PADA SUNGAI DENGKENG
BERDASARKAN METODE TAHAPAN STANDAR
BACK WATER OF DENGKENG RIVER USING STANDARD METHOD
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh:
AMIROH LINA FAUZIYYAH
NIM I 0110016
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul Analisis Pola Aliran Permukaan Sungai Dengkeng Menggunakan Hydrologic Engineering Center – River Analysis System (HEC-RAS) guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelas Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Ir. Suyatno, MT selaku pembimbing akademik.
3. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing I.
4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT selaku dosen Pembimbing II.
5. Rekan skripsi, Ratnasari Kusumaningrum dan Djirjize Abdul Hakim F. 6. BBWS dan BPSDA atas data yang diberikan untuk menyelesaikan skripsi. 7. Dosen penguji skripsi.
8. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
9. Disa Kamala, Dani Astuti, Wahyu Hadi Pradana atas doa dan dukungannya. 10. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil.
11. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini berguna dan bermanfaat bagi para pembacanya dan bagi siapa saja yang memerlukannya.
Surakarta, November 2014
vi
ABSTRAK
Amiroh Lina Fauziyyah, Suyanto.Ir, dan Adi Yusuf Muttaqien.Ir,. 2014. Back
Water Pada Sungai Dengkeng Berdasarkan Metode Tahapan Standar.
Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.
Sungai merupakan sumber air yang terbuat dari alam dan mempunyai fungsi serba guna bagi kehidupan manusia. Namun, apabila tidak ada penanganan dan pemeliharaan secara khusus, sungai dapat menimbulkan bahaya yang merugikan manusia seperti banjir. Tujuan dari penelitian ini adalah salah satu upaya untuk mencegah terjadinya hal tersebut dengan cara mengetahui pola aliran permukaan sungai dan back water. Pola aliran yang diketahui dapat digunakan untuk melakukan perbaikan dan pengaturan sungai serta pertimbangan untuk pembangunan bangunan air.
Penelitian ini akan dilakukan pada salah satu sungai yang selalu terancam bahaya banjir yaitu Sungai Dengkeng. Sungai Dengkeng adalah anak Sungai Bengawan Solo yang terletak di Kabupaten Klaten. Analisis pola aliran permukaan sungai akan dilakukan menggunakan program Hydrologic Engineering Center – River Analysis System (HEC-RAS) dan metode tahapan standar. Debit yang digunakan dalam perhitungan adalah debit maksimum yang terjadi pada Sungai Dengkeng dan Sungai Bengawan Solo selama tahun 2002-2013.
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai kedalaman air pada bagian hilir lebih besar daripada kedalaman air pada bagian hulu. Hal tersebut disebabkan karena aliran berakhir pada sungai yang lebih lebar. Sungai Dengkeng termasuk pada penggolongan pola aliran permukaan landai / profil M (Mild) karena kemiringan dasar sungai lebih besar dibandingkan kemiringan kritis dan nilai yn lebih besar
daripada yc pada setiap bulan. Nilai yn maksimum terjadi pada bulan Desember
yaitu sebesar 5,00 m dengan nilai yc lebih kecil yaitu sebesar 2,464 m. Pola aliran
ini terjadi karena ujung hilir dari Sungai Dengkeng yang landai terendam dalam Sungai Bengawan Solo yang kedalaman airnya lebih besar. Hasil perhitungan back water menunjukkan bahwa back water paling besar terjadi pada Bulan Januari sepanjang 18906 m. Berdasarkan hasil analisis program HEC-RAS, dapat dilihat bahwa back water yang terjadi lebih tinggi dibandingkan dengan tanggul. Oleh karena itu, harus diadakan perbaikan tanggul yang ada pada sepanjang Sungai Dengkeng sehingga adanya banjir yang terjadi akibat back water dapat dihindari.
vii
ABSTRACT
Amiroh Lina Fauziyyah, Suyanto.Ir, and Adi Yusuf Muttaqien.Ir,. 2014. Back Water Of Dengkeng River Using Standard Method. Final Project. Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University. Surakarta.
River is one of water resources made by nature that have a multifunctional benefit for humans. However, it can cause a dangerous disaster like flood if it doesn’t well handled and maintained. The aim of this research is to prevent flood by analyze surface flow pattern and back water. Knowing the surface flow pattern will be useful to build and maintain the river and its structures.
This research is going to analyze Dengkeng River, a river that often threatened by flood. Dengkeng River is Bengawan Solo River’s tributary located at Klaten. Surface flow pattern of this river will be analyzed using Hydrologic Engineering Center – River Analysis System (HEC-RAS) and standard method calculation. Rate of flow that used on this analysis is the maximum rate of flow that happened in Dengkeng River and Bengawan Solo River on 2002-2013 period of time. Results of analysis showed that the downstream depth is bigger than upstream. This is caused by the wider size of the bottom river on the downstream. Dengkeng River surface flow pattern is classificated as a mild (M) profile because the critical slope is bigger than basis slope. It also classificated as a mild profile because the normal depth of the river is bigger than the critical depth in every month. The maximum depth happened in December with 5,00 m of normal depth and 2,464 m of critical depth. Mild profile happens because Dengkeng River’s downstream is located under water of Bengawan Solo River’s which had a bigger depth. Results of back water analysis concluded that the biggest back water is happen on Januari with 18096 meter long. According to program analysis by HEC-RAS, the occured back water is higher than the embankment. With this result, the embankments of Dengkeng River should be repaired and reconstructed so the after effect flood caused by back water could be avoided.
vii
2.2.6 Penggolongan Pola Aliran... 13
2.2.7 Analisis Pola Aliran ... 16
2.2.8.1 Software HEC-RAS 4.1.0 ... 16
viii
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 20
3.1 Lokasi Penelitian ... 20
3.2 Data Penelitian ... 20
3.3 Perhitungan Debit Aliran Sungai ... 21
3.4 Metode Perhitungan Aliran ... 21
3.4.1 Hydrologic Engineering Center - River Analysis System (HEC-RAS) ... 21
3.4.2 Metode Tahapan Standar... 26
3.5 Air Balik ... 26
3.6 Alur Penelitian ... 27
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 28
4.1 Analisis Debit ... 28
4.2 Analisis Data ... 29
4.3 Analisis Kedalaman Air dan Back Water ... 31
4.3.1 Metode Tahapan Standar ... 31
4.3.2 Software HEC-RAS 4.1.0 ... 39
4.4 Pembahasan ... 46
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 48
5.1 Kesimpulan ... 48
5.2 Saran ... 48
PENUTUP ... 49
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis Profil Aliran Pada Saluran Prismatis ... 15
Tabel 4.1 Debit Sungai Dengkeng Bulan Januari-Juni ... 28
Tabel 4.2 Debit Sungai Dengkeng Bulan Juli-Desember ... 28
Tabel 4.3 Debit Sungai Dengkeng ... 29
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Kemiringan Saluran Kritis ... 31
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Kedalaman Air ... 32
Tabel 4.6 Perhitungan Pola Aliran Bulan Januari ... 34
Tabel 4.7 Perhitungan Back Water Bulan Januari ... 38
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penurunan Persamaan Aliran Berubah Beraturan ... 7
Gambar 2.2 Profil Muka Air ... 8
Gambar 2.3 Hubungan Energi Spesifik dan Kedalaman ... 10
Gambar 2.4 Hubungan Q-y untuk Energi Spesifik Konstan ... 11
Gambar 2.5 Bagian Saluran untuk Menurunkan Metode Tahapan ... 18
Gambar 3.1 Lokasi Penelitian ... 20
Gambar 3.2 Contoh Skema Alur Sungai ... 22
Gambar 3.3 Contoh Pengisian Data Cross Section ... 23
Gambar 3.4 Contoh Pengisian Data Syarat Batas ... 23
Gambar 3.5 Contoh Steady Flow Analysis ... 24
Gambar 3.6 Contoh Hasil Tampang Lintang ... 24
Gambar 3.7 Contoh Hasil Profil Memanjang ... 25
Gambar 3.8 Contoh Tabel Hasil Hitungan Tampang Lintang ... 25
Gambar 3.9 Contoh Tabel Hasil Hitungan Tampang Panjang ... 25
Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian ... 27
Gambar 4.1 Penentuan Sistem Satuan ... 40
Gmabar 4.2 Pembuatan File Project ... 40
Gambar 4.3 Pembuatan Skema Sungai ... 41
Gambar 4.4 Memasukkan Data Cross Section ... 41
Gambar 4.5 Memasukkan Data Hidrolika ... 42
Gambar 4.6 Steady Flow Analysis – Plan 01 ... 43
Gambar 4.7 Steady Flow Analysis – Plan 02 ... 43
Gambar 4.8 Gambar Cross Section ... 44
Gambar 4.9 Cross Section Output ... 44
Gambar 4.10 Long Profile Plot ... 45
xi
DAFTAR NOTASI
A Luas tampang basah (m2) D Kedalaman hidrolik (m)
Fr Angka Froude
g Gravitasi, g = 9,81 m/dtk2 H tinggi tekanan total
Kehilangan tekanan karena pusaran (m) Kehilangan tekanan karena gesekan (m) n Koefisien Manning
P Keliling basah (m) Q Debit (m3/detik)
QMo Debit modus (m3/detik)
R Jari-jari hidrolik (m) Re Bilangan Reynolds Sf Kemiringan gesekan
Kemiringan gesek rata-rata So Kemiringan dasar sungai
T Lebar penampang saluran pada permukaan bebas (m) V Kecepatan aliran rerata (m/detik)
y Tinggi muka air (m) yc Kedalaman kritis (m)
yn Kedalaman normal (m)
z Jarak vertikal dasar saluran terhadap garis referensi α Koefisien energi
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Perhitungan Pola Aliran Menggunakan Metode Tahapan Standar Lampiran B Perhitungan Back Water