ANALISIS KAPASITAS PADA SUNGAI PETUNG MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS DAN HEC-HMS

(1)

ANALISIS KAPASITAS PADA SUNGAI PETUNG MENGGUNAKAN SOFTWARE

HEC-RAS DAN HEC-HMS

Mukhammad Saiful Alam1_{, Ratih Indri Hapsari}2_{, Medi Efendi}3

1,2,3 _{Manajemen Rekayasa Konstruksi, Teknik Sipil, Politeknik Negeri Malang} 1 _{mukhammad.saiful.alam@gmail.com,}2 _{ratih@polinema.ac.id,}3_{medipolinema@gmail.com}

Abstrak

Sungai Petung yang berada dikecamatan Pasrepan, Kabupaten Pasuruan, Jawa Timur, memiliki panjang 14,34 km dengan luas DAS 158,30 km2. Sungai Petung merupakan sungai yang berpotensi terjadinya hujan intensitas tinggi disertai air laut pasang pada muara. Kajian ini bertujuan untuk mengetahui curah hujan rancangan yang terjadi, menghitung debit puncak, menganalisis profil muka air, merencanakan bangunan pengendali banjir. Hasil kajian menunjukkan curah hujan rancangan yang terjadi pada sungai petung adalah sebesar 93.573 mm. Debit puncak kala ulang 25 tahun menggunakan software HEC-HMS sebesar 430,4 m3/dtk. Untuk hasil tinggi muka air dengan menggunakan software HEC-RAS pada kala ulang 25 tahun air yang meluap pada titik P 96 – P 74 dan P 4 – P 2. Bangunan pengendali berupa corrugated concrete sheet pile sepanjang 2,5 Km dengan dimensi 1000mmx325mm.

Kata kunci : pengendalian banjir, Sungai Petung, HEC-HMS, HEC-RAS, corrugated concrete sheet pile.

I. PENDAHULUAN

Terdapat tiga kemungkinan penyebab terjadinya genangan. Pertama, kapasitas Sungai Petung yang tidak mampu menerima debit banjir saat ini. Kedua, akibat elevasi pembuang yang lebih rendah mengakibatkan backwater pada Sungai Petung akibat pasang surut air laut. (Aninda, 2017).

DAS Petung bagian hilir merupakan wilayah langganan banjir terutama di Kelurahan Kepel, Kecamatan Bugul Kidul, Kota Pasuruan. Daerah Sungai Petung bagian hilir merupakan daerah pemukiman padat sehingga apabila terjadi luapan sungai maka akan menggenangi rumah, jalan, sekolah dan fasilitas umum lainnya. Menurut Kepala BPBD Kota Pasuruan, banjir tersebut disebabkan limpasan dari Sungai Petung yang tidak mampu menampung debit air setelah terjadi hujan intensitas tinggi pada bagian hulu Sungai Petung. Sedangkan menurut UPT PSAWS Welang-Pekalen, banjir disebabkan hujan intensitas tinggi pada hulu yang disertai air laut pasang pada muara. Selain itu banjir pada Sungai Petung Hilir disebabkan karena adanya sedimentasi, sehingga terjadi penyempitan pada badan sungai

II. TINJAUAN PUSTAKA

1. Analisis Hidrologi

Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi, seperti besarnya : curah hujan, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan

a. Analisis Data Curah Hujan

Pengamatan curah hujan dilakukan pada stasiun - stasiun penakar yang terletak di dalam atau di sekitar Daerah Aliran Sungai (DAS) untuk mendapatkan curah hujan maksimum harian (R24_{). Penentuan curah hujan} maksimum harian (R24_{) rata -rata wilayah DAS dari} beberapa stasiun penakar tersebut dapat dihitung denganbeberapa metode antara lain :

1.Cara Rata-Rata Aljabar 2.Cara Polygon Thiessen 3.Cara Isohyeit

b. Analisis Curah Hujan Rencana

Analisis curah hujan rencana ini ditujukan untuk mengetahui besarnya curah hujan maksimum dalam periode ulang tertentu yang nantinya dipergunakan untuk perhitungan debit banjir rencana.

Untuk perhitungan hujan rencana digunakan analisa frekuensi, cara yang dipakai adalah dengan menggunakan metode kemungkinan (ProbabilityDistribution) teoritis yang ada. Beberapa jenis distribusi/sebaran yang digunakan antara lain :

1.Distribusi Normal 2.Distribusi Log Normal

(2)

c. Analisis Debit Banjir Rencana

Debit banjir rencana (design flood) adalah besarnya debit yang direncanakan melewati penampang sungai dengan periode ulang tertentu. Besarnya debit banjir ditentukan berdasarkan curah hujan dan aliran sungai antara lain : besarnya hujan, intensitas hujan, dan luas Daerah Aliran Sungai (DAS).

Untuk mendapat besaran debit rancangan yang didasarkan dengan data hujan, ada beberapa formula/metode yang umum dipakai di Indonesia antara lain Melchior, Der Weduwen, Hasper, Rasional, Jawa Sumatra, Tri Angle Unit Hidrograf, dan HSS Gama I. Selain itu besaran debit rancangan dapat diperkirakan dengan pemodelan program HEC-HMS.

2. Analisis Hidrolika

a. Analisis Penampang Sungai

Analisis penampang sungai dengan menggunakan program HEC-RAS. Komponen sistem modeling ini dimaksudkan untuk menghitung profil permukaan air untuk arus bervariasi secara berangsur-angsur tetap (unsteady flow). Sistem mampu menangani suatu jaringan saluran penuh, suatu sistem dendritic, atau sungai tunggal. Komponen ini mampu untuk memperagakan subcritical, supercritical, dan campuran kedua jenis profil permukaan air.

III. METODE PENELITIAN

Lokasi studi ini terletak pada Daerah Aliran Sungai Petung. Wilayah DAS Petung meliputi Kabupaten Pasuruan, dan Kota Pasuruan. Hulu dari DAS ini terletak di daerah pegunungan Bromo dan bermuara di daerah Kota Pasuruan.

a. Pengumpulan Data

Pengumpulan data yang dilakukan pada penulisan skripsi kali ini yaitu Data Hidrologi meliputi data hujan harian selama 10 tahun terakhir (2009-2018), Peta rupa bumi mencakup Daerah Aliran Sungai Petung yang didapat dari UPT PSAWS Welang-Pekalen yang digunakan untuk menentukan Peta Tata Guna Lahan dan Jenis Tanah daerah tersebut, Data pengukuran penampang sungai (cross section) digunakan untuk analisis kapasitas sungai.

Daerah Aliran Sungai Petung memiliki luas total sebesar 146,08 km2, termasuk kedalam kategori DAS kecil yaitu antara < 500 km2, Dibawah ini merupakan Peta Batas Daerah Aliran Sungai Petung.

Gambar 1. Peta DAS Petung

Peta Tata Guna Lahan daerah Sungai Petung, Terdapat beberapa wilayah Tata Guna Lahan seperti Hutan Lindung, Hutan Produksi, Kawasan Suaka Alam, Kebun, Padang, Perkebunan, Pemukiman, Persawahan, Pertanian tanah kering semusim, Perkotaan. Dibawah ini merupakan Peta Batas Daerah Aliran Sungai Petung.

Gambar 2. Peta Tata Guna Lahan

Jenis tanah dapat diperoleh dari peta tata guna lahan yang diklasifikasikan pada beberapa kelas tipe tanah. Berikut ditampilkan pada Gambar 3. pembagian jenis tanah pada DAS Petung.

(3)

Gambar 3. Peta Jenis Tanah

b. Metodologi

• Pengolahan Data Hujan

• Penentuan Jenis Distribusi dan Uji Kesesuaian

• Perhitungan debit rencana menggunakan HEC-HMS.

• Analisis Profil Muka Air Dengan Program HEC-RAS.

• Setelah mengetahui profil muka air sungai, kemudian dapat menghitung debit limpasan.

• Dari data debit limpasan digunakan untuk menentukan lokasi perencanaan pengendalian banjir.

IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

1. Analisis Hidrologi

Hidrologi adalah bidang pengetahuan yang mempelajari kejadian-kejadian serta penyebab air alamiah di bumi. Curah hujan pada suatu daerah merupakan salah satu factor yang menentukan besarnya debit banjir yang terjadi pada suatu wilayah. Adapun langkah-langkah dalam perhitungan hidrologi adalah sebagai berikut:

a. Menentukan Daerah Aliran Sungai (DAS) b. Menghitung curah hujan wilayah

c. Menghitung distribusi curah hujan rencana

d. Uji kesesuaian Chi Square dan Smirnov Kolmogorov e. Menghitung debit banjir rencana dengan

menggunakan program HEC-HMS

Gambar 1. Bagan Alir HEC-HMS

Perhitungan hujan harian rata-rata maksimum pada stasiun hujan Puspo, Tutur, Oro-Oro Pule dan P3GI dianalisis untuk memperoleh curah hujan rencana. Tipe sebaran yang digunakan adalah Log Pearson III. Tipe sebaran tersebut telah diuji dengan metode Chi-kuadrat dan Smirnov-Kolmogorov. Hasil curah hujan rencana dengan periode ulang 2 hingga 50 tahun ditunjukkan pada Tabel 1.

TABEL 1.CURAH HUJAN HARIAN RENCANA SUNGAI PETUNG

Berdasarkan hasil curah hujan rencana kemudian menghitung hidrograf hujan jam jaman. Perhitungan debit banjir dengan menggunakan pemodelan HEC-HMS dilakukan dengan membuat simulasi hidrologi Sungai Petung yang dapat dilihat pada Gambar 2.

No Kala Ulang _(Tahun) Hujan rencana _(mm)

1 2 59.387

2 5 73.794

3 10 82.754

4 25 93.573

(4)

Gambar 2. Simulasi Hidrologi Sungai Petung

Dalam memperkirakan besarnya debit banjir rencana menggunakan pemodelan dengan bantuan program HEC-HMS dan hitungan Hidrograf Hujan jam-jaman,untuk hasil running dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Grafik Hidrologi Banjir Sungai Petung

Hasil pemodelan hidrologi dengan menggunakan HEC-HMS diperoleh debit banjir pada bagian hilir Sungai Petung dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Debit Banjir pada bagian hilir Sungai Petung

Validasi hasil debit dengan beberapa perbandingan yaitu dari HEC-RAS, Rumus Rasional serta dari Peneliti Terdahulu

Gambar 2. Grafik Hidrologi Gabungan

Untuk memilih debit banjir rencana dipilih yang paling mendekati data debit yang ada di lapangan. maka diambil data debit yang dari HEC-HMS.

2. Analisis Hidrolika

Analisis hidrolika bertujuan untuk mengetahui kemampuan penampang dalam menampung debit rencana. Dalam melakukan analisa hidrolika, digunakan program HEC-RAS untuk melakukan perhitungan. Ini langkah-langkah dalam menggunakan program HEC-RAS dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Bagan Alir HEC-RAS

Simulasi penampang sungai dengan HEC-RAS menggunakan debit banjir rencana sebesar 430.4 m3_{/dt dengan periode ulang} 25 tahun. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini. Subbasin I Subbasin II (m3/dt) (m3/dt) 2 217.6 224.3 5 301.8 308.6 10 358.6 364.5 25 430.4 435.3 50 482.1 485.5 Periode Ulang (Tahun) Debit HEC-HMS

(5)

Gambar 4. Simulasi penampang sungai

Gambar 4. Cross Section pada River Station P88

Setelah dianalisis menggunakan perangkat lunak HEC-RAS, diperoleh bahwa beberapa penampang sungai tidak memenuhi debit yang telah direncanakan (Q25th=435,3 m3/det)

Hasil dari runningprogram kala Ulang 25 Tahun

P-96

Tinggi Luapan dari Bank: ± 0.2 meter

P-94

P-92

P-90

P-88 P-86

P-84

P-82

P-80

P-78

P-76

P-74

P-4

P-2

Gambar Hasil dari running program kala Ulang 25 Tahun TABEL REKAPITULASI HASIL RUNNING CROSS SECTION Kala Ulang Tertinggi (m) Jumlah Luapan (titik) Titik Pembangunan Sheetpile Dari

bank Tinggi luapan

2 Tahun 2.6 1.1 12 P84, P22, P20, P18, P16, P14, P12, P10, P8, P6, P4, P2 5 Tahun 2.6 1.2 13 P86, P84, P22, P20, P18, P16, P14, P12, P10, P8, P6, P4, P2 10 Tahun 2.6 1.3 13 P86, P84, P22, P20, P18, P16, P14, P12, P10, P8, P6, P4, P2 25 Tahun 10.7 2.6 14 P96, P94, P92, P90, P88, P86, P84, P82, P80,

(6)

50 Tahun 9.9 3.3 15 P100, P98, P96, P94, P92, P90, P88, P86, P84, P82, P80, P78, P6, P4, P2 V. KESIMPULAN

Berdasarkan dari hasil analisa dan pembahasan, dapat disimpulkan sebagai berikut:

1.

Berdasarkan hasil perhitungan curah hujan rancangan pada sungai petung dengan kala ulang 25 tahun sebesar 93.573 mm.

2.

Debit banjir puncak dari hasil analisis menggunakan HEC-HMS pada kala ulang 25 tahun terjadi setelah 5 jam terjadi hujan sebesar 430,4 m3_/dtk.

3.

Berdasarkan hasil analisis profil muka air menggunakan HEC-RAS pada kala ulang 25 tahun terjadi limpasan pada hulu sungai P 96 – P 74 sepanjang 2,1 Km dan P 4 – P 2 sepanjang 0.41 Km di bagian hilir.

UCAPAN TERIMA KASIH

Diucapkan terima kasih kepada Dinas PSDA Welang Pekalen Kota Pasuruan, PU Kota/Kabupaten Pasuruan, BPBD Kota Pasuruan atas dukungan dan bantuan data sekunder dalam perencanaan ini.

REFERENSI

[1] Kodoatie, R. J., dan Roestam, Sjarief. 2005. Pengelolaan Sumber Daya air Terpadu. Yogyakarta : Andi

[2] Suripin. 2004. Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan. Yogyakarta : Andi Offset

[3] Kodoatie, R. J dan Sugiyanto. 2001. Banjir (Beberapa Penyebab dan metode Pengendalian Banjir dalam Perspektif Lingkungan). Yogyakarta : Pustaka Belajar.

[4] Sosrodarsono Suyono & Tominaga Masateru, 1984, Perbaikan dan Pengaturan Sungai, Jakarta : PT. Pradnya Paramitha

[5] Arlen D.F., 2000. HEC HMS Technical Reference Manual. California: Hidrologic Engineering Centre US Army Corps of Engineers.

[6] HEC-RAS Versi 4.1. 2010.River Alanysis System.US Army Corps of Engineers. Davis

[7] Girsang, F. 2008. Analisis Curah Hujan untuk Pendugaan Debit Puncak dengan Metode Rasional Pada DAS Belawan Kabupaten Deli Serdang.

AnalisisCurah Hujan Untuk Pendugaan Debit Puncak Dengan Metode

Rasional Pada Das Belawan Kabupaten Deli Serdang.

[8] Ningsih, W.W., Anwar., & Edijatno. (2015). STUDI PENGARUH PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN TERHADAP HIDROGRAF ALIRAN DAS WELANG HULU (Magister thesis, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan).