Analisis Sistem Drainase Untuk Menanggulangi Banjir (Studi Kasus: Jalan Meranti Belakang Plaza Medan Fair) Chapter III V

(1)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

13. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini telah dilaksanakan di Jalan Meranti (belakang Mall Plaza Medan

Fair), Kecamatan Medan Petisah. Dan waktu penelitian dilakukan Bulan Oktober

2016 hingga November 2016.

Gambar 3.1 Lokasi Penelitian (Sumber: www.googlemaps.com)

3.2 Metode dan Tahapan Penelitian

Tugas akhir ini disusun dengan tahapan sebagai berikut :

a) Mengumpulkan beberapa literatur dari buku, makalah, jurnal dan

catatan kuliah yang berkaitan dengan studi pustaka.

b) Data primer → survei lokasi di Jalan Meranti belakang Plaza Medan

Fair.

(2)

Maksimum selama 10 Tahun terakhir yang diperoleh dari Badan

Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

1.9Menganalisa Data yang ada, yaitu :

Analisis Hidrologi  Analisis Freekuensi Curah Hujan, Koefisien

Aliran Permukaan, Analisis Waktu Konsentrasi, Analisa Koefisien

Limpasan, Analisa Intensitas Curah Hujan, Analisa Debit Rencana

Analisa Hidraulika  Analisa Kapasitas Penampang Saluran,

Evaluasi Debit Saluran dengan Debit Rencana

Membuat kesimpulan dan saran.

3.3 Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah

berupa studi literatur yaitu mencari dan mempelajari pustaka yang berhubungan

dengan pengolahan dan perencanaan drainase dari berbagai sumber seperti berupa

literatur buku, catatan kuliah, jurnal, majalah, artikel, maupun data dari internet.

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :

1. Menentukan Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian dilakukan langsung di Jalan Meranti Belakang Plaza

Medan Fair Medan Petisah. Selain itu, data-data pelengkap di ambil

dikantor Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika untuk

menunjang penulisan tugas akhir ini.

2. Wawancara

Dalam kegiatan ini pengumpulan data dilakukan dengan mengajukan

(3)

3. Metode analisa

Metode analisa yang digunakan di dalam penelitian ini yaitu : analisa

hidrologi dan analisa hidraulika

3.5 Prosedur Penelitian

Pertama menganalisa data sekunder, yaitu menghitung curah hujan rata-

rata dan menganalisa curah hujan rencana dengan menggunakan analisa frekuensi

Metode Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log - Person III dan

Distribusi Gumbel. Selanjutnya intensitas curah hujan rencana dihitung

menggunakan persamaan Mononobe.

Data dimensi dan bentuk drainase ditinjau langsung ke lapangan yaitu

pada daerah Jalan Meranti Belakang Plaza Medan Fair, meliputi : geometri

saluran, kemiringin saluran, dimensi saluran, dan konstruksi saluran. Debit

maksimum dari saluran drainase dihitung dengan persamaan Manning. Setelah

data sekunder dianalisis, maka langkah berikutnya yaitu mengevaluasi

masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data sekunder. Saluran drainase

dikatakan banjir apabila nilai debit banjir rencana hasil analisis lebih besar dari

pada nilai debit maksimum saluran drainase yang dihitung dengan slope area

methode (persamaan Manning). Alur pengerjaannya lebih detil dapat dilihat pada

(4)

Mulai

Tinjauan Pustaka

Kegiatan Penelitian

Data yang diambil

Tinjauan Lapangan Pengumpulan data

Apakah data sudah cukup?

Pengolahan data

1. Menentukan Luas Catchment Area dari Peta Jaringan Drainase

2. Menentukan Curah Hujan Harian Maksimum 3. Debit maksimum dari saluran drainase eksisting

dihitung dengan persamaan Manning.

Analisis data

Hasil

Selesai

(5)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Data

Data-data yang digunakan untuk penelitian ini yaitu :

 Data Primer

Data Primer adalah data yang diperoleh dari survey langsung ke lokasi

penelitian di Meranti Belakang Plaza Medan Fair. Data tersebut terlampir sebagai

berikut :

2.5Panjang Lintasan aliran di dalam saluran (Ls) yang di teliti adalah 153 m

di bagi menjadi 4 titik sepanjang panjang lintasan tersebut.

2.6Batas daerah pengaliran yang di teliti (L) adalah 8.17 m

a. Saluran 1

Kecepatan aliran pada drainase 1 kita ambil 2 m dibagi dengan waktu

yang diperoleh 8 detik. Sehingga diperoleh kecepatan:

V = = = 0,25 m/s

b. Saluran 2

V = = = 0,21 m/s

c. Saluran 3

(6)

d. Saluran 4

V = = = 0,143 m/s

 Data Sekunder

Data Sekunder adalah data yang diperoleh dari instansi yang

berkaitan dengan suatu penelitian itu. Maka. data yang diperoleh pada

penelitian ini hanya data Curah Hujan Harian Maksimum selama 10

(7)

Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum

Sumber: Badan Klimatologi dan Geofisika

4.2 Analisis Hidrologi

4.2.1 Analisis Frekuensi Curah Hujan Harian Maksimum

Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan

empat jenis distribusi yang paling banyak digunakan dalam bidang

hidrologiadalah :

(8)

 Distribusi Normal

Tabel 4.2 Analisis Curah Hujan Distribusi Normal

Tahun Curah Hujan (mm)

(Xi) (Xi-X) (Xi- X)2

2003 97.6 3.45 11.90

2004 100.2 6.05 36.60

2005 87.9 -6.25 39.06

2006 124.8 30.65 939.42

2007 88.2 -5.95 35.40

2008 82.4 -11.75 138.06

2009 112.5 18.35 336.72

2010 72.4 -21.75 473.06

2011 82.5 -11.65 135.72

2012 93 -1.15 1.32

Jumlah 941.5 2147.29

X 94.15

S 15.45

(9)

Dari data-data di atas didapat:

Deviasi Standart (S) = = = 15.45

Perhitungan Analisis Curah Hujan Rencana Dengan Distribusi Normal :

 Untuk T = 2 Tahun

KT =

XT = + (KT x S)

= 94.15 + (0 x 15.45) = 94.15 mm

 Untuk T = 5 Tahun 

KT =

XT = + (KT x S)

= 94.15 + (0.84 x 15.45) = 107.13 mm

KT =

XT = + (KT x S)

= 94.15 + (1.28 x 15.45) = 113.93 mm

KT =

XT = + (KT x S)

(10)

KT =

XT = + (KT x S)

= 94.15 + (2.05 x 15.45) = 125.82 mm

KT =

XT = + (KT x S)

= 94.15 + (2.33 x 15.45) = 130.15 mm

Tabel 4.3 Analisa Hasil Curah Hujan Dengan Distribusi Normal

No Periode ulang (T)

tahun KT X S

Curah hujan (XT)

(mm)

1 2 0 94,15 15,45 94,15

2 5 0,84 94,15 15,45 107,13

3 10 1,28 94,15 15,45 113,93

4 20 1,64 94,15 15,45 119,49

5 50 2,05 94,15 15,45 125,82

6 100 2,33 94,15 15,45 130,15

(11)

 Distribusi Log Normal

Data-data yang digunakan dalam perhitungan parameter statistik

dengan sebaran logaritmatik dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4.4 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal

No

Sumber : Hasil perhitungan

Dari data-data diatas didapat :X 94,15 10

Perhitungan analisa curah hujan dengan Metode Distribusi Log Normal:

(12)

X2 = 93,32 mm

Untuk ( T ) 5 Tahun

Log XT = LogX (K _TS)

Log X2 = 1,97+ (0,84 × 0,067)

Log X2 = 2,03

X2 = 106,24 mm

Untuk ( T ) 10 Tahun

Log XT = LogX (K TS)

Log X2 = 1,97+ (1,28 × 0,067)

Log X2 = 2,05

X2 = 113,69 mm

Log XT = LogX (K _TS)

Log X2 = 1,97+ (1,64 × 0,067)

Log X2 = 2,08

X2 = 120,75 mm

Log X2 = 1,97+ (2,05 × 0,067)

Log X2 = 2,10

X2 = 128,04 mm

Log X2 = 1,94 + (2,33 × 0,067)

Log X2 = 2,13

(13)

Tabel 4.5Analisa Curah Hujan Dengan Distribusi Log Normal

Sumber: Hasil Penelitian

 Distribusi Log Pearson III

Tabel 4.6 Analisa Curah Hujan Dengan Distribusi Log Pearson III

No Xi _X Log Xi

Log(X

_i



X)

Log(X

_i



X)

2

Log(X

_i



X)

3

(14)

Dari data-data diatas didapat: 1,97

Koefisien Kemencengan G =

G = 0,53

Berikut hasll analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Log Person III:

(15)

Log X50 = 1,97+ (-2,32× 0,067) = 1,81

X50 = 65,25 mm

 Untuk ( T ) 100 Tahun :

Log X100 = 1,97+ (-2,71× 0,067) = 1,78

X100 = 61,44mm

Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan Dengan Distribusi Log Person III

No T K Log X Log XT Log S

Curah hujan (XT)

(mm)

1 2 0,09 1,97 1,98 0,067 94,63

2 5 -0,81 1,97 1,92 0,067 82,36

(16)

Distribusi Gumbel

Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel

No Curah hujan

Dari data-data diatas didapat: 94,15 10

Dari Tabel 2.4 dan 2.5 (Suripin, 2004) diperoleh untuk N=10

(17)

(18)

)

Untuk periode ulang (T) 100 tahun dengan YTr = 4,6012 yaitu :

(19)

32

Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel

No Sumber : Hasil perhitungan

Tabel 4.10 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum

No

Pearson III Gumbel

1 2 94,15 93,32 94,63 92,14

(20)

Gambar 4.11 Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang

Sumber: Hasil Perhitungan

Dari hasil analisa distribusi frekuensi hujan dengan berbagai metode, maka

yang digunakan periode ulang 5 Tahun terlihat bahwa metode distribusi Gumbel

Periode ulang 5 Tahun yang paling ekstrim sehingga data inilah yang digunakan

(21)

4.2.2 Koefisien Aliran Permukaan

Koefisien Aliran Permukaan (C) adalah koefisien yang besarnya

tergantung pada kondisi permukaan tanah, kemiringan medan, jenis

tanah,lamanya hujan di daerah Pengaliran. (Petunjuk Desain Drainase

PermukaanJalan Direktorat Jendral Bina Marga)

Tabel 4.12 Koefisien Pengaliran (C)

Kondisi Permukaan Tanah Koefisin Pengaliran (C)

13. Jalan Beton dan Jalan Aspal 0.70-0.95

14. Jalan Kerikil dan Jalan Tanah 0.40-0.70

15. Bahu Jalan :

- Tanah Berbutir Halus 0.40-0.65

- Tanah Berbutir Kasar 0.10-0.20

- Batuan Masif Keras 0.70-0.85

- Batuan Masif Lunak 0.60-0.75

16. Daerah Perkotaan 0.70-0.95

17. Daerah Pinggiran Kota 0.60-0.70

18. Daerah Industri 0.60-0.90

19. Permukiman Padat 0.60-0.80

20. Permukiman Tidak Padat 0.40-0.60

21. Taman dan Kebun 0.20-0.40

22. Persawahan 0.45-0.60

23. Perbukitan 0.70-0.80

24. Pegunungan 0.75-0.90

Sumber : (Petunjuk Desain Drainase Permukaan Jalan, Direktorat Jendral Bina Marga)

Berdasarkan Tabel diatas telah ditentukan nilai dari koefisien limpasan

(22)

penggunaan lahan yang tidak saya miliki, maka saya memutuskan untuk

menggunakan Koefisien penggunaan lahan = 0,80 (Jalan Beton dan Aspal) di

sesuaikan dengan kondisi penggunaan lahan terbesar di lokasi penelitian. Nilai

tersebut di ambil berdasarkan Tabel 4.11.

4.3 Debit Banjir Rencana

Aliran pada saluran atau sungai tergantung pada dari berbagai

faktor-faktor secara bersamaan. Dalam perencanaan saluran drainase dapat dipakai

standar yang telah ditetapkan. baik debit rencana (Periode Ulang) dan cara

analisis yang dipakai Dalam kaitannya dengan limpasan. faktor yang

berpengaruh secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu:

- Faktor Meteorologi yaitu karateristik hujan seperti intensitas hujan. durasi

hujan dan distribusi hujan

- Karateristik DAS meliputi luas dan bentuk DAS, topografi dan tata guna

lahan.

Perhitungan debit rencana saluran drainase didaerah perkotaan dapat

dilakukan dengan menggunakan rumus rasional. analisis penampang

drainase menghitung luas basah dan keliling basah penampang di drainase

tersebut. dan menganalisis volume penampang dengan Persamaan Manning.

selanjutnya menghitung debit saluran yang terjadi. Tabel berikut ini menyajikan

standar desain saluran drainase berdasarkan Pedoman Drainase Perkotaan dan

(23)

Tabel 4.13Kriteria desain Hidrologi Sistem Drainase Perkotaan.

Luas DAS (ha) Periode Ulang Metode Perhitungan Debit

(tahun) Banjir

< 10 2 Rasional

10 – 100 2–5 Rasional

101 – 500 5 – 20 Rasional

> 500 10–25 Hidrograf satuan

(Suripin. Sistem Drainase yang berkelanjutan : 241)

Debit banjir rencana dihitung dengan menggunakan metode rasional

dengan faktor parameternya antara lain koefisien limpasan, intensitas hujan daerah

dan luas catchment area.

Tabel 4.14 Data Hidrologi Penampang Saluran 1 Drainase

No Data Notasi Satuan Saluran Sekunder

Hidrologi

1 Periode Ulang 5

2 Luas Catchment Area A Km² 0,41

3 Panjang Aliran L Km 0,817

4 Curah Hujan Rencana R mm/hari 110,53

5 Koef.Limpasan Rata - rata C 0,8

(24)

1. Waktu konsentrasi hujan (tc) dihitung dengan menggunakan

rumus tc = to + td

dimana,

to = x 3,28 x L x menit

= x 3,28 x 153 x menit

= 264, 493 menit

td =

= = 54,467 menit

tc = 264,493 + 54,467

= 318,959 menit

2. Intensitas Hujan Menggunakan rumus Mononobe

Apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data

hujan harian, maka intensitas hujan dapat dihitung dengan Rumus

Mononobe, yaitu:

I = =

= 12,580 mm/jam

3. Luas catchment area dihitung berdasarkan luas jl. Meranti.

Panjang lintasan Jalan Meranti yang diteliti adalah 153 meter dengan batas

(25)

Gambar 4.12 Penampang Melintang Saluran dan Jalan

4. Debit rencana dihitung dengan menggunakan Metode Rasional, yaitu:

QP = 0,278C.I.A

= 0,278 x 0,8 x 12,580 x 0,41

= 1,147 m3/det

Tabel 4.15 Data Hidrologi Penampang Saluran 2 Drainase Jalan Meranti

Kecamatan Medan Petisah

Hidrologi

1 Periode Ulang 5

6 Slope/Kemiringan Saluran S 0,001

7 Waktu Konsentrasi Tc Menit 329,334

(26)

9 Debit Banjir Rencana Qp m³/det 1,122

Tabel 4.16 Data Hidrologi Penampang Saluran 3 Drainase Jalan Meranti Kecamatan Medan Petisah

Hidrologi

1 Periode Ulang 5

6 Slope/Kemiringan Saluran S 0,001

8 Intensitas Hujan I mm/jam 11,904

Tabel 4.17 Data Hidrologi Penampang Saluran 4 Drainase Jalan Meranti

Kecamatan Medan Petisah

Hidrologi

1 Periode Ulang 5

(27)

8 Intensitas Hujan I mm/jam 11,611

4.4 Analisis Kapasitas Penampang Saluran Drainase

Tabel 4.18 Kondisi Eksisting Saluran 1 Drainase Jalan Meranti Kecamatan Medan Petisah

No Parameter Saluran Nama Saluran

Keterangan Notasi Satuan

Dimensi Saluran

1 Bentuk Trapesium

2 Konstruksi Beton

3 Lebar Bawah B m 0,6

4 Kedalaman air h m 0,6

5 Freeboard F m 0,2

6 Talud ( 1 : m ) m 0,814

7 Lebar Atas b m 0,9

8 Dalam Saluran Total H m 0,8

9 Slope S 0,001

10 Koefisien Manning n 0,020

11 Luas Penampang A m² 1,241

12 Keliling Basah P m 2,963

13 Jari - jari hidrolis R m 0,419

14 Kecepatan Aliran V m/det 0,886

(28)

a. Luas Penampang (A) = (B + mh) h

= (0,9 + 0,814 x 0,8) x 0,8

= 1,241 m2 b. Keliling Basah (P) = B + 2h

= 0,9 + 2(0,8)

= 2,963 m

c. Jari-jari Hidrolis (R) = = = 0,419 m

d. Kecepatan Aliran (V) = x x

= x x

= 0,886 m/detik

e. Tinggi jagaan (Freeboard) = 25% x H

= 25% x 0,8

= 0,2 m

f. Debit Saluran (Q) = A x V

(29)

Dimensi Saluran

2 Konstruksi Beton

5 Freeboard F m 0,2

6 Talud ( 1 : m ) m 0,814

9 Slope S 0,001

(30)

= (0,9 + 0,814 x 0,8) x 0,8

= 0,9 + 2(0,8)

= 2,963 m

= x x

= 0,886 m/detik

= 25% x 0,8

= 0,2 m

(31)

Dimensi Saluran

2 Konstruksi Beton

5 Freeboard F m 0,2

6 Talud ( 1 : m ) m 0,814

9 Slope S 0,001

(32)

= (0,9 + 0,814 x 0,8) x 0,8

= 0,9 + 2(0,8)

= 2,963 m

= x x

= 0,886 m/detik

= 25% x 0,8

= 0,2 m

(33)

Dimensi Saluran

2 Konstruksi Beton

5 Freeboard F m 0,2

6 Talud ( 1 : m ) m 0,814

9 Slope S 0,001

(34)

= (0,9 + 0,814 x 0,8) x 0,8

= 0,9 + 2(0,8)

= 2,963 m

= x x

= 0,886 m/detik

= 25% x 0,8

= 0,2 m

(35)

Tabel 4.22 Hasil Evaluasi Debit Saluran Dengan Debit Rencana Saluran Drainase Periode Ulang 5 Tahun yang Ditinjau Pada Drainase Jalan

Meranti Kec. Medan Petisah

No

Lokasi saluran Qp rencana Q max

Keterangan Drainase ( m³/det ) ( m³/det )

1 Saluran Drainase 1 1,0095 1,147 Tidak Memenuhi

Sumber : Hasil Penelitian

Dari hasil evaluasi perhitungan diatas untuk debit banjir rencana ( QP)

untuk periode ulang 5 tahun didapatkan seluruh saluran drainasenya tidak dapat

menampung air dalam saluran. Untuk itu perlu dilakukan perubahan dimensi

penampang pada seluruh drainase tersebut sehingga saluran tersebut dapat

menampung air dalam saluran, untuk menampung air hujan sehingga kawasan

tersebut tidak lagi banjir. Selain penambahan dimensi drainase tersebut ada

beberapa factor lain yang menyebabkan banjir, yaitu adanya sedimen yang

menumpuk di dalam drainase, kemusian sampah masyarakat yang di buang ke

(36)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.2 Kesimpulan

Dari hasil studi identifikasi penanggulangan banjir dan rencana desain

drainase maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil Evaluasi Debit Saluran dengan Debit Rencana Saluran Drainase

Periode Ulang 5 Tahun yang di tinjau pada Jalan Meranti (belakang Mall

Medan Fair).

Dari Tabel 4.23 Evaluasi Debit Saluran dengan Debit Rencana, diperoleh

No

Lokasi saluran Qp Rencana Q ada max

Keterangan Drainase ( m³/det ) ( m³/det )

Sumber : Hasil Penelitian

2. Kecamatan Medan Petisah , dengan debit rencana di peroleh hasil Q ada

Max ≤ Qp rencana, maka dapat di tarik kesimpulan bahwa drainase

tersebut tidak dapat lagi menampung air hujan pada kawasan tersebut

sehingga di perlukan penambahan dimensi ulang pada drainase tersebut

agar drainase itu dapat dan mampu menampung air hujan dengan baik

sehingga tidak lagi menimbulkan banjir di kawasan tersebut.

(37)

selain tidak mampu lagi drainase menampung air hujan di karenakan

dimensi drainase tidak baik adalah sedimen dan tumpukan sampah pada

saluran, bukaan / lubang sisi-sisi jalan yang berada di sepanjang jalan

menuju ke saluran (Street Inlet) yang tidak terawat dengan baik sehingga

menyulitkan air untuk mengalir dari jalan ke saluran yang ada.

5.2 Saran

Berdasarkan hasil studi identifikasi penanggulangan banjir dan rencana

desain drainase di Jalan Meranti (belakang Mall Medan Fair), penulis mencoba

mengemukakan beberapa saran bagi perawatan dan pemeliharaan saluran

drainase tersebut :

1.Memperbaiki saluran yang ada agar berfungsi secara optimal

2.Membersihkan saluran draianase dari sampah dan lumpur sehingga dapat

mengalirkan air dengan maksimal

3.Memperbaiki dan membersihkan lubang/bukaan di sisi jalan (Street Inlet)

agar dapat mengalirkan limpasan ait hujan ke saluran dengan maksimal.

4.Membuat system dan tempat pembuangan sampah yang efektif untuk

mencegah dibuangnya sampah ke saluran sungai.

5. Perlunya kesadaran penduduk untuk ikut memelihara saluran drainase

yang ada dengan cara tidak membuang sampah pada saluran drainase yang