PERENCANAAN DRAINASE KAMPUS I UNIVERSITAS BUNG HATTA ULAK KARANG PADANG
Julianda Candra, Nazwar Djali, Indra Khaidir
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang E-mail : [email protected], [email protected], [email protected]
Abstrak
Kampus I Universitas Bung Hatta merupakan salah satu Perguruan Tinggi Swasta yang berada di Propinsi Sumatra Barat yang lebih tepatnya berada di kawasan Ulak Karang sebelah utara Kota Padang. Universitas Bung Hatta pada saat hujan sering kali terendam air akibat pengaruh drainase yang tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Kondisi drainase di Kampus I Universitas Bung Hatta Padang di mana sebagian dari saluran drainase tidak berfungsi lagi, karena disebabkan oleh daya tampung yang sudah ada lebih kecil dari debit yang ada, kurangnya perawatan maupun sistem pengaliran dan pembuangan yang tidak sesuai lagi. Drainase adalah rangkain saluran air yang berfungsi mengalirkan / membuang air yang berlebih dari suatu kawasan atau lahan. Untuk itu agar Kampus dapat bebas dari banjir, perlu dibuat saluran drainase yang baik. Kampus I yang sudah berkurang mahasiswanya, saat sekarang jika terjadi intensitas hujan yang tinggi, akan mengakibatkan banjir. Dengan menggunakan metoda Aljabar didapat curah hujan rencana. Curah hujan didapat dari pencatatan dua stasiun dan dengan menggunakan metode mononobe sehingga didapatkan curah hujan rata – rata, pada umur rencana 10 tahunan (2004-2013) didapat debit rencana adalah 0,03796 m3/dtk. Perencanaan drainase menggunakan penampang segi empat dengan lebar dasar saluran (b) adalah 1,83 meter dan tinggi saluran (h) adalah 1,22 meter
Kata kunci : Drainase, saluran, banjir, pembuang, penampang
DRAINAGE PLANNING UNIVERSITY CAMPUS ONE BUNG HATTA ULAK CORAL THE FIELD
Julianda Candra, Nazwar Djali, Indra Khaidir
Major civil engineering, Faculty of civil engineering planning, University Bung HattaPadang E-mail : [email protected] , [email protected], [email protected]
Abstrak
University campus first man that was one of private universities in west sumatera province rather live in locations ulak the north of the city. The man that when the rain frequently submerged by water due to the drainage not functioning properly. Conditions of drainage hatta man in college i university in which part of the drainage channel not functioning again, and caused by existing capacity of discharge that there is little more , lack of care and pengaliran and disposal system that no more appropriate. The drainage is chain water channels function to flow water and disposing of excess of an area or land. In order to guard campus can be clean from flood will need to be made drainage channel good. The first, which has reduced his students in this case, the high intensity of rain will cause flood. By the use of algebra obtained methods rainfall plan.
Precipitation obtained from posting two stations and by using centrifugal mononobe and obtained average rainfall, at the age of 10 years were the plan is 0,03796 m3 / dtk. Drainage planning use rectangular cross section with wide passage ( b ) is 1.83 meters and high passage ( h ) is 1,22 meters
The keywords: drainage, channel, floods, waster, cross-section
PENDAHULUAN
Drainase secara umum menurut Suripin (2004) adalah suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan, maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi kawasan /lahan tidak terganggu dan sistem drainase secara umum adalah serangkain bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi/membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal. Guna mewujudkan kelestarian lingkungan khususnya lingkungan Kampus Universitas Bung Hatta Padang. Dalam hal ini pelestarian dimaksud adalah usaha-usaha untuk mencegah terjadinya banjir atau genangan yang cukup luas, tinggi dan lama.
Akibat dari permasalahan ini pengkajian dilakukan baik secara teknis maupun non teknis dengan menganalisis kejadian hidrologi dan sebagainya. Adapun permasalahan yang akan dibahas pada Tugas
Akhir ini adalah masalah banjir atau genangan air yang terjadi pada kawasan Kampus I Universitas Bung Hatta Ulak Karang Padang, yang dibatasi oleh :
1.Analisa Hidrologi : intensitas dan debit air hujan rencana, debit air buangan dan analisa periode ulang terjadinya hujan.
2.Analisa Hidrolika : kapasitas aliran pada saluran drainase dan perencanaan dimensi saluran.
METODOLOGI
Metodologi yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah studi literatur dan analisa data. Kegiatan yang dilakukan secara garis besar dibedakan menjadi :
1.Studi Literatur
Dalam studi literatur didapatkan teori-teori untuk menganalisa hidrologi dan analisa dimensi saluran.
2.Pengumpulan data
Data yang dibutuhkan adalah curah hujan, topografi, data lokasi dan data lain yang
dianggap perlu dalam penulisan ini. Data ini diperoleh dari Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Propinsi Sumatera Barat, Dinas Pekerjaan Umum Cipta Karya Propinsi Sumatera Barat.
3.Perhitungan dan Analisa
Berdasarkan data-data yang diperoleh dilakukan perhitungan dimensi saluran serta analisa perhitungan dengan perencanaan yang ada.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan debit rencana merupakan bagian penting dalam perhitungan teknis drainase di daerah studi, karena alasan utama melakukan perencanaan saluran drainase adalah menanggulangi terjadinya genangan air yang berlebih (banjir) saat hujan di daerah tersebut.
4.2.1 Analisa Curah Hujan
Untuk perhitungan curah hujan rencana ini digunakan data curah hujan dari 2 stasiun curah hujan, dengan memakai data curah hujan selama 10 tahun yaitu dari tahun
2004 sampai tahun 2013, seperti terlampir dalam tabel berikut:
Tabel 4.1 Curah Hujan Harian Maksimum
No Tahun
Pengamatan
Tabing (mm)
1 2004 130.1
2 2005 298.5
3 2006 195.1
4 2007 230
5 2008 163
6 2009 172.4
7 2010 233.6
8 2011 176.3
9 2012 247.6
10 2013 120.30
(Sumber Data : BMG Tabing 2004-2013)
No Tahun Pengamatan Simpang Alai (mm)
1 2004 87
2 2005 240
3 2006 118
4 2007 89
5 2008 112
6 2009 71
7 2010 75
8 2011 65
9 2012 84
10 2013 90
(Sumber Data : BMG Tabing 2004-2013)
Tabel 4.2 Curah Hujan Harian Maksimum Rata -rata
Tahun
STASIUN
Rata-rata (mm) Tabing
(mm)
Simpang Alai (mm)
2004 130.1 87 108.5
2005 298.5 240 269.2
2006 195.1 118 156.5
2007 230 89 159.5
2008 163 112 137.5
2009 172.4 71 121.7
2010 233.6 75 154.3
2011 176.3 65 120.65
2012 247.6 84 165.8
2013 120.30 90 105.15
Sumber Data : Hasil Perhitungan
4.2.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan Untuk menganalisa frekwensi curah hujan dengan cara mengurutkan data curah hujan harian maksimum mulai dari yang terbesar sampai yang terkecil, selanjutnya dihitung deskriptor statistiknya, yaitu:
Rata-rata (Xr, Yr)
Standar Deviasi (S)
Koefisien Variant (Cv)
Koefisien Skew (Ck)
Koefisien Kurtosis (Ck)
Setiap data pengamatan mempunyai distribusi tertentu yang sesuai, berikut ini adalah salah satu cara untuk memilih distribusi yang sesuai yaitu dimana harus memenuhi persyaratan-persyaratan masing- masing distribusi yaitu:
Distribusi Normal = -0,1 < Cs <
0,1 dan 2,7 < Ck < 3,3
Distribusi Gumbel = Cs ≈ 1,13 dan Ck ≈ 5,4
Distribusi Log Person III = Ck ≈ 1,5 Cs2 + 3
Dari perhitungan analisa frekwensi hujan maksimum (Xi) didapat:
Rata-rata (Xr)
mm mm
Xr n xi Xr
n i
i
43 . 197 3
. 10 1974
1 1
1
Standar Deviasi (S)
mm S
n Xr S Xi
49 . 1 54 10 26731.70
1 )
( 2
Koefisien Variant (Cv)
27 . 43 0 . 197
54.49
Cv Xr Cv S
Koefisien Skew (Cs)
45 . 0
49 . 54 ) 2 10 ( ) 1 10 (
534326.69 10
) 2 ( ) 1 (
) (
3 3 1
3
Cs Cs
S n n
Xr Xi n Cs
n
i
Koefisien Kurtosis (Ck)
17 . 3
49 . 54 ) 3 10 )(
2 10 )(
1 10 (
5 159318696.
. 10
) 3 ( ) 2 ( ) 1 (
) (
4 2
4 1
4 2
Ck Ck
S n n n
Xr Xi n
Ck
n
i
Dari data diatas dapat ditentukan distribusi yang sesuai yaitu:
Distribusi Log Person III= Ck ≈ 1,5 Cs2 +3
= 3.58 ≈ 1,5 (0.65)5+3
= 3,17≈ 3,20
= (sesuai)
Dari persamaan diatas, maka distribusi yang sesuai adalah distribusi Log Person III, sehingga perhitungan selanjutnya digunakan rumus-rumus distribusi Log Person III.
Perhitungan Intensitas Curah Hujan Intensitas curah hujan dihitung menggunakan rumus mononobe dimana adanya pengaruh waktu konsentrasi.
Rumusnya adalah sebagai berikut:
L S H
S t L
t I R
c
c
385 . 2 0 3 2
* 1000
* 87 . 0
24 24
Dimana :
I = Intensitas curah hujan (mm/jam)
tc = Waktu konsentasi (jam)
S = Kemiringan saluran (m)
Perhitungan untuk saluran drainase Sekunder ruas S1-S2
Diketahui :
Panjang saluran (L) = 162,3m
Kemiringan saluran (S) = 0,0025m
0,00246 3
, 162
4 .
0
S
Maka
385 . 2 0
* 1000
* 87 .
0
S tc L
385 . 2 0
0,0025
* 1000
162,3
* 87 .
0
tc
=0,6204 jam
3 2 3
2
0, 6204 24 24
90 , 192
24 24
I
tc I R
I = 122,40315 mm/jam
Perhitungan Debit Air Hujan
Perhitungan debit air hujan berdasarkan perhitungan intensitas hujan dengan menggunakan rumus metode rasional.
Rumus debit air hujan yaitu:
Qah = 0,278.C.I.A
Dimana :
Qah = Debit air hujan (m3/dt)
C = Koefisien pengaliran (Coef.Run off), dalam perhitungan ini
memakai nilai 0,75 (perumahan multi unit)
I = Intensitas curah hujan (mm/jam)
A = Luas daerah pengaliran (km2) L
S H
Perhitungan debit air hujan untuk Saluran Sekunder ruas S1-S2
Intensitas air hujan (I) = 122,40415mm/jam
Luas daerah pengaliran (A) = 649,1m2 = 0,000649Km2
Koefisien penyebaran hujan (C) = 0,75
Maka:
Qah = 0,278. C .I.A
Qah = 0,278 x 0,75 x 122,40415x 0,000649
Qah = 0.16565m3/dt
4.2.7.1 Laju Pertumbuhan Geometrik Berdasarkan data jumlah mahasiswa, dosen, karyawan yang ada, pada tahun 2005 (Ganjil) jumlah mahasiswa Universitas Bung Hatta adalah 8250 jiwa dan pada tahun 2014 yaitu 9259 jiwa.
Dalam menentukan laju
pertumbuhan mahasiswa digunakan persamaan :
Pt = Po x (1+r)n
Dimana :
Pt = Jumlah mahasiswa tahun terakhir
Po = Jumlah mahasiswa tahun sebelumnya
r = Laju pertumbuhan mahasiswa
n = Selisih tahun peninjauan
maka :
Pt = Po x (1 + r)n
ln 9259 = ln 8250 + 1 x ln (1 + r)
ln 9259 – ln 7777 = 1 x ln (1+r)
ln (1 + r) = (ln 9259 – ln 8250) / 1
ln (1 + r) = 1,009
1 + r = 2,009
r = 1,009
r = 1,09 %
4.2.7.2 Laju Pertumbuhan Eksponensial Untuk laju pertumbuhan eksponensial digunakan persamaan :
Pt = Po x er.n
Maka :
Pt = Po x er.n
ln 9259 = ln (8250 x 2,7182r.n)
ln 9259 = ln 8250 + r x 1x ln 2,7182
r = (ln 9259 – ln 8250) / (1 x ln 2,7182)
r = 0,0914
r = 0,91 %
Dari hasil perhitungan diatas didapat nilai laju pertumbuhan mahasiswa di Kampus Universitas Bung Hatta :
Secara geometrik = 1,09 %
Secara eksponensial = 0,91 % Perhitungan Debit Banjir Rencana
Besarnya perkiraan Debit Banjir Rencana, dapat dihitung dengan menjumlahkan Debit air hujan dengan air buangan. Untuk perhitungan debit rencana saluran drainase bisa dijelaskan dibawah ini :
QBanjir Rencana = Qah + Qak
Dimana :
Qah = Debit Air Hujan
Qak = Debit Air
Buangan/Kotor Maka :
QBanjir Rencana = Qah + Qak
= 0,013317256 + 0.0246474
= 0,03796 m3/dt
Perhitungan Dimensi Saluran Drainase Persegi
Q = V x A
Q = R S A
n 2
1 3
1 2
Dimana:
Q = Debit saluran (m3/dt)
n = angka kekasaran saluran
R = jari-jari hidrolis saluran (m)
S = kemiringan saluran
V = kecepatan aliran (m/det)
A = luas penampang basah (m2)
Perhitungan saluran drainse Sekunder ruas S1-S2 :
Data :
Q = 3,936679 m3/dt
n = 0,020
S = 0,0024645
b = 2h
Luas (A) = b x h
Luas (A) = 2h x h = 2h2
Keliling basah (P) = b + 2h Jari-jari hidrolis (R) =
h b
bxh P
A
2
Kecepatan aliran (V) = 2
1 3
1 2
S nR
Debit (Q) = V x A
Q = R S A
n 2
1 3
1 2
Sehingga :
Q =
2 23 1 2
) 3 (
1 h S h
n
3,936679 =
2 2 3 1
2 2
2 0,0024645 4
2 0,020
1 h
h
h
3,936679 =
. 0,0024645 4
2 2 020 , 0
1 12
3 2 3 2 3 2 4 3 2
h h h
3,936679 =
2 1
3 2 3 2
3 10 3 5
0,0024645 .
2 2 020 , 0
1
h h
3,936679= 2
1 3
8
0,0024645 020 2
, 0
1 h
3 8
h =
2 1
0,0024645 .
2
020 , 0 3,936679
h =
8 3
2 1
0,0024645 2
020 , 0 3,936679
h = 0,91 m
maka :
Tinggi muka air (h) = 0,91 m
Penampang Saluran Drainase sekunder S1- S2
Lebar dasar saluran (b) = 2 x h
= 2 x 0.91 m = 1,82 m Dari hasil diatas diperoleh :
Luas penampang basah (A)
A = b x h = 1,82 x 0,91 = 1,67 m2
Keliling basah saluran (P) P = b + 2h
= 1,82 + (2 x 0,91) = 3,04 m
Jari-jari hidrolis (R)
m R
P R A
55 , 04 0 , 3
1,67
Kecepatan aliran (V)
dt m V
V V
S n R
V
/ 67 . 1
0,049 698 . 02 0 , 0
1
0,00246 55
. 02 0 , 0
1 1
2 1 3
2 2 1 3 2
Tinggi jagaan (freeboard) diambil 0,30 m
Tinggi saluran (H) H = h + F
= 0,91 m + 0,3 m = 1,21 m
Perhitungan Gorong-Gorong
Perhitungan gorong-gorong dilakukan dengan menggunakan formula Henderson (1966) yaitu sebagai berikut:
gH CDH
Q 3
2 3
2
Dimana :
Q = Debit aliran melalui gorong- gorong (m3/dt)
C = Koefisien kontraksi pada sisi-sisi pemasukan. Apabila ujungnya
persegi, maka C = 0,9, sedangkan apabila ujungnya dibulatkan,
maka C = 1
H = Tinggi permukaan air (m)
D = Diameter Gorong-gorong g = Gaya grafitasi (9,81) Perhitungan gorong-gorong
Data : nilai Q masing-masing ruas
Gorong-gorong ruas E4-S13
Q = Q(E1-E2) + Q(F1-F2) + Q(F2-F3) + Q(F4-F5) + Q(F6- F7)
= 0,273695 m3/det Jadi perhitungan selanjutnya:
Untuk perhitungan gorong-gorong ruas E4- S13
C = 1 (untuk ujungnya bulat) H = diambil 0,9 D
gH CDH
Q 3
2 3
2
H g H
C D Q
3 2 3
2
dt m D
m
dt D m
/ 4261 , 2 6
, 0
/ 0,273695
2 3
2
D dt
m D
dt D m
9 , 0 / 81 , 3 9 9 2
, 0 ) 1 3 ( 2
/ 0,273695
2 2
32
4557 , 1
0,273695 D D
D = 0,47 m
H air =0,47 x 0,9 = 0,42 m
Untuk menentukan Kecepatan aliran dan kemiringan pada gorong-gorong ruas (E4- S13) digunakan rumus :
V = Q gorong-gorong / A
= 0,2736 / 0,14 =1,9549 m/detik rumus
107 , 0 04
, 0
0,02 x 1,9549
2
3
2
Analisa Back Water
Analisa pengaruh aliran balik / back water dari sungai Muara Batang Kuranji terhadap saluran skunder.
Data didapat dari dimensi eksisting :
Debit (Q) =
975,13 m³/dt
Lebar dasar saluran (b) = 50,1 m
Tinggi air normal banjir (h) = 3 m
Kemiringsn saluran (So) = 0,00333
Kekasaran saluran (n) = 0,02
(1 : m) = 0,7
Hasil analisa : Dengan tinggi muka air banjir 3 m terjadi Air Balik (back water) sepanjang 42,3 m dari hilir saluran Primer, tetapi air yang balik tidak mempengaruhi muka air saluran drainase sekunder, karena jarak saluran drainase kehilir sungai adalah 160 m
Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan, yaitu mulai dari pengolahan data, sampai pada tahap perhitungan dimensi saluran, maka dapat diambil kesimpulan diantaranya adalah sebagai berikut :
a. Analisa Hidrologi
Besarnya curah hujan rencana maksimum yang dihitung dengan metode log pearson III untuk kala
2
3 2
n x V
R
ualang 2 tahun adalah 196,78 mm, sedangkan untuk kala ulang 5 tahun adalah 240,43 mm
1. Untuk kala ulang 5 tahun laju Pertumbuhan mahasiswa, dosen, karyawan adalah sebesar :
- Secara geometrik = 1,009 - Sacara exsponensial = 0,914
2. Dari hasil perhitungan didapat Q yang terbesar adalah :
- Q Sekunder = 5,214004622 m3/dt - Q Tersier = 1,089540907 m3/dt
b. Dari hasil perhitungan debit saluran didapatkan saluran yang dipakai adalah saluran Persegi yang di pertimbangkan dapat menghemat lahan serta mudah dalam pemeliharaan.
Saran-saran
Adapun saran-saran yang ingin penulis sampaikan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut :
1. Pemeliharaan jaringan drainase yang baik tentu tidak terlepas dari peran
pemerintah dan masyarakat (civitas kampus). Untuk itu diharapkan kepada semua pihak yang terkait untuk ikut membantu dalam pemeliharaan jaringan drainase tersebut.
2. Dalam perencanaan sistim drainase harus juga mempertimbangkan perkembangan lingkungan sekitar yang akan mengalami pertumbuhan ke depan baik dalam pertumbuhan populasi, ekonomi dan sosial.
3. Penulis merasakan bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, untuk itu perlu peninjauan yang lebih dalam.
4. Penulis mengambil data curah hujan dari dua stasiun curah hujan yang paling dekat dengan lokasi yaitu stasiun Tabing dan Simpang Alai, sebaiknya untuk lebih akurat pengambilan data curah hujan diambil minimal dari 3 stasiun curah hujan yang berdekatan dengan lokasi.
DAFTAR PUSTAKA
Himpunan Dosen Kopertis. 1997. Drainase Perkotaan. Jakarta: Gunadarma.
Soemarto, C. D. 1999. Hidrologi Teknik Edisi Ke Dua. Jakarta: Erlangga.
Subarkah Imam, Ir. 1980. Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air. Bandung:
Ide Dharma.
Suripin, Dr. Ir. M. Eng. 2004. Sistem
Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan.
Utama Lusi, Ir. MT. Bahan Ajar Rekayasa Hidrologi.
Van Te Vhow,Ph.D,Hidrolika Saluran Terbuka.
