statistik untuk Menentukan Jenis Distribusi ... 42
Tabel 4.8 Nilai K untuk Csperiode ulang T tahun ... 43
Tabel 4.9 Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5, 10, 25, 30, 50, 100 Tahun Metode Log Pearson III ... 44
Tabel 4.10 Perhitungan Nilai Chi Kuadrat ... 45
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Debit Andalan Sungai Bunut dengan Metode F.J. Mock ... 47
Tabel. 4.12 Debit Sungai Silau pada AWLR Buntu Pane ... 48
Tabel 4.13 Keandalan debit Sungai Silau ... 48
Tabel 4.14 Perhitungan Unit Hidrograf Nakayasu Durasi Setengah Hari .. 50
Tabel 4.15 Distribusi Curah Hujan Rencana ... 51
Tabel 4.16 Hidrograf Nakayasu Kala Ulang 100 Tahun ... 52
Tabel 4.17 Data Debit Maksimum Tahunan Sungai Silau ... 52
dan 100 Tahun Metode Gumbel ... 56
Tabel 4.20 Kebutuhan Air Irigasi yang Memanfaatkan Sungai Bunut dan Sungai Silau ... 57
Tabel 4.21 Kebutuhan Air Domestik dan Non-domestik ... 58
Tabel 4.22 Proyeksi Jumlah Penduduk ... 59
Tabel 4.23 Neraca Keseimbangan Air Sungai Bunut ... 60
Tabel 4.24 Neraca Keseimbangan Air Sungai Silau ... 61
Tabel 4.25 Neraca Keseimbangan Air Sungai Bunut Setelah Disuplesi ... 64
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi ... 4
Gambar 2.2 Poligon Thiessen pada DAS ... 6
Gambar 2.3 Peta Isohyet ... 7
Gambar 2.4 Model Parameter Karakteritik DAS Metode Gamma I ... 18
Gambar 2.5 Model Hidrograf Nakayasu ... 21
Gambar 2.6 Tipe Pintu Pengambilan ... 27
Gambar 4.1 DAS Sungai Bunut ... 45
Gambar 4.2 Hidrograf Nakayasu Kala Ulang 100 Tahun ... 54
Gambar 4.3 Perbandingan Ketersediaan Air di Sungai Bunut dan Silau dengan Kebutuhan Air di Sungai Bunut ... 62
Gambar 4.4 Skema Alokasi Air Suplesi Sungai Silau ke Sungai Bunut .. 63
Gambar 4.5 Perbandingan Debit Sungai Bunut dan Silau Sebelum dan Setelah Dilakukan Suplesi ... 66
Gambar 4.6 (a)Trase Saluran Suplesi pada Peta Topografi ... 68
Gambar 4.6 (b)Trase Saluran Suplesi pada Google Eart ... 69
Gambar 4.7 Potongan Memanjang Rencana Trase Suplesi ... 70
Gambar 4.8 Potongan Melintang Rencana Saluran ... 72
DAFTAR NOTASI
A luas daerah pengaliran km
B koefisien reduksi
-b lebar dasar saluran m
C koefisien kurtosis
-C koefisien kemencengan
-C koefisien keragaman
-d tinggi curah hujan rata-rata mm
g percepatan gravitasi m/dtk
h kedalaman air m
L panjang sungai m
m kemiringan talud
-n Koefisien kekasaran Manning
-P keliling basah m
Pe peluang empiris
-Pt peluang teoritis
-P’(x) fungsi densitas peluang normal
-Q debit banjir m /dtk
Q debit aliran dasar m /dtk
Q debit banjir rencana dengan periode ulang m /dtk
R jari-jari hidraulis m
R besar curah hujan dalam periode mm
S landai sungai rata-rata
-S standar deviasi
-V kecepatan aliran m/dtk
x variabel acak kontinyu
-X besaran dengan kala ulang tertentu
-z kehilangan energi
-σ varian
-μ rata-rata
